葉雷剛

（核工業(yè)二0三研究所，陜西 咸陽 712000）

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

1 物探測井技術(shù)概述

1.1 地浸采鈾鉆孔中應(yīng)用物探測井技術(shù)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(zhì)巖[2]。按照相關(guān)地質(zhì)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(jìn)行多參數(shù)的組合測井和解釋，其結(jié)果能夠為地浸采鈾的生產(chǎn)技術(shù)管理以及地浸科學(xué)試驗等階段提供重要的數(shù)據(jù)信息，從而提高地浸采鈾的效率，增大地浸采鈾的經(jīng)濟(jì)收益。

1.2 物探測井技術(shù)的重要性

在地浸采鈾鉆孔中應(yīng)用物探測井技術(shù)主要發(fā)揮了以下作用：第一，生產(chǎn)探礦階段：對巖層進(jìn)行詳細(xì)劃分，并識別巖性，從而制定鉆孔地質(zhì)柱狀圖；對鈾礦層的厚度、深度以及品位進(jìn)行確定；對含鈾礦層的滲透程度進(jìn)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(zhǔn)階段：由于鉆孔的安裝質(zhì)量和技術(shù)狀態(tài)會直接影響到地浸的工藝指標(biāo)，所以需要定期檢測鉆孔的技術(shù)狀態(tài)，確保套管安裝的完成程度，計算套管的破裂性質(zhì)、破裂部位和溶浸液通過破損位置的流量；對安裝過濾網(wǎng)管的操作正確性以及運行狀態(tài)進(jìn)行檢查；對鉆孔安裝管外部空間的水泥固井的質(zhì)量進(jìn)行檢測，明確水泥環(huán)的安裝位置。第三，回采階段：對鉆孔的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行定期檢測；對鈾礦層的剩余鈾含量進(jìn)行詳細(xì)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(qū)域以及巖礦層的酸化漸變過程進(jìn)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(shù)方法，通過分析抽出液來對臨界鈾含量的可靠性差進(jìn)行確定。由于產(chǎn)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(jìn)行測量。第五，在地浸采鈾鉆孔中，還可以使用物探測井技術(shù)來對酸化濟(jì)液在地浸地段和其周圍地段的流動范圍進(jìn)行直接監(jiān)測[3]。

1.3 常用的物探測井技術(shù)及其功能

表1 常用的物探測井技術(shù)及其功能

2 地浸采鈾鉆孔中應(yīng)用物探測井技術(shù)存在的問題

近年來，我國地浸采鈾鉆孔和物探測井技術(shù)獲得了顯著的發(fā)展與進(jìn)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(xiàn)象時，即便使用了物探測井技術(shù)也會存在著一些不足之處，仍需要我們對其進(jìn)行深入探究。

2.1 沒有詳細(xì)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(jié)構(gòu)，如果是在主礦層正對面來安裝過濾器，可能會導(dǎo)致浸出單元主礦段出現(xiàn)錯位的現(xiàn)象。舉例說明，隨著地質(zhì)勘查技術(shù)水平的進(jìn)一步提升，我國北方地區(qū)的砂巖型鈾礦出現(xiàn)了含礦層或含水層過厚、鈾品位低等新特征，礦體的產(chǎn)出形態(tài)出現(xiàn)較大的垂向差異，在某些單礦段之間呈現(xiàn)出泥粉質(zhì)夾層的現(xiàn)象。如果正對著主礦層來安裝過濾器，使用這種安裝技術(shù)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(tài)是層流，會導(dǎo)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(qū)別，進(jìn)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(kuò)大試驗中的六個單元礦體，在經(jīng)過鈾鐳、鐳氡等修正后的平均厚度達(dá)到11.57m，厚度最大達(dá)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(zhì)專家認(rèn)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(fā)生變化。過濾器的長度在6m之內(nèi)，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(xiàn)倒三角形的形狀分布，當(dāng)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(xiàn)開采不均勻的現(xiàn)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(guān)系。

2.3 偏鈾礦石品位低，導(dǎo)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(nèi)，經(jīng)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(zhì)量與資源量。

從現(xiàn)場的浸出試驗可以得出：該鈾礦擴(kuò)大試驗區(qū)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(shù)的應(yīng)用

3.1 巖礦層精細(xì)劃分與綜合測井技術(shù)

在一些砂巖型鈾礦砂體結(jié)構(gòu)比較簡單的地區(qū)，進(jìn)行地浸采鈾鉆孔時一般選用的是填礫式結(jié)構(gòu)，正對著主礦層來安裝過濾器。雖然這種過濾器安裝技術(shù)在部分地區(qū)能夠取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，但在砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的地區(qū)則效果不明顯。一旦砂體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，則會使得礦體的產(chǎn)出形態(tài)為多層、不連續(xù)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(fù)雜，無法高效利用資源。

在對巖層進(jìn)行精細(xì)劃分時，需要遵循一定的規(guī)律，即巖性粒度越細(xì)，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(zhì)砂巖夾層、粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖、泥巖、碳質(zhì)泥巖再到煤、其密度是從高到低排序的，鈣質(zhì)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(jù)，對巖性粒度的差別進(jìn)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(xì)劃分提供了大量鉆孔資料。

經(jīng)相關(guān)研究表明：二次成井技術(shù)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(shù)

通過中子測井對浸出單元抽出井和注入井周圍鈾品位進(jìn)行了檢查，據(jù)相關(guān)結(jié)果表明：注入井周圍的測量結(jié)果沒有鈾異常反應(yīng)，意味著注入井周圍的鈾已經(jīng)被完全浸出，浸出效果明顯。抽出井周圍測量的結(jié)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(xiàn)象。

上述中子測井探索性研究表明：中子測井技術(shù)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(chǎn)的穩(wěn)定性，提高地浸采鈾的產(chǎn)能。在測量礦石鈾品位的方面，中子測井技術(shù)具備直接性與敏感度高的特點，可以選用中子測井技術(shù)來對低品位偏鈾礦石的浸出效果進(jìn)行研究，并對低品位鈾礦石的浸出性能進(jìn)行綜合評價。

4 結(jié)語

綜上所述，物探測井技術(shù)在地浸采鈾鉆孔中得到了廣泛應(yīng)用，且發(fā)揮著至關(guān)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(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，提升物探測井技術(shù)在地浸采鈾鉆孔過程中的應(yīng)用效果，提高地浸采鈾鉆孔的水平與質(zhì)量。