一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱及定向方法与流程

本发明属于铀矿钻完井开采领域，具体涉及一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱及定向方法。

背景技术：

1、地浸采铀首先要进行钻井，然后通过钻孔向具有一定渗透性的砂岩铀矿中注入浸出剂，使得所需要的铀矿物质融进浸出剂中，通过铀矿采冶工艺，提取出铀金属。目前某些铀藏渗透性差，浸出剂难以注入，通过水力压裂技术，提高储层渗透性，可以提高浸出剂的注入量，从而实现铀藏的开采。目前铀藏钻井过程中的割缝方位是难以确定的，这就导致在后续进行压裂作业时，铀藏中的裂缝走向难以预测，有可能导致不同段之间的裂缝重合穿插，从而使得压裂效果差、动用程度低。

2、然而目前缺乏简单有效的定向喷砂割缝手段，常规的定向测试成本高，措施复杂，实现井下注、采井导向压裂难度大，严重影响工艺实施进度与效果。因此需要提出一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱及定向方法，以解决现有技术存在的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱及定向方法，解决铀矿井钻井后的完井工艺，建立地层与井筒沟通流道，同时设计定向机构，从而实现水力喷砂割缝完井方位的可控，为后续压裂定向储层改造提供技术手段。本发明工艺管柱简单、结构设计新颖、工作可靠性高、可反复使用、成本低，满足试验和现场施工要求。

2、实现本发明目的的技术方案：

3、一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，该定向管柱包括陀螺定向短节、井下定向座、定向管柱喷枪；

4、陀螺定向短节上端与电缆相连，下端与井下定向座连接，井下定向座上端与普通油管连接并密封，井下定向座下端与定向管柱喷枪连接并密封。

5、所述的陀螺定向短节分为大径段和小径段，内置陀螺定向装置，用于测量井下管柱方位；陀螺定向短节小径段设有导向销，导向销与井下定向座配合使用。

6、所述的陀螺定向短节下端面设计有大倒角，下入时起到导向作用。

7、所述的陀螺定向短节小径段长度为1至2m。

8、所述的井下定向座上端与普通油管采用油管扣连接并密封，井下定向座下端与定向管柱喷枪采用油管扣连接并密封。

9、所述的井下定向座内设计有3-6个销钉导向槽，销钉导向槽旋升角15-60°，有利于陀螺定向短节导向销进入，井下定向座内的销钉导向槽起始相位角不同，但销钉导向槽根部位相位相同。

10、所述的井下定向座上端内孔处设有大倒角，陀螺定向短节导向销从井下定向座上端部各个相位角进入，均能够实现陀螺定向短节导向销指向方位与喷射组件方位一致。

11、所述的定向管柱喷枪上连接有喷射组件，两者之间采用npt密封管螺纹连接且密封，喷射组件出口方向和井下定向座内的销钉导向槽根部位相位一致。

12、所述的定向管柱喷枪径向设有剪切销钉槽，剪切销钉槽与剪切销钉之间采用螺纹连接，定向管柱喷枪通过剪切销钉和密封阀芯固定。

13、所述的定向管柱喷枪径向设有多个洗井通道槽，洗井通道槽与丝堵采用普通螺纹连接并通过焊接固定密封。

14、所述的密封阀芯径向设计有多道o形橡胶密封圈槽，用于密封定向管柱喷枪侧向洗井通道槽，同时密封阀芯上端面设计有密封面，用于和球形成密封面。

15、所述的定向管柱喷枪径向设有多个喷射组件的工装孔，工装孔数量根据整体泵压参数确定。

16、所述的定向管柱喷枪内径下端为死堵，实现油管内高压含砂磨料浆体完全作用于喷射组件，实现对地层和井筒的水力喷砂割缝或射孔作业。

17、所述的定向管柱喷枪圆周轴向上设计有多个孔道，孔道与径向洗井通道槽相连通。

18、一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱的定向方法，该方法包括以下四个步骤：

19、步骤一，管柱下入，将喷射组件、剪切销钉、密封阀芯、o形橡胶密封圈、定向管柱喷枪依次进行装配，并与井下定向座连接，确保井下定向座的导向槽根部方位与喷射组件方向一致，整体管柱通过普通油管下入至井下设计层位；

20、步骤二，定向测调，陀螺定向短节通过电缆传输从油管内下入，陀螺定向短节导向销从井下定向座内端面的方位角导向槽入口进入，使得陀螺定向短节导向销指向方位与喷射组件方位一致，通过旋转油管，调整管柱方位角使得管柱满足施工设计方位时，上提陀螺定向短节至井口，完成整体管柱方位测调；

