注水開采鈾礦過程中礦層堵塞及解堵研究

閆峰

摘 要：通遼鈾礦試驗井組采用“四注一抽”的方式進行開采，隨著開采的不斷進行，注入井注水壓力不斷增高，導致注水困難，為此進行了影響因素實驗研究。對試驗井組注入水、產出水進行了分析研究，同時進行了結垢預測、物理模擬實驗等，研究出了注水壓力增高的主要原因。針對礦層堵塞的主要原因，進行了相應解堵措施研究，取得了非常好的效果，解決了鈾礦開采過程中的注水困難的難題。

關鍵詞：鈾礦;礦層;堵塞;解堵

1 概述

遼河石油勘探局通遼鈾礦位于內蒙古通遼市北，距通遼市60公里，構造位置屬于松遼盆地西南部開魯坳陷錢家店凹陷錢二塊。該鈾礦床是遼河石油勘探局在松遼盆地外圍油氣勘探時發現的，自1997年正式投入工作以來，獲得了大量真實可靠的野外第一手資料，基本查明了礦區地層構造、沉積特征、鈾礦化特征、礦化成因和成礦規律，掌握了礦床分布情況，落實了一定鈾礦資源/儲量，取得了可喜的地質成果，錢二鈾礦床屬于中-大型可地浸砂巖型鈾礦床。它是松遼盆地尋找可地浸砂巖型鈾礦床的重大突破。錢二礦床開采是引進國外開采技術，開采方式采用“四注一抽”，通過注水補充地層能量。但是隨著注水作業不斷進行，注入壓力越來越高，已經達到了極限注入壓力2.0MPa，外方專家當時沒有預測到會出現注水困難的問題，出現注水困難時，外方專家也沒有解決問題的辦法，為此遼河石油勘探局通遼鈾礦與遼河油田鉆采院油化所進行聯合攻關研究，以解決鈾礦開采過程中，注水壓力不斷增高的難題。

2 注入水水質水性研究

對開采過程中的注入水的水質、水性進行了分析研究，通過研究認為，造成錢二礦開采井組注水壓力高的潛在問題如下：

①細菌含量較高：還原菌2.5×102個/mL嚴重超標，容易產生腐蝕及硫化亞鐵沉淀;鐵細菌2.5×105個/mL也超標，將二價鐵轉化成三價鐵，易產生腐蝕及氫氧化鐵沉淀;②機雜含量較高：平均為40.0mg/L，極易堵塞地層;③水的硬度、堿度較高：結垢指數平均5.0，遠小于正常指數，嚴重結垢;④游離二氧化碳為-2.11mg/L，說明有碳酸鹽沉淀生成而堵塞地層;⑤溶解氧含量較高為2.0mg/L，大于標準規定0.5mg/L，容易造成腐蝕及鐵的氧化形成而堵塞地層。

3 礦層巖礦分析研究

由實驗分析數據看出，高嶺石、伊利石含量比較高，注水時，如果注入速度較塊，極容易產生粘土微粒運移而造成礦層堵塞;同時伊/蒙混層含量也較高，遇淡水礦層易產生膨脹分散而堵塞礦層。

4 注入水與礦層水混合后礦層結垢研究

通過注入水與礦層水混配后結垢預測實驗研究，可以看出有少量碳酸鈣垢形成。利用X-衍射儀對形成的垢進行進一步定性、定量分析。實驗研究結果表明，結垢以碳酸鈣為主，并有少量鐵質沉淀。

5 礦層敏感性研究

該地層屬于中等水敏地層，遇淡水會產生粘土膨脹，在注水過程中易產生膨脹分散運移，而堵塞地層。通過注水前后巖心滲透率的變化可以看出，注入水對儲層產生一定程度的傷害，為此必須采取預防和解堵措施。

6 礦層復合解堵劑研究

根據上述實驗得出的注水過程中存在的地層傷害問題，進行有針對性的復合解堵劑研制實驗。達到較好的解讀效果，從而降低注水壓力。

復合解堵劑對巖礦要有一定的溶失率，溶失率最好在20%-30%之間，研究出解堵體系ZC-2，效果較好，溶失率可達27.3%。復合解堵體系ZC-2殺菌效果最好，殺滅水中全部細菌。由實驗結果可知，復合解堵劑解堵結果良好，基本解除了礦層堵塞，有的滲透率高于原始滲透率。

7 現場實施

根據實際井況，設計出注水井解堵方案，使用研究出的復合解堵劑，對錢二礦兩個井組的2口注水井進行現場解堵，解堵后兩口井均取得了很好的降壓增注效果。解堵后，開始注水生產，注入壓力降低0.6MPa左右（最高允許注入壓力2.0MPa），洗井周期延長4個月左右，效果很好。

8 結論

①注入水水質較差：雜含量較高、有結垢產生、細菌含量較高;②儲層具有潛在傷害：中等速敏、中等水敏;③應對注入水進行殺菌、防垢、過濾處理;④研究出綜合解堵劑，現場解堵取得了很好的效果。

參考文獻：

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