地浸砂岩型铀矿卵砾石层钻进用钻头的试验

在新疆吐哈盆地、准噶尔盆地开展的地浸砂岩型铀矿钻探工作中,常遇到涌水地层,给施工增加了困难。对此有针对性地开展技术攻关,优化治理方案,摸索涌水地层变化规律,制订有效的工艺措施,配制各种加重泥浆,较好地解决了涌水层施工难题,为安全、快速施工提供了技术保障。

针对地浸砂岩型铀矿钻探中致密泥岩钻进效率低的问题,在内蒙古巴音戈壁盆地研究试验了齿形复合片钻头与圆片状复合片钻头,提高了钻进效率。对研磨性较弱,中等硬度致密泥岩,采用φ104mm双环式齿形复合片钻头(六组)的钻进效率达到2.60m/h,比普通复合片钻头提高73%;采用φ110mm双环式平底齿形复合片钻头(四组)的钻进效率达到2.58m/h,比普通复合片钻头提高27%。对研磨性较强,硬致密泥岩,采用φ110mm双环式阶梯齿形复合片钻头(八组)的钻进效率达到3.31m/h,比普通复合片钻头提高25%;φ110mm双环式平底齿形复合片钻头(八组)的钻进效率达到4.38m/h,比普通复合片钻头提高20%。

针对近年在巴音戈壁盆地及鄂尔多斯盆地钻探所遇到的复杂地质情况,研究试验了pdc钻头,在地浸砂岩铀矿钻探生产中取得了良好的效果,并制定总结了相应的钻进参数。

自20世纪中期开始,人们就对砂岩型铀矿有了更新的认识,并在越来越先进的勘探、开采技术的良好配合下,使砂岩型铀矿变成了一种被世界公认的重要矿种之一。另外,越来越多不同种类的铀矿床被发现也对原子能事业起到了推波助澜的作用。我国于20世纪末将砂岩型铀矿列为四大铀矿之一。反观我国核工业几十年的发展历程可以断定,未来铀矿床搜寻的主要方向还应是锁定在我国北方中新生代盆地。本文笔者将就我国国内目前对砂岩型铀矿沉积环境的研究现状进行初步探讨。

针对砂岩型铀矿的成矿特点,以下对比各种地球物理方法在寻找地浸砂岩型铀矿中的应用,总结了解决砂岩型铀矿的不同阶段地质任务的一套快速勘查方法技术。

主要介绍了球状合金钻头的结构要求、钻进工艺规程参数、室内试验和生产性实验等方面的技术和成果。

一、大八角合金三翼大水眼无心钻头1.结构大八角三翼大水眼无心钻头的结构如图所示。用直径91毫米,壁厚10毫米的钻头料做钻头体。钻头体上镶焊三个厚16毫米翼片。为了提高钻头的抗掰能力和耐磨性,在锥面上用大八角合金。为使合金出刃一致,翼片加工由锻压改为车铣,把三个翼片车成六个阶梯,阶梯

分析了十红滩铀矿床南段的地层结构、地球化学、矿物成分和化学组成、水文地质、水文地球化学等特征。结果表明:矿层具有地浸必要的稳定隔水顶、底板,埋藏深度适宜,但含水层连续性不好,存在多层钙质夹层;铀矿物以沥青铀矿为主,与黄铁矿、方解石紧密共生,矿石中的sio2偏低,al2o3、cao、fe2o3偏高,易产生ca、fe等化合物的沉淀;铀矿石中以四价形式存在为主,六价铀偏少,提高铀的浸出率难度大;地下水矿化度过高,水中的硫酸钙及碳酸钙的饱和指数都大于零。因此,南矿段地浸条件决定了无论采用常规的规酸法或与碱法开采都无法正常进行高效的浸出,新的工艺研究势在必行。

从古构造、古地理重塑入手,系统分析伊犁盆地各沉积时期的沉积建造特征,并探讨其与砂岩型铀矿的关系。研究表明,伊犁盆地双基底建造形成了盆地的富铀基底,盆地早—中侏罗世在弱伸展环境下形成的暗色含煤碎屑岩建造成为盆地的含矿建造形成期,盆地晚白垩世—新近纪在弱挤压环境下形成的红色碎屑岩建造有利于铀的后生改造富集成矿。经统计分析表明,伊犁盆地砂岩型铀矿化与含矿层的沉积相类型、单层砂体厚度及岩性结构等建造特征密切相关。

