抽注流量分配及抽注比对地浸溶液扩散的影响

根据新疆某铀矿床4#采区地质、水文地质条件以及地浸钻孔数据,运用地下水数值模拟软件Visual MODFLOW建立地浸溶液渗流与溶质运移模型,研究了抽注流量在采区各钻孔的不同分配方式以及不同抽注比对地浸溶液渗流运移的影响。结果表明:影响地浸溶液向采区外围扩散的主要因素是采区单孔流量的分配方式,即采区单孔流量的空间分布状况;在抽注流量分配方式一定的情况下,采区总抽注比的变化对溶液扩散的影响并不明显。加权平均方法可使采区各局部的抽注流量分配更均衡,采区以3 840m3/d的总抽液规模、抽注比为1.0005运行5a,地浸溶液向外围扩散的范围不超过200m,采区下游是溶液扩散外流的主要区域,需要重点关注。无论是从控制溶液外流的角度,还是从采场均衡浸出的角度,更应该关注采区各钻孔的流量合理分配和各子单元的抽注平衡,而非采区的总体抽注比。

地浸矿山抽注比对溶浸范围影响研究

在环保要求日趋严格的背景下,进行地浸矿山抽注比对溶浸范围影响的研究势在必行。我国地浸普遍采用的抽注比为抽出液大于注入液量的0.3%,这样可保证在生产期间溶浸液基本不污染采区外的地下水,但需要建造大面积的蒸发池,增加矿床建设投资。若矿床位于征地困难地区则会大幅度增加矿床开发难度。通过对生产矿山和拟生产矿山抽注比的研究和深入分析,运用单孔精确控制方法可以将抽注比控制在1∶1,使蒸发池面积得到大幅度降低,仅为原蒸发池面积的25%,从而降低矿床投资和征地面积,为矿床开发奠定基础。

不同抽注比例控制对地浸采铀矿山地下水环境影响的实践与探索

地下水环境影响是原地浸出采铀矿山最为重要、最为关注的环保问题,而抽液量与注液量比例的控制又是调节环境影响大小的关键手段。三十多年来,新疆某地浸铀矿山在科研、试验、生产的同时不断探索不同抽注比例对地下水的环境影响,在地下水环境保护方面经历了抽大于注控制比例从3%到0.3%的实践过程。通过运行控制、国控点监测、监测井监测、不同控制比例试验及地下水数值模型建立等方式证明,在不同抽注比例控制下,地下水环境影响范围是可控的。

地浸采铀过程中抽注平衡相关问题总结与建议

本文旨在深入探索地浸采铀工艺中抽注平衡问题对地下水环境的影响。抽注平衡作为地浸采铀过程中的关键环节,其稳定性和合理性直接关系到地下水环境的安全与可持续性。因此,本文围绕抽注比的影响因素、计算方法及其对地下水环境的影响进行了系统研究。通过理论推导和实证分析相结合的方法,得到一个初步结论:抽注比周期在时间上以一个月为计算单位;在空间上,以一个独立采区的所有抽注孔抽注量数据为计算依据;在环境影响上,以一个独立采区所有观测孔的数据进行综合的专业研判。研究成果不仅有助于优化地浸采铀工艺参数和提高资源利用率,还为地下水环境保护提供了重要的理论依据和实践指导。

某铀矿井场抽注液控制的数字化技术应用

在地浸采铀生产过程中,控制抽注液平衡和高效识别抽注液异常状态是保障浸出效能和井场的安全重要措施。以内蒙古某铀矿为例,介绍了该铀矿抽注液平衡联动控制与抽注液异常监测方面数字化技术的应用情况,探讨了应用数字化技术前后该铀矿山抽注液管控效能的变化。结果表明,应用数字化技术进行抽注液平衡控制能有效解决抽注液调控过程中人工控制所存在的劳动强度大、调控不及时和精度不足的问题;合理的模型设计能够高效识别抽注液异常状态。建立抽注液数字化管控体系有助于实现精益化管控、提升井场生产效能、降低安全风险。

基于抽注水的水动力循环井不同抽注流量对地下水流场的影响

地下水循环井是修复地下水污染的常用技术,其修复效果主要取决于地下水流场的特点。目前,针对地下水循环井作用下地下水流向、流速、水力影响半径的刻画尚不明确,限制了其工艺的设计和运行。结合空间水头实时监测、可视化染色试验、软件数值模拟等手段,全面分析了抽水-注水驱动的水动力循环井地下水流场特点。结果表明:水动力循环井的水力影响半径均为抽注管段间距3倍以上且随抽注流量的增加而增大;在保证最大抽注流量不变的条件下,水动力循环井注入流量大于抽出流量时的水力影响半径显著大于注入流量小于抽出流量时的水力影响半径;当抽注流量相等时,水动力循环井的水力影响区域形状呈椭圆形,当抽注流量不等时呈心形,且在抽出流量大于和小于注入流量时分别呈正心形和倒心形;以水动力循环井水平中线为轴,当抽注流量相等时,上下区域内水平流速与垂直流速的比值基本相同,当注入流量大于和小于抽出流量时,上部区域水平流速与垂直流速的比值分别大于和小于下部区域。该研究结果可为水动力循环井技术的应用提供理论指导,为水动力循环井抽注流量选择、井位及修复范围的确定提供理论依据。

