微粒运移对砂岩铀矿层渗透性的伤害研究及评价.pdf

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1、第34卷第4期铀矿冶Vo1．34NO．42015年11月URANIUMMININGANDMETALLURGYNOV．2O15微粒运移对砂岩铀矿层渗透性的伤害研究及评价王立民，廖文胜，许影，常华，甘楠(核工业北京化工冶金研究院，北京101149)摘要：对内蒙古某砂岩铀矿的岩心进行模拟地层条件的微粒运移伤害评价及其机制分析。结果表明，微粒粒径与矿石孔径的匹配性决定了孔隙的堵塞方式和伤害程度。当矿石渗透率增大，且微粒粒径与之匹配时，易引起孔喉堵塞，伤害程度也随之增大。试验中岩心渗透率的伤害程度为86。并分别分析伤害机制，建立了伤害模型。关键词：地浸；伤害评价；机理；砂岩

2、铀矿；微粒运移中图分类号：TD868；P619．14文献标志码：A文章编号：1000—8063(2015)04—0235—06doi：lO．13426／j．cnki．yky．2015．04．005在砂岩铀矿地浸开采过程中，钻进、洗井、固究微粒运移对矿层渗透性的伤害和堵塞机制。通井、抽注等一系列的施工环节，都可能因外来固体过模拟流动反应试验，评价微粒悬浮液对矿石渗或流体与矿层的相互作用而对矿层的渗透性造成透性的影响，研究其对矿层渗透性的伤害机制，建影响，使渗透率下降，这就是矿层伤害。矿层伤害立微粒运移伤害模型，以便为保护矿层在注入工的实质包括2方面：渗流通道体积减小

3、和孑L喉发作流体时不受伤害。生堵塞。渗流通道体积的减小一般由孔隙中的黏1孔隙堵塞机制及影响因素土膨胀所导致，而孔喉堵塞则由微粒运移引起。其中微粒运移现象广泛存在于矿层的各个开采阶矿层孔隙中的微粒包括内源微粒和外源微段，对矿层渗透性的影响也更加普遍和重要，因此粒。外来流体的注入可以直接携带微粒进入矿对其进行研究具有重要意义。通常，在矿层的孔层。而在流体与矿层接触过程中，矿层的孔隙结隙中赋存着各种粒级的微粒，如黏土和矿物微粒，构及表面物理化学性质发生改变，并在流体剥离、以及化学反应形成的沉淀微粒。同样在注入的工携带作用下，引起内源微粒释放。这些微粒的大作流体中也存在着

4、各种杂质微粒，如水中的杂基小、含量、性质，以及与孔径大小的匹配度是影响物质、管壁结垢脱落等。这些微粒可随着流体在孔隙堵塞程度及形式的重要因素。孔隙中运移并在孔喉处被捕集、聚积，造成堵塞，给定岩心样的渗透率及其孔隙结构，则存在使矿层的渗透率降低]。微粒运移是造成孔隙堵2个临界尺寸r和。当微粒尺寸处于[ri，塞的诱因，而微粒尺寸与矿石孔径大小的匹配度rmax]内时，随着流体的注入，微粒进入矿层内部并是造成孔隙堵塞的机制因素。相对孔喉尺寸，细形成孔喉的堵塞。当颗粒尺寸大于r⋯时，主要小的微粒可以通过孔喉，较大的微粒难以进入矿以外饼形式堵塞流通孑L道。反之当颗粒尺寸小于层

5、，与孔喉尺寸相匹配的颗粒则会在孔喉处形成‰时，则颗粒几乎全部进入矿层内部l8。1977架桥，堵塞喉道[2j7。年，Abrams提出了1／3架桥规则]：当微粒大小针对砂岩型铀矿石孔隙结构的特点，以内蒙达到孔喉直径的1／3时，微粒才可在喉道处形成古某铀矿床的岩心样为研究对象。在岩心孔隙架桥。有关文献通过理论计算和试验_4，证明存度、渗透率测定的基础上，在模拟地层条件下，研在某一粒径序列，当按一定的比例配比时，能够在收稿日期：2o15—04—05基金项目：国家自然科学基金(50974057)；国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA061802)资助项目。作者

6、简介：王立民(198O一)，男，河北廊坊人，硕士，高级工程师，从事地浸采铀工艺研究。236铀矿冶第34卷孔喉处按微粒由大到小的顺序形成严密堵塞。沉淀引起，此时悬浮液中的颗粒小于孔隙喉道。2001年，Suri和Sharma提出了颗粒堆集模型和b)单孔堵塞。它是在注入流体中的颗粒尺寸与固相颗粒多组分滤失模型l5]，也证明了这种堵塞孔隙喉道大小相当或大于孔隙喉道时发生。C)形成的机理。国内也在1995年提出了固体微粒滤饼形成。当注入液中的颗粒相对大于孔隙尺寸在地层中的运移、滞留、堵塞的数学模型_6]。至且浓度高时会在孔隙介质人口面附近形成滤饼。2003年，Civan提出

7、了孔隙介质中的渗透率伤害Civan用数学模型得出的渗透率伤害机理的诊断有3种基本机理[7]：a)渐变式孔隙缩小。由表面方程见表1。表1典型渗透率伤害机理的诊断方程在矿层中，较平滑和直径较大的流动孔道以表面沉淀为主，不易发生堵塞。而在严重弯曲和直径变化较大的孔道中，微粒流至狭窄处被孔喉卡住、并滞留。在以表面沉淀为主的孔道中，即便孔隙空间没有完全被充填，流动路径的导流能力也会降低。当颗粒滞留导致孔道堵塞时，流动会转向其他孔道。然后颗粒继续以表面沉淀的形式在孔道中形成滞留，直至达到动态平衡。一般来鏊说，地层伤害是多个机制共同作用的结果，只是作用大小有所不同。但在一定条件

8、下，某一伤