对比了酸法、碱法处理某砂岩铀矿石的浸出性能。结果表明,5g/lh2so4或10g/lnh4hco3作为溶浸剂,铀的浸出率分别达到87%和81%左右。若采用碱法浸出,其溶浸剂中应尽量避免钠离子或补充等量不与碳酸根形成沉淀的金属阳离子,以避免钠离子引起的矿层渗透系数的降低。采用低质量浓度硫酸浸出,浸出过程相对平稳,浸出液固体积质量比小,浸出液铀质量浓度高,若采用酸法浸出,可添加适量有机磷通过螯合增溶和晶格畸变的作用抑制硫酸钙形成致密、规则结晶体,防止化学堵塞。

松辽盆地为一个含有油、气、铀多能源的陆相沉积盆地.综合整理前人关于松辽盆地西部斜坡的地质资料,阐述了西部斜坡区域构造位置,构造演化特征及地下含氧含铀流体对斜坡区砂岩型铀矿控制作用.笔者运用砂岩型铀矿成矿理论分析认为松辽盆地西部斜坡带具有良好的砂岩型铀矿找矿前景.

本文通过用铀矿石的ura平衡系数修正样品的铀含量,再进行upb等时线拟合,获得了北方主要产铀盆地的实际成矿年龄:伊犁盆地为12ma、5～6ma、1～2ma;吐哈盆地为48ma和28ma;巴彦塔拉凹陷为7ma;鄂尔多斯盆地东胜地区为107ma。对含矿砂体中的碎屑锆石与相应蚀源区中酸性火成岩类的锆石upb同位素年龄进行对比,发现含矿砂体的物质成分直接来自中酸性火成岩类的剥蚀产物。该物源是形成富铀砂体的物质基础。通过对蚀源区岩石和盆地含矿地层不同部位砂体岩石样品的upb同位素体系演化特征的研究,论证了可地浸砂岩型铀矿的铀源主要来自两方面,一是蚀源区活性铀含量高的中酸性火成岩类,另一是已经发生铀预富集的沉积砂体。

松辽盆地东南隆起区嫩江组沉积期末形成了大量的正反转构造,主要发育断陷和坳陷层序反转背斜型、断陷层序中断层下正上逆型、坳陷层序中断层上下皆逆型、断陷层序中断层上下皆逆型4种样式。构造反转改变浅部坳陷层的构造形态、物理性能、地下水的循环方式和岩石地球化学性质,导致深部油气和co2向上运移,有利于形成砂岩型铀矿床。因此,盆地东南部找铀矿应注重由反转构造形成的剥蚀天窗地区。

松辽盆地南部遭受了多期不同性质的断裂构造运动,形成了多种形式的断裂反转构造。在断陷期,断裂反转构造主要表现为正断层;反转期,断裂反转构造发生逆冲,并在断裂的上盘形成了反转背斜带。在局部反转背斜构造上,由于地层褶皱隆升,形成了剥蚀构造天窗。其中,反转断裂切割了基岩至嫩江组地层,导致深部沙河子组、营城组等烃源岩所形成的油气、co2和煤成气等还原性流体沿反转断裂向上运移,引起浅部较为疏松的泉头组和姚家组红色砂体发生后生还原蚀变,形成有利于铀成矿的灰色砂岩目的层。同时,反转作用形成的剥蚀构造天窗,使目的层裸露于地表,接受含氧含铀水的渗入和氧化作用,为层间氧化带及其铀矿化的形成创造了有利条件。

对砂岩型铀矿的大规模研究源于自上世纪九十年代开始的铀矿战略大转移,为保证后续分析成矿机制及物质来源等的准确性,对于砂岩型铀矿成矿时代的研究则是不可缺少的内容之一。目前,用以研究铀矿物年龄的最广泛的方法主要分为全岩-单矿物u-pb等时线测试方法以及微区原位定年方法,而微区原位方法又分为电子探针化学测年和同位素原位微区精确定年。本文将通过对铀矿年代学的研究现状来总结对比,具体阐述和介绍目前定年的主要研究方法,从而为能够更为精确的分析构造演化历程提供具体依据。

