一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法及系统，用于模拟在井

【技术实现步骤摘要】
一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法及系统，属于地球科学与工程领域。

技术介绍

[0002]北方砂岩型铀矿床可地浸含铀矿层渗透性普遍偏低，且空间非均质性特征明显，具备的典型“泥
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砂岩”交互结构，即含矿砂体受泥岩隔水层控制，呈层状分布，产状与泥岩隔水层相近。水平井技术在石油、页岩气开采中获得的广泛而成功地应用，特别对于薄层油藏、天然裂隙油藏和低渗透油藏，水平井具有穿透油层长、泄油面积大、采集成本低、经济效益显著等优点。砂岩型铀矿多发育于大中型自流盆地河流相或三角洲相沉积的层间氧化带，铀矿层成与岩层走向近似的薄层状，在含矿含水层中分布相对集中，且含水层渗透性差，非均质性强，与油藏开采条件相似。因此水平井地浸井场井眼孔穿过铀层的长度长，大大增加了井流与含铀砂体的接触面积，可增大溶浸范围，提高溶浸效率。然而，水平井技术在铀矿地浸开采中尚无应用先例，因此有必要开展定向水平井/直井井网地浸渗流特性研究。
[0003]传统的直井抽注工艺在低渗透非均质介质中地浸流场呈现纺锤形、高水头差等渗流特征，容易导致溶浸剂在矿层之中分布不均，抽注井之间和岩性界面附近产生大规模的溶浸死角，需通过直井加密的方式来提高产能，已成为砂岩型铀矿开采的主要瓶颈。水平井技术在石油、页岩气开采中获得的广泛而成功地应用。水平井/直井井网运行体系下地浸渗流场精准模拟，提出科学的井网开采模式是井网优化调控和高效运行的基础。并且可以应用于地浸采铀规律的研究，为如何高效布置井网模式以提升地浸效果提供依据。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述现有技术的缺乏，本专利技术的目的在于提供一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法及系统，该方法能够考虑井筒中水流过程的模拟以及水平井与周边围岩水力联系，构建耦合井筒流、储层渗流过程的模型，开展井
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储耦合流场驱动下地浸采铀数值模拟。
[0005]技术方案：本专利技术提出一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法，该方法包括如下步骤：
[0006]步骤SS1：砂岩型铀矿储层的地质结构数据收集；
[0007]步骤SS2：根据步骤SS1收集的地质结构数据，对数据进行建模参数化处理，设置地层的岩性参数以建立地浸井场地质结构模型，并进行网格剖分；
[0008]步骤SS3：在步骤SS2中所建地质结构模型的基础上，确定模型的水头条件、渗透系数、边界条件，以计算模拟区域内的地下水位的空间分布，得到模型的初始地下水渗流场；
[0009]步骤SS4：在步骤SS3获得的模型初始地下水渗流场结果的基础上，设置基本参数，构建研究区地下水水平井/直井地浸抽注单元；
[0010]步骤SS5：在步骤SS4的水平井/直井地浸抽注单元的基础上，在水平井筒
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储层界面处设置交互系数进行耦合，根据质量和能量守恒的基本方程、达西方程、井管内紊流方程建立井
‑
储耦合模型；
[0011]步骤SS6：在步骤SS5建立的井
‑
储耦合模型的基础上，通过在水平井设置溶浸液流入，并设置溶浸液的粘度、密度以及浓度，模拟在井
‑
储耦合模型驱动下的溶质运移，进而完成铀矿浸出。
[0012]进一步的，步骤SS1中，所述数据包括矿区的水文地质条件，含水层和隔水层的空间分布、岩性、岩层厚度、地下水补径排条件、地下水位动态。
[0013]进一步的，步骤SS4中，设置基本参数包括水平井/直井包括水平井抽液量、直井注液量、井管直径、井管长度基本参数。
[0014]进一步的，步骤SS5中，所述井
‑
储耦合模型构建如下：
[0015]采用渗流场方程、井管内紊流控制方程、质量和能量守恒方程计算模型中地下水流在多孔介质中的运动，水流在管道内的流量情况以及管道流和多孔介质之间的流量交换：
[0016]a.渗流场方程为：
[0017][0018]其中：K
x
，K
y
，K
z
为渗透主方向上沿X、Y、Z方向上的渗透系数；h为地下水水位的高度；W为源汇项；S
s
为储水系数；t为时间；该方程用于表示地下水流在多孔介质中的运动；
[0019]b.井管内紊流控制方程为：
[0020][0021]其中，V为圆管中地下水的平均流速；d为管道直径；g为重力加速度；ν为运动粘滞系数；J为管道的水力坡度；k
a
为圆管壁平均的粗糙高度；
[0022]c.质量守恒方程为：
[0023][0024]其中：Q
