關于鈾礦地浸孔成井工藝研究

2014-09-15 02:38:31高士彬

科技視界 2014年24期

高士彬

（核工業(yè)二一六大隊，新疆烏魯木齊830011)

1 地浸孔相關概述

根據(jù)地浸鉆孔工藝要求，抽、注液鉆孔采用填礫式鉆孔結構，屬于大口徑深孔鉆探工藝施工。工作內容包括鉆探、物探測井、成井、洗井等相關工作。鉆探設備使用大扭矩轉盤鉆機結合Φ89、Φ114鉆桿使用Φ311、Φ269、Φ215、Φ151牙輪/PDC式鉆頭回轉鉆進，達到設計孔深經(jīng)測井后依據(jù)設計依次下入UPVC管、投礫管，按照工藝鉆孔施工技術細則沖孔、投礫、注漿、洗井直至最終成井。

2 鈾礦地浸孔成井主要施工工藝

2.1 鉆機定位、鉆孔施工

把鉆機立軸對正孔位點，調整鉆機四個角落，直至水平即可。保證立軸鉆桿豎直，以及天車、回轉器、孔位三點一線.鉆孔開孔位置與設計位置之間的偏移距離不能大于0.5m。此外鉆孔施工采用回轉鉆進，利用攪拌機將膨潤土攪拌成新鮮泥漿開孔，鉆至變徑位置后，提鉆換Φ151鉆頭，并重新攪拌新鮮泥漿，適當加入化學添加劑進行調整，直至達到設計孔深。

2.2 沖孔換漿

將孔內泥漿置換成低密度泥漿的目的在于保證下管工作的順利進行，其泥漿粘度要小，含砂量要小，膠體率要高。在泵入稀泥漿時，鉆具要下達孔底的一定深度，此目的是為了便于將孔底堆積的巖粉和泥砂清理干凈，并逐漸上拉鉆具到將孔內巖粉清除干凈即可，泥漿粘度和密度在此過程總會不斷降低，只要將其調節(jié)到正常范圍即可。

2.3 下管、沖孔、投礫

2.3.1 下管

PVC管要正確安裝，根據(jù)測井資料，確定礦層位置及過濾器的長度及位置。技術人員負責配管，經(jīng)甲、乙雙方認可，技術人員向監(jiān)理方提供“配管記錄表”，雙方確認正確無誤后，方可安裝PVC管。依次向鉆孔中下入沉砂管，過濾器和井管，并且在過濾器上下各1m處安裝中心定位器（中心定位器上端可自由移動），保證過濾器在設計位置，。井管絲扣端口均勻涂抹704膠，絲扣上纏繞生料帶，纏繞的生料帶不少于5層，避免出現(xiàn)PVC管漏氣、跑管現(xiàn)象，有時上述現(xiàn)象會就引發(fā)事故。如要要配備足夠數(shù)量的閥門應以花管長度和投礫管為基準，應在上下提升投礫管時做好泵壓表和閥門的保護措施。下管可采用懸吊法，以下管位置深度為基準，準備好過濾器、沉砂管及套管，焊接一個扶正器在過濾管的上下方。在進行下方井管措施時可采用鉆井升降機作業(yè)及異徑接手。PVC的較弱的強度說明要用力均勻的擰接井管，把握力度，不能過大也不能過小。嚴禁在下放井管過程中急剎車，以平穩(wěn)的姿態(tài)控制整個下放過程中。鉆孔深度應大于孔內井管長度的1～2m，使孔內沉砂不會影響井管安裝位置。完成下管工作后，將管柱用升降機吊直并在孔口處固定好其位置。

2.3.2 沖孔

首先內沖：將泥漿泵高壓膠管連接悶頭，泥漿泵以80L/min左右的泵量開啟后對井管內泥漿開始置換。過濾器縫隙內的泥沙也要同時清洗干凈，直到管口封閉頭壓力表值不再上升。其次外沖：將悶頭閥門關閉，通過水接頭將高壓膠管和投礫管連接至一起，泥漿泵以以100L/min的泵量開啟后進行沖孔。