注二氧化碳促抽煤层瓦斯数值模拟及现场试验

为有效减少煤层瓦斯含量,降低煤层瓦斯压力,对注二氧化碳促抽煤层瓦斯技术进行数值模拟及现场试验研究。首先,基于流体力学、煤岩学和吸附力学建立注气抽采数学模型,运用Comsol Multiphysics模拟了经过注气抽采后煤层瓦斯压力和瓦斯含量的变化规律,并将注气抽采煤层瓦斯的效果与常规抽采进行了对比分析;然后,探究了注气压力与抽采负压对注气抽采的影响规律;最后,在阳泉集团新景矿业3#煤层2401工作面开展了注二氧化碳促抽煤层瓦斯技术的现场试验,验证该技术的有效性。结果表明:注气抽采的煤层瓦斯压力下降幅度比常规抽采增加了6.3%,注气抽采的煤层瓦斯含量下降幅度比常规抽采增加了6.81%,消突周期缩短3 d;注气压力对注气抽采的影响较大,抽采负压对注气抽采的影响甚微;经过30 d注气抽采煤层瓦斯现场试验,煤层瓦斯压力为0.118 MPa,与煤层初始瓦斯压力相比下降了75.42%,煤层瓦斯含量剩余为3.174 m^(3)/t,与煤层初始瓦斯含量相比下降了69.55%,消突周期为5 d,说明注二氧化碳促抽煤层瓦斯技术可以有效提高瓦斯抽采效率,降低煤层瓦斯压力和瓦斯含量。

单井注抽示踪试验推估含水层中DNAPL残留量的数值分析

目前,刻画场地重非水相液体(dense non-aqueous phase liquid,DNAPL)污染常用的钻孔取样和井间分溶示踪试验方法成本高昂。相比而言,单井注抽试验节省经费,且对污染源区的扰动少,但该试验方法推估DNAPL残留量的准确性尚未得到定量验证。针对该问题,基于数值方法分析了示踪剂类型、注抽速率、污染源区结构等因素对单井注抽试验推估DNAPL残留量精度的影响。结果表明:(1)选用分溶系数比2,2-二甲基-3-戊醇(2,2-dimethyl-3-pentanol,DMP)低的己醇进行示踪,示踪剂回收更加充分,推估污染物残留量的平均精度增幅可达35.11%;(2)当注入速率从100 m^(3)/d提高至130 m^(3)/d、抽出速率从120 m^(3)/d提高至150 m^(3)/d,示踪剂接触的污染源区面积更大,均质源区对应的污染物残留量平均精度从42.45%提高到60.26%,非均质源区对应的平均精度从27.69%提高至48.72%;(3)污染源区结构复杂程度的增加会阻碍示踪剂的运移,非均质源区对应的平均精度比均质源区降低了13.15%;(4)单井注抽示踪试验更适用于离散状为主的污染源区,其平均精度比池状为主的源区增加了15.74%。单井注抽试验结合数值分析可有效推估残留非水相液体的分布,建议在DNAPL污染场地精细调查中使用,可为场地风险评估和修复方案的制定提供参考。

基于单井注抽试验的增强型地热系统储层近井渗透率原位测试方法研究

储层压裂阶段,对近井渗透率的高效评估是分析压裂效果、更新压裂方案的重要环节。但受技术或成本制约,目前仍然缺少深部储层近井渗透率原位测算方法。借助于压裂施工过程的间歇性注入和返排泄压环节,提出一种依托压裂施工过程的单井注抽示踪试验工艺,以及基于数值求解和解析解的2种渗透率估算方法,实现了低成本条件下深部储层渗透率原位测试。将该套方法体系应用于实际增强型地热系统场地,结果显示:在单井注抽试验示踪剂突破曲线不完备条件下,通过数值方法仍然能够合理地估算近井渗透率(0.8 D),但方法计算效率较低;而在示踪剂突破曲线相对完备条件下(即监测得到示踪剂浓度峰值),可采用解析法快速估算渗透率(0.25 D);但由于解析法中未能精确考虑井筒内部长距离示踪剂迁移过程和储层内部弥散作用对示踪剂突破曲线的影响,计算精度相对较低。然而,通过数值方法和解析方法估算近井渗透率处于同一数量级,表明解析法仍可以作为渗透率原位快速估算的一种有效手段。文章提出的单井注抽试验工艺和数据解释方法体系为深部储层渗透率原位测试提供了一种新的途径。

