[发明专利]砂岩铀矿水平井地浸开采模拟试验系统及试验方法

说明书

本发明提供了一种砂岩铀矿水平井地浸开采模拟试验系统及试验方法，属于砂岩铀矿地浸开采技术领域，包括溶浸装置、注液装置、抽液装置和采集监测装置，模拟了砂岩铀矿水平井地浸开采过程，通过注液装置向溶浸装置的水平井内注入浸出剂，浸出剂浸入到矿体材料内并与铀发生化学反应，通过抽液装置将反应后的浸出剂通过直井抽出，采集监测装置采集水平井沿程孔隙水压力和监测反应后浸出剂中铀浓度。本发明提供的砂岩铀矿水平井地浸开采模拟试验系统及试验方法，可采用水平井注液、直井抽液的方式开采铀矿，为探索水平井地浸开采中浸出剂配比、抽注液量对地浸效果的影响、掌握溶浸液渗流规律、优化布井方案、提高铀资源采收率有指导意义。

技术领域

本发明属于砂岩铀矿地浸开采技术领域，更具体地说，是涉及一种砂岩铀矿水平井地浸开采模拟试验系统及试验方法。

背景技术

天然铀是我国核电、核军工重要能源，加大铀资源开发力度、提升铀资源开采效率是填补我国铀资源巨大缺口的关键。目前，我国铀矿资源主要以砂岩储层为主，且多利用原地浸出工艺开采。地浸开采是一种通过钻孔工程，借助化学试剂，从天然埋藏条件下把矿石中的铀溶解出来，而不使矿石产生位移的集采、冶于一体的铀矿开采方法。在整个采矿过程中，不需要开凿巷道或揭开覆盖层采出和运输矿石，全程地表作业和控制，基本不破坏地貌和地表景观，因此，是一种安全、绿色、环保的铀矿采冶工艺。

地浸开采效率与钻孔方式直接相关，传统布井方式多采用直井注液、直井抽液的网格式(四点型、五点型或七点型)或行列式(沿矿体走向单行或多行)，但随着开发深度和难度的增加，直井井网的投资回报率显著降低。而采用水平井注液、直井抽液的方式理论上更具优势。然而，对于水平井注液、直井抽液的方式进行开采相关研究相对较少，实验室物理模型试验依然缺乏。基于上述情况，迫切需要一种砂岩铀矿水平井地浸开采模拟试验系统，用于对水平井注液、直井抽液的方式进行模拟，为工程实践提供借鉴，为探索水平井地浸开采中浸出剂配比、抽注液量对地浸效果的影响、掌握溶浸液渗流规律、优化布井方案、提高铀资源采收率有重要指导意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种砂岩铀矿水平井地浸开采模拟试验系统，旨在解决对砂岩铀矿水平井地浸开采物理模拟试验研究欠缺的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种砂岩铀矿水平井地浸开采模拟试验系统，包括溶浸装置、注液装置、抽液装置和采集监测装置，溶浸装置包括含铀矿含水层的矿体材料以及设于所述矿体材料内呈水平状布置的水平井和呈竖直状布置的直井，所述水平井沿程布设有多个监测孔，所述水平井的一端开口另一端封闭，所述水平井开口端和所述直井顶端均漏出所述矿体材料；注液装置与所述水平井开口端连通，用于向所述水平井内注入浸出剂，浸出液通过所述水平井浸入至所述矿体材料内；抽液装置与所述直井顶端连通，通过所述直井用于抽取位于所述矿体材料内与铀反应后的浸出剂；采集监测装置用于通过多个所述监测孔采集所述矿体材料内所述水平井沿程孔隙水压力和用于监测经所述抽液装置抽出的浸出剂中铀浓度。

作为本申请另一实施例，所述溶浸装置还包括可透视内部结构且上端开口的箱体，所述矿体材料设于所述箱体内部，在所述水平井内和所述直井内均设有用于过滤砂子的过滤器。

作为本申请另一实施例，所述注液装置包括配液箱、注液管路和注液泵，配液箱用于容纳所述浸出剂；注液管路的两端分别连通所述配液箱和所述水平井开口端，用于向所述水平井内输送浸出剂；注液泵设于所述注液管路上，用于向所述水平井内泵送所述浸出剂。

作为本申请另一实施例，所述注液装置还包括设于所述注液管路上的第一流量计和第一压力表，所述第一流量计用于监测所述注液管路内浸出剂注液流量，所述第一压力表用于监测所述注液管路内浸出剂注液压力。

作为本申请另一实施例，所述注液装置还包括设于所述配液箱内的搅拌器，所述搅拌器用于搅拌置于所述配液箱内液体。