注水开采铀矿过程中矿层堵塞及解堵研究

闫峰

摘 要：通辽铀矿试验井组采用“四注一抽”的方式进行开采，随着开采的不断进行，注入井注水压力不断增高，导致注水困难，为此进行了影响因素实验研究。对试验井组注入水、产出水进行了分析研究，同时进行了结垢预测、物理模拟实验等，研究出了注水压力增高的主要原因。针对矿层堵塞的主要原因，进行了相应解堵措施研究，取得了非常好的效果，解决了铀矿开采过程中的注水困难的难题。

关键词：铀矿;矿层;堵塞;解堵

1 概述

辽河石油勘探局通辽铀矿位于内蒙古通辽市北，距通辽市60公里，构造位置属于松辽盆地西南部开鲁坳陷钱家店凹陷钱二块。该铀矿床是遼河石油勘探局在松辽盆地外围油气勘探时发现的，自1997年正式投入工作以来，获得了大量真实可靠的野外第一手资料，基本查明了矿区地层构造、沉积特征、铀矿化特征、矿化成因和成矿规律，掌握了矿床分布情况，落实了一定铀矿资源/储量，取得了可喜的地质成果，钱二铀矿床属于中-大型可地浸砂岩型铀矿床。它是松辽盆地寻找可地浸砂岩型铀矿床的重大突破。钱二矿床开采是引进国外开采技术，开采方式采用“四注一抽”，通过注水补充地层能量。但是随着注水作业不断进行，注入压力越来越高，已经达到了极限注入压力2.0MPa，外方专家当时没有预测到会出现注水困难的问题，出现注水困难时，外方专家也没有解决问题的办法，为此辽河石油勘探局通辽铀矿与辽河油田钻采院油化所进行联合攻关研究，以解决铀矿开采过程中，注水压力不断增高的难题。

2 注入水水质水性研究

对开采过程中的注入水的水质、水性进行了分析研究，通过研究认为，造成钱二矿开采井组注水压力高的潜在问题如下：

①细菌含量较高：还原菌2.5×102个/mL严重超标，容易产生腐蚀及硫化亚铁沉淀;铁细菌2.5×105个/mL也超标，将二价铁转化成三价铁，易产生腐蚀及氢氧化铁沉淀;②机杂含量较高：平均为40.0mg/L，极易堵塞地层;③水的硬度、碱度较高：结垢指数平均5.0，远小于正常指数，严重结垢;④游离二氧化碳为-2.11mg/L，说明有碳酸盐沉淀生成而堵塞地层;⑤溶解氧含量较高为2.0mg/L，大于标准规定0.5mg/L，容易造成腐蚀及铁的氧化形成而堵塞地层。

3 矿层岩矿分析研究

由实验分析数据看出，高岭石、伊利石含量比较高，注水时，如果注入速度较块，极容易产生粘土微粒运移而造成矿层堵塞;同时伊/蒙混层含量也较高，遇淡水矿层易产生膨胀分散而堵塞矿层。

4 注入水与矿层水混合后矿层结垢研究

通过注入水与矿层水混配后结垢预测实验研究，可以看出有少量碳酸钙垢形成。利用X-衍射仪对形成的垢进行进一步定性、定量分析。实验研究结果表明，结垢以碳酸钙为主，并有少量铁质沉淀。

5 矿层敏感性研究

该地层属于中等水敏地层，遇淡水会产生粘土膨胀，在注水过程中易产生膨胀分散运移，而堵塞地层。通过注水前后岩心渗透率的变化可以看出，注入水对储层产生一定程度的伤害，为此必须采取预防和解堵措施。

6 矿层复合解堵剂研究

根据上述实验得出的注水过程中存在的地层伤害问题，进行有针对性的复合解堵剂研制实验。达到较好的解读效果，从而降低注水压力。

复合解堵剂对岩矿要有一定的溶失率，溶失率最好在20%-30%之间，研究出解堵体系ZC-2，效果较好，溶失率可达27.3%。复合解堵体系ZC-2杀菌效果最好，杀灭水中全部细菌。由实验结果可知，复合解堵剂解堵结果良好，基本解除了矿层堵塞，有的渗透率高于原始渗透率。

7 现场实施

根据实际井况，设计出注水井解堵方案，使用研究出的复合解堵剂，对钱二矿两个井组的2口注水井进行现场解堵，解堵后两口井均取得了很好的降压增注效果。解堵后，开始注水生产，注入压力降低0.6MPa左右（最高允许注入压力2.0MPa），洗井周期延长4个月左右，效果很好。

8 结论

①注入水水质较差：杂含量较高、有结垢产生、细菌含量较高;②储层具有潜在伤害：中等速敏、中等水敏;③应对注入水进行杀菌、防垢、过滤处理;④研究出综合解堵剂，现场解堵取得了很好的效果。

参考文献：

[1]赵敏，徐同台等.保护油气层技术[M]北京：石油工业出版社，1995.

[2]张绍槐，罗平亚等.保护储集层技术[M].北京：石油工业出版设，1991.