地浸开采井场抽注单元优化设计研究

地浸开采井场抽注单元可能出现注液量大于抽液量的情况,造成部分浸出液扩散至溶浸范围之外。通过采区目标优化方法,对井场单孔抽注液量进行优化计算,能够实现采区每个抽注单元的抽注平衡,保持总抽液量大于总注液量0.5%,使浸出液尽可能控制在井场范围内。根据优化结果调整各抽注单元的抽注液量,可实现采区同时投产、同时退役。

混合效应和表皮效应对单井注抽试验的影响机理

单井注抽(single-well push-pull,SWPP)试验因为成本低、耗时短和操作简单等优点已经被广泛用于获取含水层中与径向弥散有关的参数。其中混合效应和表皮效应在SWPP试验中起着非常重要的作用,但前人的SWPP试验模型对这两个过程的刻画过于单一。采用有限差分法建立了同时考虑混合效应和表皮效应的SWPP试验模型,通过与前人的SWPP试验模型在特定条件下的对比,验证了模型的合理性,并利用建立的数值模型分析了混合效应和表皮效应对SWPP试验结果的影响机理。结果表明:在SWPP试验中,混合效应和表皮效应对含水层径向弥散的影响不能忽视,当井筒内的地下水体积越大,混合效应越显著,井筒内溶质的穿透曲线较低;当表皮区域弥散度大于含水层弥散度时,表皮厚度越大,越不利于溶质在表皮区域的迁移,而当表皮区域弥散度小于含水层区域弥散度时,表皮厚度越大,越不利于溶质在含水层中的迁移;表皮区域孔隙度越大,对流速度越小,越不利于溶质迁移;参数敏感性分析结果显示,混合效应和表皮效应在SWPP试验中不可忽视。

微生物堵塞对单井注抽试验的影响机理

在石油污染的含水层中,污染物和微生物种类多样,为了提高修复效率和降低修复成本,首先需要查明受污染含水层的弥散度、孔隙度、吸附与解吸系数等溶质运移相关的生物地球化学参数。单井注抽(single-well push-pull, SWPP)试验作为一种高效的方法已经被广泛用于获取含水层的生物地球化学参数,其中微生物堵塞作用在SWPP试验中起着非常重要的作用,但目前已有的SWPP试验数值模型对微生物堵塞过程的模拟过于简化。采用指数衰减模型刻画微生物堵塞作用,利用有限差分法建立同时考虑混合效应和微生物堵塞作用的SWPP试验数值模型,研究微生物堵塞作用对SWPP试验的影响机理,并通过将该数值模型在特定条件下的数值解与前人模型的数值解进行对比,验证了模型的合理性。结果表明:微生物堵塞作用对SWPP试验结果的影响不能忽视,微生物堵塞作用越显著,含水层渗透系数的衰减系数越大,井壁处溶质穿透曲线(breakthrough curves, BTCs)在SWPP试验抽取阶段晚期的拖尾现象越明显;随着微生物堵塞作用范围的增加,井壁处溶质BTCs在SWPP试验抽取阶段的拖尾现象越严重;参数敏感性分析结果显示,在SWPP试验初期,混合效应对井壁处溶质BTCs的影响较大,随着SWPP试验的进行,微生物堵塞作用对井壁处溶质BTCs的影响逐渐变大。

南海西部同心同井抽注技术

南海西部油田注水模式单一,而同心同井抽注技术是对传统注水工艺的革新。同心同井抽注可以在一个井眼实现采油和注水,相当于把原来的一口井变成两口井使用,提高了单井利用率,实现了一定范围的井网优化,进一步提高油藏采收率。通过攻关研发,形成了注上采下型和注下采上型两种工艺,并研发了多项关键配套工艺。基于此,主要对同心同井抽注技术工艺原理、井下工具、管柱设计及应用进行介绍。

永煤公司瓦斯抽采钻孔帷幕注浆的探索及应用

为了提高底板抽放巷抽采钻孔的抽采浓度和纯量,探索应用超前或钻后钻孔帷幕的注浆技术,在岩层中施工钻孔后带压注入水泥浆液,封堵底板抽放巷与回采煤层间岩柱的原生或次生裂隙,形成隔离帷幕,减少井巷向瓦斯抽采钻孔的漏气量,提升钻孔的抽采浓度和纯量,在加快工作面瓦斯抽采达标的同时,为矿井瓦斯发电的利用提供优质气源,实现矿井的安全高效绿色生产。

