关于铀矿地浸孔成井工艺研究

2014-09-15高士彬

科技视界 2014年24期

高士彬

（核工业二一六大队，新疆乌鲁木齐830011)

1 地浸孔相关概述

根据地浸钻孔工艺要求，抽、注液钻孔采用填砾式钻孔结构，属于大口径深孔钻探工艺施工。工作内容包括钻探、物探测井、成井、洗井等相关工作。钻探设备使用大扭矩转盘钻机结合Φ89、Φ114钻杆使用Φ311、Φ269、Φ215、Φ151牙轮/PDC式钻头回转钻进，达到设计孔深经测井后依据设计依次下入UPVC管、投砾管，按照工艺钻孔施工技术细则冲孔、投砾、注浆、洗井直至最终成井。

2 铀矿地浸孔成井主要施工工艺

2.1 钻机定位、钻孔施工

把钻机立轴对正孔位点，调整钻机四个角落，直至水平即可。保证立轴钻杆竖直，以及天车、回转器、孔位三点一线.钻孔开孔位置与设计位置之间的偏移距离不能大于0.5m。此外钻孔施工采用回转钻进，利用搅拌机将膨润土搅拌成新鲜泥浆开孔，钻至变径位置后，提钻换Φ151钻头，并重新搅拌新鲜泥浆，适当加入化学添加剂进行调整，直至达到设计孔深。

2.2 冲孔换浆

将孔内泥浆置换成低密度泥浆的目的在于保证下管工作的顺利进行，其泥浆粘度要小，含砂量要小，胶体率要高。在泵入稀泥浆时，钻具要下达孔底的一定深度，此目的是为了便于将孔底堆积的岩粉和泥砂清理干净，并逐渐上拉钻具到将孔内岩粉清除干净即可，泥浆粘度和密度在此过程总会不断降低，只要将其调节到正常范围即可。

2.3 下管、冲孔、投砾

2.3.1 下管

PVC管要正确安装，根据测井资料，确定矿层位置及过滤器的长度及位置。技术人员负责配管，经甲、乙双方认可，技术人员向监理方提供“配管记录表”，双方确认正确无误后，方可安装PVC管。依次向钻孔中下入沉砂管，过滤器和井管，并且在过滤器上下各1m处安装中心定位器（中心定位器上端可自由移动），保证过滤器在设计位置，。井管丝扣端口均匀涂抹704胶，丝扣上缠绕生料带，缠绕的生料带不少于5层，避免出现PVC管漏气、跑管现象，有时上述现象会就引发事故。如要要配备足够数量的阀门应以花管长度和投砾管为基准，应在上下提升投砾管时做好泵压表和阀门的保护措施。下管可采用悬吊法，以下管位置深度为基准，准备好过滤器、沉砂管及套管，焊接一个扶正器在过滤管的上下方。在进行下方井管措施时可采用钻井升降机作业及异径接手。PVC的较弱的强度说明要用力均匀的拧接井管，把握力度，不能过大也不能过小。严禁在下放井管过程中急刹车，以平稳的姿态控制整个下放过程中。钻孔深度应大于孔内井管长度的1～2m，使孔内沉砂不会影响井管安装位置。完成下管工作后，将管柱用升降机吊直并在孔口处固定好其位置。

2.3.2 冲孔

首先内冲：将泥浆泵高压胶管连接闷头，泥浆泵以80L/min左右的泵量开启后对井管内泥浆开始置换。过滤器缝隙内的泥沙也要同时清洗干净，直到管口封闭头压力表值不再上升。其次外冲：将闷头阀门关闭，通过水接头将高压胶管和投砾管连接至一起，泥浆泵以以100L/min的泵量开启后进行冲孔。

2.3.3 投砾

投砾是影响钻孔质量的关键工序，必须在专业技术人员指导下进行施工。在管外空间装上Φ50mm投砾管，安装深度必须大于过滤器下缘1米。投砾管安装时，向投砾管内投入锥阀以确每根管的堵塞情况。清洗石英砂砾料，把砾料中的石英粉、泥沙和小于要求粒度的细砂清洗掉，并在投砾前，由专业技术人员计算投砾量，提取投砾管根数及具体位置。保证投砾工作的有序进行需安排工作人员在泵送清水岗位、开关泥浆岗位、投砾岗位等，在投砾工作开始后，施工人员应积极配合机长调度和相关技术负责人，为此，需遵循以下投砾原则：①投砾泵也待泥浆泵开启后再行开启，严禁投砾泵在无水状态时运行。②带砾料清洗合格后，用清水在合适的位置清洗投砾前砾料，砾料当中的粉尘也可在此过程中一并清洗干净。③随着投砾的进行，孔底压力会逐渐减小，同时孔底压力差也会随着投砾泵泵送的压力而逐渐减小。④判定是否出现憋泵现象，可观察砾料运移速度，如出现憋泵，砾料上下小范围内晃动且同时孔口返浆流量明显减少或漏斗返水，应立即向上提拉投砾管，直到解除憋泵为止。⑤停放砾料以投砾设计高度为准，拉起投砾管缓慢的放至探砾面位置，待管内及低端砾料下沉后粗粒界面可试探砾面位置，然而需在停泵5～8分钟后进行试探。⑥将泥浆泵与投砾管连接可冲开堵塞位置，如未成功，可快速提取投砾管查找堵塞位置。

2.4 注水泥浆

当粗砾投完后，再1～2mm细砾石英砂，并投入黄土，作为隔离层，此时观察井口压力表基本归零，说明隔离效果较好，提取6～8m投砾管（也是注浆管），进行注浆，先按设计要求注入规定数量的耐酸水泥，如压力上升立即停止注浆，并提卸注浆管（6～8m）。注完设计数量耐酸水泥后，提卸18～22m的注浆管。再注入普通水泥，普通水泥每注入1m提卸6～8m，现场按实际情况而定。在提卸约150m注浆管后，不再提卸注浆管，在此位置注浆直至孔口返浆，之后提卸注浆管直到孔内剩余150m注浆管为止。在这个位置继续注浆，直至孔口二次返浆后为止。注浆完毕。

2.5 洗井

洗井是铀矿地浸孔成井工艺中最重要的环节之一，必须在成井工作结束井温合格24h内完成洗井工作。可用化学、物理等方法联合洗井，洗井前可先用泥浆泵清水对钻井进行冲洗，直到呈清水后可开始洗井。在洗井过程中，应留意测井水流量大小变化，直到井内水清即可。首先物理洗井；根据含水层类型及PVC等井管材料，可采用震荡法洗井，其中风管混合器应直接下入滤管上部约10cm左右，并由专人控制送至风阀门，直到将风压压迫到一定指数时突然开放风阀门，使过滤管部位可以受到压缩空气最大的速度和压力，从而进行有效的震荡洗井，此过程可每隔一段时间重复一次，直到洗好为止。此外，还可采用空压机洗井：此方式通过合理选择孔深、孔径所需风量及风压便可进行洗井。空压机的风压和风量是其机器的选用标准，其中井深是确定风压的标准，风压会随着孔深增加而增加，风量一般不低于10m3/min，当风量不够时，必要时可此采用多台空压机及时传送风量。空压机洗井结束合格后，应运用清水泵抽水再次洗井，直至孔底洗清，水质，水量达到验收标准。