我国砂岩型铀矿资源丰富,是重要的铀矿类型之一。然而,大部分砂岩型铀矿储层普遍存在渗透性低的问题,导致溶浸液渗流受限,影响浸出效率,制约了原地浸出采铀技术的有效实施。如何有效提高低渗透砂岩型铀矿储层的渗透性,改善溶浸液渗流条件,已成为地浸采铀领域亟待解决的关键问题。爆破增渗技术作为一种高效储层改造方法,通过定向爆破诱导裂隙网络扩展,改善岩层的渗透性能,为低渗透矿床的开采提供了新的技术途径。 基于这一背景,本文对低渗透砂岩型铀矿储层的改造机制、数值模拟优化设计及现场试验进行了研究,探讨了爆破增渗技术的适用性与工程实施方案,总结了一套适用于低渗透砂岩型铀矿的爆破增渗工艺方法,以期为复杂储层条件下的高效开采提供理论依据与技术支撑。取得主要研究成果如下: (1)通过数值模拟与理论分析相结合的方法,探讨了单孔爆破对储层损伤规律的影响,推导了升压时间计算公式,并通过数值模拟验证其可行性。在此基础上,分析关键爆破参数(升压时间、炸药类型、不耦合系数)对储层改造效果的影响。峰值压力相同时,升压时间影响炸药能量的输入,从而对岩石造成不同的损伤。同时,炸药爆速和装药结构对储层损伤范围的影响显著,需结合岩层特性选择合适炸药。 (2)在双孔爆破研究中,采用数值模拟分析了孔间距、延迟时间和不耦合系数对储层渗透率的影响。在小孔间距(1 m、2 m和3 m)情况下,延迟时间对增渗效果受孔间距约束,仅在特定孔间距范围内,合理延迟时间可有效提高渗透性。在较大孔间距(10 m、20 m和30 m)情况下,研究重点转向孔间裂隙的连通性。适当设置延迟时间有助于裂隙贯通,但随着孔间距增加,应力叠加效应减弱,累积损伤效应主导储层改造过程。此外,在非均质储层中,通过优化延迟时间可控制应力叠加位置,提高对较硬岩石的破碎效果,实现精准储层改造,为复杂地质条件下的爆破增渗提供优化依据。 (3)提出了“理论建模-参数优化-效果预测”的爆破增渗模拟方法,基于新疆某铀矿床的地质条件,利用数值模拟方法开展现场试验方案优化设计,综合考虑含矿层厚度均匀性、地质稳定性及储层改造需求,优化试验区选址。建立二维与三维计算模型,分析了不同爆破方案对储层损伤演化及渗透率变化的影响,并筛选最优炸药类型与爆破参数,为现场试验提供理论支撑。 (4)依托新疆某低渗透砂岩型铀矿采区,实施国内外首例低渗透砂岩型铀矿爆破增渗现场试验。试验采用精细化装药设计与优化起爆方式,并结合电测井、钻孔摄像、抽水试验及地表振动监测等手段对爆破效果进行定量评估。现场试验结果表明,该技术可有效改善储层渗透性,爆破后抽水影响半径由24.81 m扩大至65.32 m,渗透系数提升了10~14倍。