2.3.3 投礫

投礫是影響鉆孔質量的關鍵工序，必須在專業(yè)技術人員指導下進行施工。在管外空間裝上Φ50mm投礫管，安裝深度必須大于過濾器下緣1米。投礫管安裝時，向投礫管內投入錐閥以確每根管的堵塞情況。清洗石英砂礫料，把礫料中的石英粉、泥沙和小于要求粒度的細砂清洗掉，并在投礫前，由專業(yè)技術人員計算投礫量，提取投礫管根數(shù)及具體位置。保證投礫工作的有序進行需安排工作人員在泵送清水崗位、開關泥漿崗位、投礫崗位等，在投礫工作開始后，施工人員應積極配合機長調度和相關技術負責人，為此，需遵循以下投礫原則：①投礫泵也待泥漿泵開啟后再行開啟，嚴禁投礫泵在無水狀態(tài)時運行。②帶礫料清洗合格后，用清水在合適的位置清洗投礫前礫料，礫料當中的粉塵也可在此過程中一并清洗干凈。③隨著投礫的進行，孔底壓力會逐漸減小，同時孔底壓力差也會隨著投礫泵泵送的壓力而逐漸減小。④判定是否出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象，可觀察礫料運移速度，如出現(xiàn)憋泵，礫料上下小范圍內晃動且同時孔口返漿流量明顯減少或漏斗返水，應立即向上提拉投礫管，直到解除憋泵為止。⑤停放礫料以投礫設計高度為準，拉起投礫管緩慢的放至探礫面位置，待管內及低端礫料下沉后粗粒界面可試探礫面位置，然而需在停泵5～8分鐘后進行試探。⑥將泥漿泵與投礫管連接可沖開堵塞位置，如未成功，可快速提取投礫管查找堵塞位置。

2.4 注水泥漿

當粗礫投完后，再1～2mm細礫石英砂，并投入黃土，作為隔離層，此時觀察井口壓力表基本歸零，說明隔離效果較好，提取6～8m投礫管（也是注漿管），進行注漿，先按設計要求注入規(guī)定數(shù)量的耐酸水泥，如壓力上升立即停止注漿，并提卸注漿管（6～8m）。注完設計數(shù)量耐酸水泥后，提卸18～22m的注漿管。再注入普通水泥，普通水泥每注入1m提卸6～8m，現(xiàn)場按實際情況而定。在提卸約150m注漿管后，不再提卸注漿管，在此位置注漿直至孔口返漿，之后提卸注漿管直到孔內剩余150m注漿管為止。在這個位置繼續(xù)注漿，直至孔口二次返漿后為止。注漿完畢。

2.5 洗井

洗井是鈾礦地浸孔成井工藝中最重要的環(huán)節(jié)之一，必須在成井工作結束井溫合格24h內完成洗井工作。可用化學、物理等方法聯(lián)合洗井，洗井前可先用泥漿泵清水對鉆井進行沖洗，直到呈清水后可開始洗井。在洗井過程中，應留意測井水流量大小變化，直到井內水清即可。首先物理洗井；根據(jù)含水層類型及PVC等井管材料，可采用震蕩法洗井，其中風管混合器應直接下入濾管上部約10cm左右，并由專人控制送至風閥門，直到將風壓壓迫到一定指數(shù)時突然開放風閥門，使過濾管部位可以受到壓縮空氣最大的速度和壓力，從而進行有效的震蕩洗井，此過程可每隔一段時間重復一次，直到洗好為止。此外，還可采用空壓機洗井：此方式通過合理選擇孔深、孔徑所需風量及風壓便可進行洗井。空壓機的風壓和風量是其機器的選用標準，其中井深是確定風壓的標準，風壓會隨著孔深增加而增加，風量一般不低于10m3/min，當風量不夠時，必要時可此采用多臺空壓機及時傳送風量?？諌簷C洗井結束合格后，應運用清水泵抽水再次洗井，直至孔底洗清，水質，水量達到驗收標準。