in
为管道流量输入量；Q
out
表示管道流量输出量。
[0025]此外，本专利技术还提出一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟系统，该系统包括如下模块：
[0026]参数搜集模块，用于收集砂岩型铀矿储层的地质结构数据；
[0027]地质结构模型构建模块，用于根据收集的地质结构数据，对数据进行建模参数化处理，设置地层的岩性参数以建立地浸井场地质结构模型，并进行网格剖分；
[0028]地下水渗流场模块，用于在所建地质结构模型的基础上，确定模型的水头条件、渗透系数、边界条件，以计算模拟区域内的地下水位的空间分布，得到模型的初始地下水渗流场；
[0029]抽注单元构建模块，用于在获得的模型初始地下水渗流场结果的基础上，设置基本参数，构建研究区地下水水平井/直井地浸抽注单元；
[0030]耦合模型构建模块，用于在水平井/直井地浸抽注单元的基础上，在水平井筒
‑
储层界面处设置交互系数进行耦合以建立井
‑
储耦合模型；
[0031]铀矿浸出模块，用于在建立的井
‑
储耦合模型的基础上，通过在水平井设置溶浸液流入，并设置溶浸液的粘度、密度以及浓度，模拟在井
‑
储耦合模型驱动下的溶质运移，进而完成铀矿浸出。
[0032]进一步的，所述数据包括矿区的水文地质条件，含水层和隔水层的空间分布、岩性、岩层厚度、地下水补径排条件、地下水位动态。
[0033]进一步的，设置基本参数包括水平井/直井包括水平井抽液量、直井注液量、井管直径、井管长度基本参数。
[0034]进一步的，所述井
‑
储耦合模型构建如下：
[0035]采用渗流场方程、井管内紊流控制方程、质量和能量守恒方程计算模型中地下水流在多孔介质中的运动，水流在管道内的流量情况以及管道流和多孔介质之间的流量交换：
[0036]a.渗流场方程为：
[0037][0038]其中：K
x
，K
y
，K
z
为渗透主方向上沿X、Y、Z方向上的渗透系数；h为地下水水位的高度；W为源汇项；S
s
为储水系数；t为时间；该方程用于表示地下水流在多孔介质中的运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤SS1：砂岩型铀矿储层的地质结构数据收集；步骤SS2：根据步骤SS1收集的地质结构数据，对数据进行建模参数化处理，设置地层的岩性参数以建立地浸井场地质结构模型，并进行网格剖分；步骤SS3：在步骤SS2中所建地质结构模型的基础上，确定模型的水头条件、渗透系数、边界条件，以计算模拟区域内的地下水位的空间分布，得到模型的初始地下水渗流场；步骤SS4：在步骤SS3获得的模型初始地下水渗流场结果的基础上，设置基本参数，构建研究区地下水水平井/直井地浸抽注单元；步骤SS5：在步骤SS4的水平井/直井地浸抽注单元的基础上，在水平井筒
‑
储层界面处设置交互系数进行耦合以建立井
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储耦合模型；步骤SS6：在步骤SS5建立的井
‑
储耦合模型的基础上，通过在水平井设置溶浸液流入，并设置溶浸液的粘度、密度以及浓度，模拟在井
‑
储耦合模型驱动下的溶质运移，进而完成铀矿浸出。2.根据权利要求1所述的一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法，其特征在于，步骤SS1中，所述数据包括矿区的水文地质条件，含水层和隔水层的空间分布、岩性、岩层厚度、地下水补径排条件、地下水位动态。3.根据权利要求1所述的一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法，其特征在于，步骤SS4中，设置基本参数包括水平井抽液量、直井注液量、井管直径、井管长度。4.根据权利要求1所述的一种水平井网地浸采铀井储耦合模拟方法，其特征在于，步骤SS5中，所述井
‑
储耦合模型构建如下：采用渗流场方程、井管内紊流控制方程、质量和能量守恒方程计算模型中地下水流在多孔介质中的运动，水流在管道内的流量情况以及管道流和多孔介质之间的流量交换：a.渗流场方程为：其中：K
x
，K
y
，K
z
为渗透主方向上沿X、Y、Z方向上的渗透系数；h为地下水水位的高度；W为源汇项；S
s
为储水系数；t为时间；该方程用于表示地下水流在多孔介质中的运动；b.井管内紊流控制方程为：其中，V为圆管中地下水的平均流速；d为管道直径；g为重力加速度；ν为运动粘滞系数；J为管道的水力坡度；k
a
为圆管壁平均的粗糙高度；c.质量守恒方程为：其中，Q
in
为管道流量输入量，包括各管道节点处输入的流量以及降雨补给量；Q
out
表示管道流量输出量，包括管道各节点处向管道外多孔介质网格中的流出的流量。5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨蕴，左海啸，吴吉春，吴剑锋，祝晓彬，常勇，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：