21、步骤三，水力喷砂割缝，提出陀螺定向短节后，从油管内注入高压含砂磨料浆体，高压磨料浆体通过井下定向座、密封阀芯的内通道，通过喷射组件实现对地层进行割缝或射孔；当该层位水力喷砂割缝作业完成后，上提或下放管柱，重复实施定向测调和水力喷砂割缝，实现对其它设计层位的多次作业；

22、步骤四，洗井，当该实施井完成所有井段层位作业后，投入球，油管内注入洗井液，通过液力作用，剪短剪切销钉，密封阀芯落入定向管柱喷枪，从而打开定向管柱喷枪的侧向多条洗井通道，洗井通道当量孔径远大于喷射组件的当量孔径，通过大排量洗井实现井下落砂、地层出砂等的反洗，洗井1.5-2个循环周后，待返出液不含砂，完成洗井。

23、本发明的有益技术效果在于：

24、本发明通过水力割缝或者定向射孔的技术，结合采区的实际形状，对钻井的渗流通道的方向进行精确控制，实现钻井定向注液的技术目标，在精确控制溶浸范围降低污染的前提下，提高浸出液金属浓度，降低替身浸出液的能耗和后续处理的费用，提高地浸矿山的技术经济性。

技术特征：

1.一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：该定向管柱包括陀螺定向短节(1)、井下定向座(2)、定向管柱喷枪(3)；

2.根据权利要求1所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的陀螺定向短节(1)分为大径段和小径段，内置陀螺定向装置，用于测量井下管柱方位；陀螺定向短节(1)小径段设有导向销，导向销与井下定向座(2)配合使用。

3.根据权利要求2所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的陀螺定向短节(1)下端面设计有大倒角，下入时起到导向作用。

4.根据权利要求3所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的陀螺定向短节(1)小径段长度为1至2m。

5.根据权利要求4所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的井下定向座(2)上端与普通油管采用油管扣连接并密封，井下定向座(2)下端与定向管柱喷枪(3)采用油管扣连接并密封。

6.根据权利要求5所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的井下定向座(2)内设计有3-6个销钉导向槽，销钉导向槽旋升角15-60°，有利于陀螺定向短节(1)导向销进入，井下定向座(2)内的销钉导向槽起始相位角不同，但销钉导向槽根部位相位相同。

7.根据权利要求6所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的井下定向座(2)上端内孔处设有大倒角，陀螺定向短节(1)导向销从井下定向座(2)上端部各个相位角进入，均能够实现陀螺定向短节(1)导向销指向方位与喷射组件(7)方位一致。

8.根据权利要求7所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的定向管柱喷枪(3)上连接有喷射组件(7)，两者之间采用npt密封管螺纹连接且密封，喷射组件(7)出口方向和井下定向座(2)内的销钉导向槽根部位相位一致。

9.根据权利要求8所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的定向管柱喷枪(3)径向设有剪切销钉槽，剪切销钉槽与剪切销钉(5)之间采用螺纹连接，定向管柱喷枪(3)通过剪切销钉(5)和密封阀芯(6)固定。

10.根据权利要求9所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的定向管柱喷枪(3)径向设有多个洗井通道槽，洗井通道槽与丝堵采用普通螺纹连接并通过焊接固定密封。

11.根据权利要求10所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的密封阀芯(6)径向设计有多道o形橡胶密封圈槽，用于密封定向管柱喷枪(3)侧向洗井通道槽，同时密封阀芯(6)上端面设计有密封面，用于和球(4)形成密封面。

12.根据权利要求11所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的定向管柱喷枪(3)径向设有多个喷射组件(7)的工装孔，工装孔数量根据整体泵压参数确定。

13.根据权利要求12所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的定向管柱喷枪(3)内径下端为死堵，实现油管内高压含砂磨料浆体完全作用于喷射组件(7)，实现对地层和井筒的水力喷砂割缝或射孔作业。

14.根据权利要求13所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱，其特征在于：所述的定向管柱喷枪(3)圆周轴向上设计有多个孔道，孔道与径向洗井通道槽相连通。

15.根据权利要求1至14任一所述的一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱的定向方法，其特征在于：所述的，该方法包括以下四个步骤：

技术总结
本发明属于铀矿钻完井开采领域，具体涉及一种铀矿完井用水力喷砂割缝定向管柱及定向方法。本发明解决铀矿井钻井后的完井工艺，建立地层与井筒沟通流道，同时设计定向机构，从而实现水力喷砂割缝完井方位的可控，为后续压裂定向储层改造提供技术手段。本发明工艺管柱简单、结构设计新颖、工作可靠性高、可反复使用、成本低，满足试验和现场施工要求。

技术研发人员：阳奕汉,杜志明,杨睿,翁海成,张传飞,李召坤,王晓东,姚光怀,原渊,王文涛,孔凡楠,乔鹏,郝瑞辉
受保护的技术使用者：中核内蒙古矿业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17