地浸采礦鉆孔中物探測井技術應用

葉雷剛

（核工業二0三研究所，陜西 咸陽 712000）

地浸采鈾鉆孔是一項十分關鍵的工程，其主要作用是對地質信息進行揭露以及浸出鈾礦石。在地浸采鈾鉆孔過程中應用物探測井技術，有利于為地浸采鈾鉆孔提供有效的信息，比如地質、物理等重要數據資料，進而保障地浸采鈾的順利生產，提升地浸采鈾鉆孔水平，提高其生產效率[1]。

1 物探測井技術概述

1.1 地浸采鈾鉆孔中應用物探測井技術的目的

地浸采鈾的礦床通常是外生后成鈾礦床，一般是沉積巖型，可地浸砂巖層是含鈾礦層，其頂板和底板一般是不透水的砂泥質巖[2]。按照相關地質條件及其巖層的特征，可以通過一些的研究試驗選出最佳的幾種測井方法，從而進行多參數的組合測井和解釋，其結果能夠為地浸采鈾的生產技術管理以及地浸科學試驗等階段提供重要的數據信息，從而提高地浸采鈾的效率，增大地浸采鈾的經濟收益。

1.2 物探測井技術的重要性

在地浸采鈾鉆孔中應用物探測井技術主要發揮了以下作用：第一，生產探礦階段：對巖層進行詳細劃分，并識別巖性，從而制定鉆孔地質柱狀圖；對鈾礦層的厚度、深度以及品位進行確定；對含鈾礦層的滲透程度進行明確；精確計算含泥量、含水飽和度以及孔隙度；計算鉆孔的孔徑、井斜及井溫等；第二，采準階段：由于鉆孔的安裝質量和技術狀態會直接影響到地浸的工藝指標，所以需要定期檢測鉆孔的技術狀態，確保套管安裝的完成程度，計算套管的破裂性質、破裂部位和溶浸液通過破損位置的流量；對安裝過濾網管的操作正確性以及運行狀態進行檢查；對鉆孔安裝管外部空間的水泥固井的質量進行檢測，明確水泥環的安裝位置。第三，回采階段：對鉆孔的技術狀態進行定期檢測；對鈾礦層的剩余鈾含量進行詳細測量；測量鈾在砂巖與泥巖之間的二次沉積情況；檢測隔水層外部是否有酸化工藝溶液漏出；對酸浸液分布區域以及巖礦層的酸化漸變過程進行確定。第四，終采回水階段：在終止浸出的過程中一般是選用直接測鈾的技術方法，通過分析抽出液來對臨界鈾含量的可靠性差進行確定。由于產品液會流入附近塊段并浸出額外的鈾，所以要對巖礦層酸化措施的降低效果進行測量。第五，在地浸采鈾鉆孔中，還可以使用物探測井技術來對酸化濟液在地浸地段和其周圍地段的流動范圍進行直接監測[3]。

1.3 常用的物探測井技術及其功能

表1 常用的物探測井技術及其功能

2 地浸采鈾鉆孔中應用物探測井技術存在的問題

近年來，我國地浸采鈾鉆孔和物探測井技術獲得了顯著的發展與進步，但與此同時，也面臨著一些問題。比如，在地浸采鈾鉆孔施工過程中遇到著礦石品位不佳、礦石厚度較大、礦石的埋藏深度大、礦石偏鈾或者礦層的涌水量過大等現象時，即便使用了物探測井技術也會存在著一些不足之處，仍需要我們對其進行深入探究。

2.1 沒有詳細劃分巖礦層，過濾器安裝問題

填礫式是我國地浸采鈾鉆孔中的常見結構，如果是在主礦層正對面來安裝過濾器，可能會導致浸出單元主礦段出現錯位的現象。舉例說明，隨著地質勘查技術水平的進一步提升，我國北方地區的砂巖型鈾礦出現了含礦層或含水層過厚、鈾品位低等新特征，礦體的產出形態出現較大的垂向差異，在某些單礦段之間呈現出泥粉質夾層的現象。如果正對著主礦層來安裝過濾器，使用這種安裝技術很容易引起浸出單元主礦段錯位的問題。在含礦層、含水層中，浸出劑的主要形態是層流，會導致礦體的滲流路徑與浸出劑的滲流路徑不一樣，存在一定的區別，進而使得浸出液鈾的濃度不高。

