强抑制性冲洗液体系在铀矿钻探中的建立及运用.pdf
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1、 收稿日期:作者简介:曾令()男 湖南衡阳市人 钻探工程师 从事地质钻探等工作强抑制性冲洗液体系在铀矿钻探中的建立及运用曾 令(核工业二九研究所 广东 韶关)摘 要:在铀矿钻探施工中 经常出现钻孔缩径、卡钻、钻头泥包等故障 不仅使生产进度减慢 而且带来极大的安全隐患 本文首先建立了铀矿钻探强抑制性冲洗液体系 优选复合硅酸盐抑制剂 并对配方进行优化 形成复合硅酸盐抑制剂技术 最后通过实验 验证了复合硅酸盐抑制剂的良好应用效果关键词:强抑制性 冲洗液 铀矿钻探 复合硅酸盐中图分类号:文献标识码:文章编号:()近年 铀矿已成为核电的重要能源矿产 目前发现的 多种铀矿物 其中有二十多种能够用来工业开采
2、 在中国 铀矿主要有四种类型 其中砂岩型铀矿在资源储量占比达 以上 据相关专家预测 未来占比可达 以上 我国已探明的砂岩型铀矿主要分布在内蒙古、新疆等地区 随着“煤铀”、“油铀”兼探找矿方式应用、砂岩型铀矿成矿理论的深入研究、地浸采铀工艺进步 为我国探寻了更多的优质铀矿产在铀矿钻探施工中 经常出现钻孔缩径、卡钻、钻头泥包等故障 不仅给生产进度带来严重制约而且造成了较大的安全隐患 减缓了整个铀矿勘察工作进度 本文以某地砂岩型铀矿为例 对钻孔缩径产生的原因分析 建立铀矿钻探强抑制性冲洗液体系 对复合硅酸盐抑制剂进行方案优选 并对其复合配方优化 形成复合硅酸盐抑制剂技术 并将该技术进行试验应用 验证
3、应用效果 砂岩型铀矿钻孔缩径分析 工程地质概况某地砂岩型铀矿钻探区地势平坦 地层自上向下如表 所示表 钻探区地层状况表.地层深度/岩性第四系以亚沙土、松散砂砾为主新近系以砂砾岩、砂质泥岩为主侏罗系中统以中细砂岩和泥岩为主侏罗系下统以细砂岩、中粗砂岩和泥岩为主 钻孔缩径情况统计钻孔钻进孔径 设计钻进深度 钻孔中部分钻孔出现不同程度的缩径现象 钻孔缩径统计见表 结果表明 钻孔缩径多出现在砂岩、泥岩、砂砾岩等互层段 钻孔缩径原因分析对出现钻孔缩径的矿井选取 个岩心样品取样分析 其矿物成分含量分析结果见表 表明取样岩心样品的主要成分是黏土矿物及石英 随着深度增加 以蒙脱石为主的黏土矿物含量增加明显 样
4、品含石英 钻孔存在砂岩和泥岩互层情况 将岩心样品浸泡在蒸馏水中进行水化膨胀观察 浸泡 后样品坍塌 后样品溃散 年第 卷 第 期 页 云 南 地 质/表 钻孔缩径统计表.钻孔编号钻孔深度/岩性中细砂岩、泥岩等中细砂岩、泥岩等砂砾岩、砂质泥岩等砂砾岩、砂质泥岩等中粗砂砾岩、泥岩等粉砂岩、泥岩等表 岩心取样及矿物成分含量分析表.岩心样品编号取样深度/矿物成分含量/石英黏土矿物钾长石斜长石 钻孔缩径原因:()砂岩和泥岩互层处的孔隙和泥岩中裂缝 易使冲洗液中所含有的水分子、水合离子进入泥岩地层()泥岩中黏土矿物吸收冲洗液中水分子、水合离子 出现水化膨胀 最终导致钻孔缩径等故障发生 因此 使用普通水基冲洗
5、液进行钻探 容易出现钻孔缩径、卡钻 严重的甚至出现孔眼闭合问题 在冲洗液选择上需加强研究 强抑制性冲洗液体系的建立为了解决铀矿钻探中钻孔缩径等问题 需使用强抑制性冲洗液 且需对强抑制性冲洗液的密度调整恰当 使强抑制性冲洗液的流变性适应钻孔需要 使钻孔的速度以及均匀性能够得到有效控制 从而使物理冲刷作用得到缓解 强抑制性冲洗液的综合能力得到提升 通过泥块浸泡、水化线性膨胀等测试进行强抑制性冲洗液的筛选及抑制性能评价 泥块浸泡测试及结果分析用纳基膨润土制作泥块样品 并将其分别放入纯水、/浓度的五种不同抑制剂溶液中浸泡 后 进行观察 观察结果如表 所示表 泥块浸泡测试结果.序号浸泡介质观察结果纯水泥
6、块表面水化膨胀明显浓度 /氯化钾抑制剂泥块出现严重溃散浓度 /硅酸钠抑制剂泥块出现轻微溃散及水化膨胀浓度 /硅酸钾抑制剂泥块出现轻微溃散及水化膨胀浓度 /甲基硅酸纳抑制剂泥块出现轻微溃散及水化膨胀浓度 /甲基硅酸钾抑制剂泥块无明显坍塌及水化膨胀对泥块浸泡测试出现的结果分析:在浓度 /氯化钾抑制剂中 泥块的离子浓度小于无机盐溶液的离子浓度 在浓差效应作用下 发生离子交换 使钾离子进入泥块层间 对泥块内部水化膨胀进行抑制 但泥块表面的水化使泥块内部的粘结能力降低 内部的聚集结构受到破坏 与硅酸钾抑制剂相比 硅酸钠抑制剂中泥块水化膨胀程度略大 原因是钠离子的交换性小于钾离子 泥块发生水化膨胀后 水分
7、子在进入泥块内部时受到一定的阻力 浸泡在甲基硅酸钾抑制剂中的泥块没有明显坍塌云 南 地 质 卷而且表面水化膨胀较小 主要原因是甲基硅酸阴离子被泥块表面吸附后 在泥块表面形成膜 使泥块的表面能减小 使泥块的结构牢固 水分子无法进入 水化线性膨胀测试及结果分析水化线性膨胀测试 通过对冲洗液与钻孔之间的接触情况模拟 测量样品和冲洗液接触时 出现水化膨胀的岩样高度用公式计算水化线性膨胀率 式中:水化线性膨胀率 单位 水化膨胀前的岩样高度 单位 水化膨胀后的岩样高度 单位 分别在纯水、/浓度和 /浓度的六种冲洗液中进行水化线性膨胀测试 与纯水相比较 六种冲洗液均能对样品的水化膨胀起到有效的抑制 在三种浓
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