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(chǎn)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(nèi)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(fā)現(xiàn)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(qū)地層構造、沉積特征、鈾礦化特征、礦化成因和成礦規(guī)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(yè)不斷進行，注入壓力越來越高，已經(jīng)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(xiàn)注水困難的問題，出現(xiàn)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(lián)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)平均5.0，遠小于正常指數(shù)，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(guī)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(shù)據(jù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生粘土膨脹，在注水過程中易產(chǎn)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(chǎn)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(jù)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(xiàn)場實施

根據(jù)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(xiàn)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(chǎn)，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(chǎn)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(xiàn)場解堵取得了很好的效果。

參考文獻：

[1]趙敏，徐同臺等.保護油氣層技術[M]北京：石油工業(yè)出版社，1995.

[2]張紹槐，羅平亞等.保護儲集層技術[M].北京：石油工業(yè)出版設，1991.