2.2 礦體品位偏低，厚度大，鉆孔過濾器過長

在地浸采鈾鉆孔中，一般會選用長度與礦層厚度類似的過濾器。

例如二連盆地A鈾礦擴大試驗中的六個單元礦體，在經過鈾鐳、鐳氡等修正后的平均厚度達到11.57m，厚度最大達到了17.25m。安裝的過濾器的長度范圍一般為8m至16m。美國等國外的地質專家認為：隨過濾器的長度改變，地浸采鈾鉆孔的抽水量也會隨之發生變化。過濾器的長度在6m之內，在鉆孔的抽水過程中，上部的出水量較大，而下部的出水量較小，出水量與深度從上至下呈現倒三角形的形狀分布，當深度為6m時，則出水量為0。這就表明，如果礦層的厚度大于6m，抽出井附近礦層會出現開采不均勻的現象。要想解決這類問題，就必須處理好過濾器的長度與抽水量之間的關系。

2.3 偏鈾礦石品位低，導致浸出期較短、浸出率不高

就二連盆地的情況而言，A鈾礦鈾的品位偏低，一般在0.01%至0.02%這一范圍內，經過鈾鐳和鐳氡修正后，能夠在一定程度上增加礦體的厚度，從而大量增加單孔單位面積的鈾質量與資源量。

從現場的浸出試驗可以得出：該鈾礦擴大試驗區的某些單元存在鈾浸出期短、浸出概率不高、資源利用率低等問題。

3 地浸采鈾鉆孔中物探測井技術的應用

3.1 巖礦層精細劃分與綜合測井技術

在一些砂巖型鈾礦砂體結構比較簡單的地區，進行地浸采鈾鉆孔時一般選用的是填礫式結構，正對著主礦層來安裝過濾器。雖然這種過濾器安裝技術在部分地區能夠取得可觀的經濟效益，但在砂體內部結構比較復雜的地區則效果不明顯。一旦砂體結構復雜，則會使得礦體的產出形態為多層、不連續狀的，在配置過濾器時存在一定困難，礦石浸出過程中浸出劑的滲流比較復雜，無法高效利用資源。

在對巖層進行精細劃分時，需要遵循一定的規律，即巖性粒度越細，視電阻率越低；巖性粒度越粗，視電阻率越高。巖性不同，密度也不相同，從鈣質砂巖夾層、粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖、泥巖、碳質泥巖再到煤、其密度是從高到低排序的，鈣質砂巖夾層的密度比其它巖層的密度要高，聲波時差值則相反。

總之，巖性粒度越粗視電阻率越高，巖性越粗聲波時差越小，巖性越粗密度越大，以此為依據，對巖性粒度的差別進行識別。

地浸采鈾礦山井場布局通常是“一抽四注”五點型或者“一抽六注”七點型，井距通常有三種類型：25米、30米和35米。這種密集型的井場布局為開展巖礦層精細劃分提供了大量鉆孔資料。

經相關研究表明：二次成井技術可以有效解決鉆孔過濾器安裝錯位的問題，大大提升地浸采鈾的浸出率，且地浸采鈾二次成井工藝比地浸采鈾一次成井工藝的鈾浸出率更高，能夠有效提高地浸采鈾的浸出率。

3.2 中子測井技術

通過中子測井對浸出單元抽出井和注入井周圍鈾品位進行了檢查，據相關結果表明：注入井周圍的測量結果沒有鈾異常反應，意味著注入井周圍的鈾已經被完全浸出，浸出效果明顯。抽出井周圍測量的結果表明鈾品位較浸出前偏高，表明鈾礦石在抽出井周圍可能有鈾沉淀的現象。

上述中子測井探索性研究表明：中子測井技術能夠直接檢測到鉆孔周圍鈾品位。所以，提升低品位鈾礦石的浸出率，能夠提高地浸采鈾生產的穩定性，提高地浸采鈾的產能。在測量礦石鈾品位的方面，中子測井技術具備直接性與敏感度高的特點，可以選用中子測井技術來對低品位偏鈾礦石的浸出效果進行研究，并對低品位鈾礦石的浸出性能進行綜合評價。

4 結語

綜上所述，物探測井技術在地浸采鈾鉆孔中得到了廣泛應用，且發揮著至關重要的作用。但在地浸采鈾的鉆孔過程中仍存在一些問題，所以我們必須對物探測井技術進行詳細分析，提升物探測井技術在地浸采鈾鉆孔過程中的應用效果，提高地浸采鈾鉆孔的水平與質量。