本發(fā)明涉及地浸采鈾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地浸采鈾鉆孔過(guò)濾器建造的水力噴砂射孔工藝。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)地浸采鈾鉆孔結(jié)構(gòu)均為填礫式結(jié)構(gòu)，過(guò)濾器多采用地表加工、安裝完成后隨套管一次性下入并成井，且技術(shù)工藝已非常成熟。隨著深埋、多層礦化砂巖鈾礦床的不斷出現(xiàn)，填礫式過(guò)濾器建造技術(shù)逐漸表現(xiàn)出其局限性，同時(shí)亦推動(dòng)著地浸鉆孔過(guò)濾器建造方法的探索與創(chuàng)新。

國(guó)內(nèi)各行業(yè)井下過(guò)濾器建造方法有以下幾種；方法一是采用井內(nèi)切割法，即利用割刀對(duì)目的位置進(jìn)行切割以打通與含水層的聯(lián)系，然后下入內(nèi)置過(guò)濾器并成井，因切割后目的層位直接與地層相連，幾乎無(wú)骨架支撐，有可能出現(xiàn)地層垮塌或堵井事故；方法二是采用聚能射孔法建造過(guò)濾器，即利用彈頭爆炸的瞬間沖力，在井管上形成一定數(shù)量的孔眼，但該方法瞬間沖力大，并不適合pvc材質(zhì)井管，存在破壞井管的風(fēng)險(xiǎn)；方法三是采用水力噴砂射孔，利用高壓水射流加砂通過(guò)噴射工具射孔，射穿pvc套管、水泥環(huán)以及附近周圍地層，因射孔原理屬?zèng)_蝕磨損，故對(duì)pvc套管及近井地層幾乎無(wú)傷害，只在套管上形成一定數(shù)量的孔眼，達(dá)到開(kāi)啟目標(biāo)層位目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的利用高壓水射流加砂在一定壓力、水砂比、噴射時(shí)間條件下，對(duì)采用全孔水泥注漿固井后的鉆孔進(jìn)行水力射孔，以射穿pvc套管、水泥環(huán)以及附近周圍地層，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔與礦層的水力聯(lián)系，達(dá)到開(kāi)啟目標(biāo)礦層的目的。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種地浸采鈾鉆孔過(guò)濾器建造的水力噴砂射孔工藝，具體包括如下步驟：

步驟一：現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備；

準(zhǔn)備撬裝式混砂裝置一個(gè)，板車一部；盛砂裝置一個(gè)；20m³水罐車兩臺(tái)，吊車一部；700型泵車組，共有兩臺(tái)，并聯(lián)使用；帶濾網(wǎng)的沉降罐；專用石英砂，放置在盛砂裝置內(nèi)部；

步驟二：設(shè)備安裝；

步驟2.1：安裝底法蘭；

將pvc套箍和調(diào)好扣型的底法蘭連接；

步驟2.2：下入射孔結(jié)構(gòu)；

將變徑接箍、四眼噴槍、單流閥由上至下依次連接，將鉆桿的下端與變徑接箍的上端連接，通過(guò)鉆桿將變徑接箍、四眼噴槍和單流閥下入井內(nèi)；

步驟2.3：精確定位；

將四眼噴槍精確定位在需要進(jìn)行射孔的深度；

步驟2.4：安裝地表返排管線和井下返排管線；

用吊車將帶有地表返排管線和井下返排管線的頂法蘭安全平穩(wěn)地安裝在底法蘭上，井下返排管線伸入到井內(nèi)；

步驟2.5：固定井口；

用帶地錨的繃?yán)K將底法蘭、頂法蘭和pvc套箍固定在井口位置；

步驟2.6：地表管線設(shè)置；

將地表輸送管線的一端固定在鉆桿的上端，另一端固定在700型泵車組的出口位置；

步驟2.7：計(jì)量及控制裝置設(shè)置；

將閥門(mén)、流量計(jì)和壓力表固定在地表輸送管線上；

步驟三：實(shí)施射孔；

步驟3.1：用700型泵車組通過(guò)地表輸送管線和閥門(mén)向鉆桿內(nèi)注入清水，通過(guò)四眼噴槍進(jìn)入井內(nèi)，再通過(guò)井下返排管線和地表返排管線進(jìn)入沉降罐，保證地表及井內(nèi)管線暢通；

