[发明专利]一种低渗透砂岩铀矿超声波增渗实验方法

说明书

本发明公开一种低渗透砂岩铀矿超声波增渗实验方法，包括岩心饱和：短岩心进行液体驱替前进行抽真空饱和；岩心饱和后将其放入超声波岩心夹持器内，开启液体注入系统，开始注液并开始测试其渗透率变化；当岩心渗透率稳定后，开启超声波专用电源，进行超声波增渗作用，观察渗透率变化情况，并测试岩心最终的渗透率；保持超声波频率不变；测试过程中保持溶液持续渗流；更换15kHz换能器为20、25、30kHz的超声波换能器，同时更换人造小岩心，以考察不同超声波条件下同一性质岩心的渗透率变化情况；重复步骤二至步骤四。本发明考察测定不同频率和功率的超声波作用下岩心渗透率的变化情况，为低渗透砂岩铀矿的原地浸出采铀提供参考。

技术领域

本发明涉及超声波增渗实验领域，特别是涉及一种低渗透砂岩铀矿超声波增渗实验方法。

背景技术

地浸采铀是一种在自然埋藏条件下，通过浸出剂与矿物的化学反应选择性地溶解矿石中的铀，而不使矿石产生位移的集采、冶于一体的铀矿开采方法。地浸采铀是砂岩型铀资源的唯一开采方式，国际上使用地浸采铀的方式生产的天然铀已经超过50%，在我国该比例超过了90%。在实际生产中，赋矿岩层具有一定的渗透性是地浸开采的基本要求和关键控制因素。然而，与美国、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦等国家相比，我国砂岩型铀资源赋矿岩层渗透性普遍偏低，低渗透资源占砂岩铀资源的70%以上（低渗透性：渗透系数0.1 m/d或0.1 D），赋矿岩层“低渗透”已造成地浸开采“难注、难采、低回收率及高成本”等诸多突出矛盾，严重阻碍了此类资源的开发利用。因此，如何有效提高低渗透砂岩铀矿赋矿岩层的渗透性成为当前开采此类资源面临的关键难题，亟待解决。

超声波是一种频率高于20 kHz的声波，它的方向性好、穿透能力强、声能集中，在水中传播距离远。当声强到达一定强度时将会对介质产生一定的影响或效应，诸如使介质的状态、组份、功能或结构等发生变化，这类变化统称为超声效应。超声波增渗技术是一种污染较小且成本低、效益好的物理增渗方法，于上世纪50年代首先在美国和苏联石油行业应用。此外，当超声波作用于孔隙流体介质时，热效应降低了流体的粘度，流体内的压力梯度下降，岩心的渗透率会显著提高。超声波用于消除岩心无机结垢堵塞时，岩心渗透率恢复较好，注水井降压增注效果显著。

但目前，在地浸采铀领域尚未开展超声波增渗技术的应用研究，缺乏不同频率、功率超声波对低渗透砂岩铀矿渗透率提升效果的研究。因此，为模拟并评价超声波对低渗透砂岩铀矿石渗透率提升的效果，需开发一种针对低渗透砂岩铀矿的超声波增渗试验方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种低渗透砂岩铀矿超声波增渗实验方法，以解决上述现有技术存在的问题，考察测定不同频率和功率的超声波作用下岩心渗透率的变化情况，根据岩心渗透率的变化来评价超声波增渗效果，为低渗透砂岩铀矿超声波增渗提供实验方法和依据，进而为低渗透砂岩铀矿的原地浸出采铀提供参考。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种低渗透砂岩铀矿超声波增渗实验方法，包括如下步骤：

步骤一，岩心饱和：短岩心进行液体驱替前需要进行抽空饱和，使用抽真空饱和仪在真空泵压力为-0.1MPa下，将岩心置于去离子水中，抽至无气泡出现，稳定4小时后关泵，真空饱和24小时以备用；

步骤二，岩心饱和后将其放入超声波岩心夹持器内，开启液体注入系统，开始注液并开始测试其渗透率变化；

步骤三，当岩心渗透率稳定后，开启超声波专用电源，启动15 kHz的超声波换能器、设置超声波功率为100 W，进行超声波增渗作用，每作用10分钟间歇5分钟，待超声波累计处理时间达60分钟后关停超声波，观察渗透率变化情况，并测试岩心最终的渗透率；

步骤四，保持超声波频率不便，增加超声波功率为200、500、1000和1500 W，每个功率下开启超声波60分钟，操作条件为每作用10分钟间歇5分钟；测试过程中保持溶液持续渗流；