冶勒坝区卵砾石覆盖层厚约500m,且含强烈承压水,钻探难度很大。本文介绍了有关冲洗液选择、钻进工艺、承压水治理等方面的内容,特别是介绍了采用金刚石双管钻具单孔钻进覆盖层深达420m的成功经验,使“六五”科技攻关成果《深厚砂卵石层金刚石钻进与取样技术》得到进一步的延伸和发展。

冶勒坝区卵砾石覆盖层厚约500m,且含强烈承压水,钻探难度很大。本文介绍了有关冲洗液选择、钻进工艺、承压水治理等方面的内容,特别是介绍了采用金刚石双管钻具单孔钻进覆盖层深达420m的成功经验,使“六五”科技攻关成果《深厚砂卵石层金刚石钻进与取样技术》得到进一步的延伸和发展。

通过瞬变电磁测深方法在公婆泉地区寻找砂岩型铀矿中的应用，以视电阻率断面特征的定性分析，结合孔旁测深、正演拟合、反演计算，划出了4个大的地层界面。根据地层的隆起、凹陷特征分析了地下水的补、径、排条件。探讨了砂岩型铀矿成矿地质环境。

砂岩型铀矿床是一种具有重要经济价值的铀矿类型,受到世界各国地质勘探部门的高度关注。本文应用电子探针和高分辨分析型电镜联合研究鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿铀的赋存状态;对砂岩中铀、钍及稀土含量的分布进行了线扫描分析,观察到铀矿物微粒主要分布在砂岩的主要造岩矿物裂隙中及其胶结物中。铀矿物主要存在形式是以铀石微粒(uo2)的形式存在,以微粒吸附形式存在(小于1μm)。铀石微粒一般富集在砂岩中的钾长石、微斜长石、白云母裂隙和解理缝或胶结物中,分析数据显示氧化铀的含量可达1%～3.46%,在石英和方解石颗粒裂隙或解理缝中比较低。应用高分辨的电镜还观察到少数呈较大铀石微粒集合体形式存在,最大可达200μm。从电子探针分析数据上看,uo2含量可以从0至几个百分含量,一般来说含铀高的部位,其对应的稀土元素、tho2含量也较高。本文的研究对含油气盆地的铀矿质的沉淀、运移和富集的认识具有重要意义,同时对鄂尔多斯盆地铀矿开发过程的选冶工艺的确定,具有借鉴价值。

以煤田钻孔资料\"二次开发\"作为铀矿勘查新思路,在三道明水盆地共收集和筛查煤田钻孔15个,其中铀矿孔2个,放射性异常孔2个;对收集的煤田钻孔放射性测井成果开展了综合研究,简要分析了该盆地的砂岩型铀矿成矿地质条件和成矿潜力,确立了中侏罗世大山口群和下白垩统赤金堡组为铀找矿目的层;根据煤田孔中白垩系地层铀矿化类型,在该盆地划分出潜水氧化带和层间氧化带型两个砂岩型铀矿找矿靶区,为在该盆地开展砂岩型铀矿找矿工作指出了方向。

简要分析了在梁河盆地开展瞬变电磁勘探的电性基础,对多测道剖面曲线和视电阻率断面图进行了定性解释,解释成果对钻孔布置起到了良好的指导作用。

砂岩型铀矿弱信息提取及综合评价技术是当前铀矿勘查中的重要研究内容之一。通过近几年的研究，提出了航磁、航放弱信息提取的内涵，研究了航磁、航放弱信息形成理论，建立了有效的弱信息提取数学模型；基于gis软件，实现了弱信息提取模型，并开发了专家打分综合评价模型。在某地区，应用gis软件完成了航磁、航放弱信息提取试验和铀资源综合评价。研究结果表明，弱信息提取和综合评价技术可快速缩小砂岩型铀矿找矿靶区，提高预测精度。