步驟3.2：調(diào)整700型泵車組頻率，當(dāng)壓力表達(dá)到20.0mpa時(shí)，觀察地表輸送管線、地表返排管線和鉆桿，不滲不漏為合格，繼續(xù)進(jìn)行下一步操作；否則關(guān)閉700型泵車組，待壓力表的讀數(shù)為0.0mpa時(shí)，開(kāi)始對(duì)滲漏部分進(jìn)行檢修；

步驟3.3：關(guān)閉700型泵車組，當(dāng)壓力表示數(shù)為0.0mpa時(shí)，拆開(kāi)頂法蘭，將φ25mm鋼球從鉆桿內(nèi)投入，落至單流閥上，用來(lái)關(guān)閉單流閥；

步驟3.4：將頂法蘭重新連接在底法蘭上，開(kāi)啟700型泵車組向井內(nèi)注入清水，觀察流量計(jì)讀數(shù)，通過(guò)700型泵車組的頻率或閥門(mén)的開(kāi)度使得初始流量為0.7m³/min-0.9m³/min；

步驟3.5：待壓力表讀數(shù)穩(wěn)定在13.0mpa時(shí)，向混砂裝置中加砂0.6-0.8m³，加水1.0m³混勻形成水砂混合物；

步驟3.6：混砂裝置將水砂混合物輸送至700型泵車內(nèi)，通過(guò)700型泵車組開(kāi)始水力射孔，水砂混合物經(jīng)過(guò)地表輸送管線、閥門(mén)、鉆桿進(jìn)入井內(nèi)的變徑接箍，通過(guò)四眼噴槍進(jìn)行射孔；

步驟3.7：在射孔位置持續(xù)噴射7min-8min，壓力保持在15.0mpa±2.0mpa；

步驟3.8：水砂混合物通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入礦體；

步驟3.9：當(dāng)泵入8m³水砂混合物后停止射孔；

步驟3.10：打開(kāi)地表返排管線的閥門(mén)，通過(guò)700型泵車組將清水泵入至井內(nèi)管線，清水將井內(nèi)砂子攜帶出地面，形成返排液，返排液最終流入沉降罐；當(dāng)返排液清澈時(shí)，本次射孔結(jié)束。

如上所述步驟3.5中，水砂混合物的水砂比6～8％。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明包括現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備、實(shí)施安裝和實(shí)施射孔的步驟。本發(fā)明在不破壞pvc套管的前提下，在pvc套管上形成孔眼，以打通鉆孔和含水層之間水力聯(lián)系。射孔后pvc套管完整性良好，有效地防止了塌孔或堵塞等井下事故的發(fā)生。只需使用清水就可將鉆孔內(nèi)的碎屑返出地表，射孔后的后期處理簡(jiǎn)單且工作量小，便于后期內(nèi)置過(guò)濾器的安裝。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的地浸采鈾鉆孔過(guò)濾器建造的水力噴砂射孔工藝的流程圖。

其中：1.盛砂裝置；2.混砂裝置；3.20m³水罐車；4.700型泵車組；5.地表輸送管線；6.地表返排管線；7.閥門(mén)；8.流量計(jì)；9.壓力表；10.鉆桿；11.頂法蘭；12.底法蘭；13.pvc套箍；14.井內(nèi)返排管線；15.鉆孔；16.礦體；17.水砂混合物；18.水泥柱；19.過(guò)濾器；20.返排液；21.變徑接箍；22.四眼噴槍；23.單流閥；24.沉降罐

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。

如圖1所示，在本工藝開(kāi)始前，通過(guò)水泥柱18將pvc井管固定。

如圖1所示，一種地浸采鈾鉆孔過(guò)濾器建造的水力噴砂射孔工藝，具體包括如下步驟：

步驟一：現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備；

1.撬裝式混砂裝置2一個(gè)，板車一部。板車用來(lái)托運(yùn)混砂裝置，撬裝式混砂裝置用來(lái)混合一定水砂比的專用石英砂及清水；

2.盛砂裝置1一個(gè)，自帶動(dòng)力，可不斷輸送石英砂至混砂裝置；

3.20m³水罐車3兩臺(tái)，且自帶輸送泵，保證射孔過(guò)程中有足量清水供應(yīng)。若無(wú)水罐車，現(xiàn)場(chǎng)需準(zhǔn)備蓄水池及輸送管線，滿足清水供需要求；

