[发明专利]一种井口密闭保压装置、注浆装置及方法

说明书

本发明涉及地浸采铀技术领域，尤其涉及井口密闭保压装置、注浆装置及方法。井口密闭保压装置包括：下段为圆柱体，中心开设有凹槽，凹槽内设置贯穿孔；上段为圆环柱体，设置所述于凹槽内；所述上段内部中空，与贯穿孔对接；上段与下段密封连接。注浆装置包括所述井口密闭保压装置。井口密闭保压方法为：注浆管的一端穿过井口密闭保压装置，直至通入套管内的出浆口位置，并将井口密闭保压装置与套管顶部连接；向井内注水，待水溢出后停止注水；注浆，浆体经出浆口进入套管与井壁的环形空间，并沿井壁轴向向上进行填充；待浆体注满环形空间后停止注浆。本发明的装置结构简单，密封效果好，有效防止注浆过程中水泥浆进入注浆管和套管之间的环形空间。

技术领域

本发明涉及地浸采铀技术领域，尤其涉及一种井口密闭保压装置、注浆装置及方法。

背景技术

原地浸出采铀，简称地浸采铀，是指用化学溶液，通过钻井从天然埋藏条件下具有一定渗透性能的砂岩铀矿体中，选择性地提取和回收铀金属的一种铀矿采冶工艺。该工艺需将浸出剂从注液井注入地下，沿矿层渗流浸出矿石中的铀，形成浸出液并从抽液井提升至地表，再经过水冶处理后分离、回收浸出液中的铀元素。前述提及的注液井和抽液井即为钻井，事实上在地浸采铀工艺中，为了检测、控制浸出剂的溶浸范围，还会配备一定数量的监测井，注液井、抽液井以及监测井一并构成了地浸采铀矿区的井场。

具体地，钻井是指利用机械设备(如钻机)从地面将地层钻成孔眼的工作，一口井从开钻到完成，需进行以下三项主要工作：(1)破碎井底岩石；(2)将破碎的岩石，即岩屑运移至地面；(3)巩固井壁，简称固井。其中，固井工艺及过程对钻井的成井质量至关重要。固井是指在孔眼形成后，下放入用于浸出剂或浸出液流动通道的套管，再在套管与孔眼井壁之间的环形空间注入水泥浆，待水泥浆凝固后即完成固井工作。

向钻井内注入水泥浆也称作注浆过程，通常有两种方式：一种为正向注浆(套管外注浆上返)，另一种则为逆向注浆(套管内注浆外返)。正向注浆是指向套管与井壁之间的环形空间通入注浆管至设计好的出浆口位置，水泥浆从出浆口流出后上返充满套管与井壁之间的环形空间，该方法存在的主要问题是：(1)环形空间必须足够大，以容纳注浆管的尺寸，这也意味着孔眼的直径必须大，钻井成本相应提高；(2)该方法往往会导致环形空间的水泥在周向分布不均，导致固井质量差，严重时还会引起塌井现象的发生。逆向注浆工艺比较好地归避了正向注浆的缺点，其具体方法为：将注浆管同心地通入套管内部设计好的注浆位置，在注浆管底部均匀设置多个出浆口，同时，在套管管壁周向也布置出浆口。在压力的作用下，水泥浆依次从注浆管出浆口、套管管壁出浆口注入套管与井壁的环形空间，从井底逆向，即沿着井壁轴向向上填充水泥，一段时间后待泥浆凝固，固井工作即算完成。

尽管在地浸采铀工艺中，逆向注浆是目前最为常用的注浆方法，但在实际操作过程中仍存在不足，主要体现在井口位置注浆管与套管之间的密封不严，而这会造成以下现象：

(1)部分水泥会进入注浆管与套管之间的环形空间，而非直接进入套管与井壁的环形空间，物料浪费严重；

(2)井口密封不严导致系统保压性差，这意味着井口注浆压力需相应提高，尤其是在注浆后期以及注浆结束后等待泥浆凝固的保压阶段，能耗损失必然增加；

(3)由于固井过程中有水泥浆进入套管，所以固井结束后还需额外增加洗井工作。

由此可见，由于井口处注浆管与套管之间的密封不严引起的一系列现象，不论是从物料成本角度，还是能耗损失程度，都存在明显劣势，这种现状亟需改变。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种井口密闭保压装置、注浆装置及方法，密闭保压装置结构简单，密封效果好，可有效防止注浆过程中水泥浆进入注浆管和套管之间的环形空间。

本发明提供了一种井口密闭保压装置，包括：上段和下段；

所述下段为圆柱体，中心开设有凹槽，凹槽内设置贯穿孔；