不同注气成分置驱瓦斯效果数值模拟研究

注气促抽瓦斯的注气成分主要有N_(2),CO_(2)和空气,但目前针对不同注入成分的置驱效果对比研究较少。针对该问题,建立了考虑裂隙气体渗流和基质孔隙气体扩散的注气成分置驱瓦斯数学模型,在对该模型验证的基础上,模拟注入气体置驱煤样瓦斯气体过程,并对比研究相同注气压力和煤体渗透率条件下不同注气成分(N_(2),CO_(2)和空气)对瓦斯的置驱效果。结果表明:①相同注气时间下,从注气端到排气端,注入气体的体积分数逐渐降低,在注气端附近注入气体的体积分数最高;瓦斯体积分数逐渐增加,在排气端附近瓦斯体积分数最高;随着注气时间增加,注入气体的体积分数增加区域逐渐向排气端移动直至覆盖整个煤样,瓦斯体积分数降低区域也逐渐向排气端移动直至覆盖整个煤样,表明煤样中的瓦斯逐渐被置换出来,进而被驱替出整个煤样。②在相同注气时间内,从注气端到排气端,N_(2),CO_(2)和空气3种注入气体体积分数和瓦斯体积分数具有相似的变化规律,即从注气端到排气端,注入气体体积分数逐渐降低、瓦斯体积分数逐渐升高,随着注气时间增加,注入气体的体积分数增高区域增加。相同注气时间、煤样相同位置处注入气体的体积分数和瓦斯体积分数互补,即相加为100%。③3种注入气体对瓦斯的置驱效果排序为CO_(2)>空气>N_(2)。④对排气端气体的体积分数分析可知,排气端气体的体积分数随时间变化可分为突破阶段、平衡进行阶段和置驱完成阶段。不同注入气体3个阶段持续时间不同,注入N_(2)突破时间和置驱完成时间分别为30,90 min;注入CO_(2)突破时间和置驱完成时间分别为20,80 min;注入空气突破时间和置驱完成时间分别为28,87 min。⑤在现场应用时,应根据具体煤层的吸附解吸能力、煤层自燃特性等选择合适的注入气体。

地浸采铀抽注平衡关系对溶浸液流失与地下水流入的影响

在地浸采铀过程中,需要尽量减少溶浸液向采区外围流失,并控制采区外围天然地下水向采区的流入量,以提高浸铀效率和减轻对周围地下水环境的影响。以某地浸采铀单元为例,通过设置不同的抽注流量组合进行地浸水动力数值模拟计算,研究地浸抽注平衡关系对溶浸液的流失及地下水流入的影响规律。结果表明,地浸采铀过程抽注流量的平衡关系是影响溶浸液流失量和外围地下水流入量的重要因素,溶浸液流失量随抽注流量比值的增大而减少,外围地下水的流入量则随抽注流量比增大而增加。当抽注流量比≥0.87时,溶浸液流失量可控制在注液流量的15%以下,而抽注流量比≤1.13时,外围地下水流入量不超过抽液流量的14%。模拟结果为合理控制地浸采铀过程中的溶浸液和地下水交换量提供借鉴。

地浸采铀井场溶液运移特征与抽注液量控制研究

地浸采铀过程中,矿山通过总抽液量大于总注液量0.3%控制溶液向采区外围渗流弥散。从地下水运移特征入手,根据渗流理论提出了地浸采铀井场溶液向外渗流总量的计算方法和研究思路,模拟计算采区溶液向外渗流总量为采区内渗入与渗出边界水位差造成的总渗流量。研究表明,地浸采铀矿山在生产运行时,只要控制排至蒸发池的溶液总量略大于溶液向外渗流总量,就可有效保持溶液总量稳定,减少浸出剂的浪费,提高地浸采铀效率。

大沽河地下咸水抽咸注淡原位试验研究

大沽河下游截渗墙的修建有效地阻止了滨海咸水向地下水源地的入侵,但是截渗墙内侧局部滞留的地下咸水仍然影响着地下水的开采。为了进一步修复滞留的地下咸水,本文选取大沽河下游截渗墙以北1.2km2咸水含水层为示范区,通过"抽咸注淡"原位试验,人工修复地下咸水。试验结果表明:抽水井群抽出地下咸水引起地下水的运移;注水井群形成淡水帷幕,阻止东侧高电导率咸水的对流,同时注入的淡水对地下咸水进行驱替与淡化,加速咸水体的排出。"抽咸注淡"技术能够有效修复地下咸水体。

特定抽吸/喷注下幂律流体平板边界层问题

研究幂律流体中一类具有抽吸／喷注影响的平板边界层问题，利用微分方程相似理论和 打靶法技巧，对于幂律指数ｎ及抽吸／喷注参数Ｃ的不同值，数值模拟得到了流场剪切应力 分布．