3.吊車一部，要求額定上提載荷大于5kn；

4.700型泵車組4，共有兩臺(tái)，并聯(lián)使用；用來(lái)提供混合后砂料壓入孔內(nèi)時(shí)所需的壓力；

5.帶濾網(wǎng)的沉降罐24，容積約20m³左右，用來(lái)容納孔內(nèi)返排液；若現(xiàn)場(chǎng)無(wú)沉降罐，可施工土坑并加裝過(guò)濾網(wǎng)；

6.專用石英砂，粒徑：射孔專用，放置在盛砂裝置1內(nèi)部。

步驟二：設(shè)備安裝；

1.安裝底法蘭12：將pvc套箍13和調(diào)好扣型的底法蘭12連接；

2.下入射孔結(jié)構(gòu)：將變徑接箍21、四眼噴槍22、單流閥23由上至下依次連接，將鉆桿10的下端與變徑接箍21的上端連接，通過(guò)鉆桿10將變徑接箍21、四眼噴槍22和單流閥23下入井內(nèi)；

3.精確定位：將四眼噴槍22精確定位在需要進(jìn)行射孔的深度；

4.安裝地表返排管線6和井下返排管線14：用吊車將帶有地表返排管線6和井下返排管線14的頂法蘭11安全平穩(wěn)地安裝在底法蘭12上，井下返排管線14伸入到井內(nèi)。

5.固定井口：用帶地錨的繃?yán)K將底法蘭12、頂法蘭11和pvc套箍13固定在井口位置。

6.地表管線設(shè)置：將地表輸送管線5的一端固定在鉆桿10的上端， 另一端固定在700型泵車組4的出口位置。

7.計(jì)量及控制裝置設(shè)置：將閥門(mén)7、流量計(jì)8和壓力表9固定在地表輸送管線5上。

具體安裝連接方式如圖1所示。

步驟三：實(shí)施射孔

1.用700型泵車組4通過(guò)地表輸送管線5和閥門(mén)7向鉆桿10內(nèi)注入清水，通過(guò)四眼噴槍22進(jìn)入井內(nèi)，再通過(guò)井下返排管線14和地表返排管線6進(jìn)入沉降罐24，保證地表及井內(nèi)管線暢通；

2.調(diào)整700型泵車組4頻率，當(dāng)壓力表9達(dá)到20.0mpa時(shí)，觀察地表輸送管線5、地表返排管線6和鉆桿10，不滲不漏為合格，繼續(xù)進(jìn)行下一步操作；否則關(guān)閉700型泵車組4，待壓力表9的讀數(shù)為0.0mpa時(shí)，開(kāi)始對(duì)滲漏部分進(jìn)行檢修。

3.關(guān)閉700型泵車組4，當(dāng)壓力表示數(shù)為0.0mpa時(shí)，拆開(kāi)頂法蘭11，將φ25mm鋼球從鉆桿10內(nèi)投入，落至單流閥23上，用來(lái)關(guān)閉單流閥23；

4.將頂法蘭11重新連接在底法蘭12上，開(kāi)啟700型泵車組4向井內(nèi)注入清水，觀察流量計(jì)8讀數(shù)，通過(guò)700型泵車組4的頻率或閥門(mén)7的開(kāi)度使得初始流量為0.7m³/min-0.9m³/min；

5.待壓力表9讀數(shù)穩(wěn)定在13.0mpa時(shí)，向混砂裝置2中加砂0.6-0.8m³，加水1.0m³混勻形成水砂混合物17(水砂比6～8％)；

6.混砂裝置2將水砂混合物17輸送至700型泵車內(nèi)，通過(guò)700型泵車組4開(kāi)始水力射孔，水砂混合物17經(jīng)過(guò)地表輸送管線5、閥門(mén)7、鉆桿10進(jìn)入井內(nèi)的變徑接箍21，通過(guò)四眼噴槍22進(jìn)行射孔。

7.在射孔位置持續(xù)噴射7min-8min(射流時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做調(diào)整)，壓 力保持在15.0mpa±2.0mpa；

8.水砂混合物17通過(guò)過(guò)濾器19進(jìn)入礦體16。

9.當(dāng)泵入8m³水砂混合物17后停止射孔；

10.打開(kāi)地表返排管線6的閥門(mén)，通過(guò)700型泵車組4將清水泵入至井內(nèi)管線，清水將井內(nèi)砂子攜帶出地面，形成返排液20，返排液20最終流入沉降罐24。當(dāng)返排液20清澈時(shí)，本次射孔結(jié)束。

上面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。