强非均质铀储层中压力波动地浸的流动传质机理研究

地浸法是铀矿采冶技术发展的主攻方向，但存在储层非均质性引起的优势流动传质现象降低了地浸波及范围和铀回收率等问题。依据流动传质理论、现场试验和室内试验，申请者提出基于高胀缩性气液混合流体的压力波动地浸法。该方法可应对强非均质储层中的优势流动传质现象，提高铀回收率。本研究以铀储层水力特性与矿物分布在空间尺度上的变异性为基础，通过资料分析、室内试验、数值模拟等手段揭示高胀缩性气液混合流体的流动-溶质迁移规律，建立兼具岩芯小尺度随机性/场地中尺度确定性的非均质模型和高胀缩性气液混合流体非稳定流动-溶质迁移理论模型；通过岩芯级小尺度的压力波动地浸室内试验和基于非均质模型与流动-溶质迁移理论模型的地浸数值模拟，研究压力波动过程中气液混合流体在强非均质铀储层中的流动传质机理，为优化地浸法和提高铀回收率奠定基础，同时也为其他领域内强非均质介质中的复杂流动、传质机理和调控方法研究奠定基础。

地浸法是铀矿采冶技术发展的主攻方向之一。但是该技术存在若干技术难题，其中储层非均质性引起的优势流动传质现象降低了地浸采铀的波及范围和铀回收率。要提高地浸采铀的回收率和降低采矿时间，必须解决非均质带来的问题。基于高胀缩性气液混合流体的压力波动地浸法可有效应对强非均质储层中的优势流动传质现象，提高铀回收率。本项目以铀储层水力特性与矿物分布在空间尺度上的变异性为基础，通过资料分析、室内试验、数值模拟等手段揭示高胀缩性气液混合流体的流动-溶质迁移规律，建立了场地尺度地质模型和高胀缩性气液混合流体非稳定流动-溶质迁移理论模型；通过现场地浸试验和基于非均质模型与流动-溶质迁移理论模型的地浸数值模拟，研究压力波动过程中气液混合流体在强非均质铀储层中的流动传质机理和压力波动地浸采铀的效果。试验结果和数值模拟结果表明：压力波动过程中，溶浸流体在矿层中胀缩变形，可促进高渗透区域与低渗透区域的流体流动传质过程，特别是低渗区域的对流-弥散传质作用，铀回收率随压力波动次数而变化，明显区别与传统地浸采收率曲线，提高了铀回收速率和回收率。通过系统研究初步表明：压力波动地浸法提高非均质铀矿层的回收速率和回收率在技术上具有可行性,但是分散相流体形成、分散相流体流动特点与井场控制技术有待进一步深化研究。本项目研究成功完成了预设任务，形成核心文章和核心发明专利多项，为该技术的形成和地浸采铀技术的发展奠定了基础；同时也为其他领域内强非均质介质中的复杂流动、传质机理和调控方法研究奠定基础。