地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法及系统

1510 编辑：中冶有色技术网来源：核工业北京化工冶金研究院

2021-12-30 14:02:21

权利要求

1.地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据地浸采铀矿山采区实际情况建立单元流量模型；所述单元流量模型中包含至少一个流量单元；所述单元流量模型中的每一流量单元包含一个抽孔以及所述抽孔周围的多个注孔；

向所述单元流量模型中的每个注孔中加入浓度相同编号不同的中性示踪剂，通过模拟，取得所述单元流量模型中每个抽孔累计流量分配和每个注孔的示踪剂流向；

根据所述单元流量模型中每个抽孔累计流量分配和每个注孔的示踪剂流向确定所述单元流量模型中每一抽注孔对之间唯一供-受关系；

根据所述单元流量模型中每一抽注孔对之间唯一供-受关系建立原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程；

根据所述原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程计算出单元流量模型中单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量；

参照所述每一抽注孔对的抽注流量对所述地浸采铀矿山采区进行流量调整，实现所述地浸采铀矿山采区的整体抽注平衡。

2.根据权利要求1所述的地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法，其特征在于，每一所述流量单元中的抽孔周围包含四个注孔。

3.根据权利要求1所述的地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法，其特征在于，每一所述流量单元的抽孔中的液体只包含与所述抽孔相对应的注孔中的示踪剂时，单元流量达到微平衡。

4.根据权利要求1所述的地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法，其特征在于，所述每个注孔中的示踪剂的编号与所述每个注孔的编号相同。

5.根据权利要求1所述的地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法，其特征在于，所述单元流量是指一个流量单元中单位时间内抽孔抽出的流体体积以及注孔注入的流体体积。

6.根据权利要求1所述的地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法，其特征在于，所述原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程具体包括以下公式：

式中，i表示注孔的数量，j表示抽孔的数量，Qzi表示在单位时间内流经注孔i的流体体积，Qcj表示在单位时间内流经抽孔j的流体体积，Ci表示第i个注孔中示踪剂浓度，Cij表示第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度，wi表示第i个注孔注入的示踪剂留在地层中的含量；

式中，Cj表示抽孔j中的示踪剂浓度，Cij表示第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度；

式中，Qzi表示第i个注孔注入的流体体积，Qcj表示第j个抽孔抽出的流体体积；

式中，Cij表示第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度，表示单位时间t内注孔1内通过的流体体积，即注孔1的流量；表示注孔i的流量；表示单位时间t内抽孔1内通过的流体体积，即抽孔1的流量；表示抽孔j的流量。

7.一种地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制系统，其特征在于，包括以下单元：

单元流量模型建立单元，用于根据地浸采铀矿山采区实际情况建立单元流量模型；所述单元流量模型中包含至少一个流量单元；所述单元流量模型中的每一流量单元包含一个抽孔以及所述抽孔周围的四个注孔；

单元流量模型模拟单元，用于向所述单元流量模型中的每个注孔中加入浓度相同编号不同的中性示踪剂，通过模拟，取得所述单元流量模型中每个抽孔累计流量分配和每个注孔的示踪剂流向；

抽注孔对的供-受关系确定单元，用于根据所述单元流量模型中每个抽孔累计流量分配和每个注孔的示踪剂流向确定所述单元流量模型中每一抽注孔对之间唯一供-受关系；

原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程建立单元，用于根据所述单元流量模型中每一抽注孔对之间唯一供-受关系建立原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程；

原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程计算单元，用于根据所述原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程计算出单元流量模型中单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量；

流量调整单元，用于参照所述每一抽注孔对的抽注流量对所述地浸采铀矿山采区进行流量调整，实现所述地浸采铀矿山采区的整体抽注平衡。

说明书

技术领域

本发明涉及地浸采铀矿山工程技术领域，特别是涉及一种地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法及系统。

背景技术

地浸采铀矿山在各采场指按一定方式和间距布置的由注入井、抽出井、监测井及其配套管网组成的系统，几个抽液孔和注液孔形成抽注单元，多个抽注单元形成地浸采铀群抽注流场。在原地浸出采铀生产中，为了保证浸出效果，尽量达到均匀浸出，防止浸出液外流，采区流量整体抽注需保持动态平衡，这是地浸采铀流量调节的基本原则。在地浸矿山的开采中，抽注液量的平衡是影响浸出效率和环境污染的重要因素，为对采区各单元抽注孔采取适宜的抽注模式。有必要发明一种单元流量微平衡计算方程，对采区各个抽注单元进行单元流量微平衡计算。进而依据计算结果进行微平衡调整，精准控制采区抽注平衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法及系统，通过对采区各个流量单元进行单元流量微平衡计算，进而精确控制地浸采铀矿山的采区的抽注平衡。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法，包括以下步骤：

根据所述单元流量模型中每个抽孔累计流量分配和每个注孔的示踪剂流向确定所述单元流量模型中每一抽注孔对之间唯一供-受关系；

根据所述单元流量模型中每一抽注孔对之间唯一供-受关系建立原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程；

根据所述原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程计算出单元流量模型中单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量；

参照所述每一抽注孔对的抽注流量对所述地浸采铀矿山采区进行流量调整，实现所述地浸采铀矿山采区的整体抽注平衡。

该方法通过示踪剂的追踪溯源明确单元流量模型中每一抽注孔对之间的唯一供-受关系，通过该唯一供-受关系确定单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量，进而参照单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量对地浸采铀矿山采区进行流量调整，实现高精度的地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制。

进一步的，上述每一流量单元中的一个抽孔周围的注孔个数为四个。每个注孔中的示踪剂的编号与所述每个注孔的编号相同。每一流量单元的抽孔中的液体只包含与所述抽孔相对应的注孔中的示踪剂时，单元流量达到微平衡。单元流量是指一个流量单元中单位时间内抽孔抽出的流体体积以及注孔注入的流体体积。

具体的，原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程具体包括以下公式：

式中，i表示注孔的数量，j表示抽孔的数量，Qzi表示在单位时间内流经注孔i的流体体积，Qcj表示在单位时间内流经抽孔j的流体体积，Ci表示第i 个注孔中示踪剂浓度，Cij表示第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度， wi表示第i个注孔注入的示踪剂留在地层中的含量；

式中，Cj表示抽孔j中的示踪剂浓度，Cij表示第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度；

式中，Qzi表示第i个注孔注入的流体体积，Qcj表示第j个抽孔抽出的流体体积；

一种地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制系统，包括以下单元：

流量调整单元，用于参照所述每一抽注孔对的抽注流量对所述地浸采铀矿山采区进行流量调整，实现所述地浸采铀矿山采区的整体抽注平衡。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过具有唯一指向性的示踪剂对注孔注液进行追踪溯源，并以每一流量单元中抽孔的液体中不同示踪剂的浓度比例计算不同注孔对该抽孔的流量占比，建立了原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程。通过原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程确定单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量，进而参照单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量对地浸采铀矿山采区进行流量调整，实现高精度的地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法流程示意图

图2为本发明流量单元微平衡计算原理示意图

图3为本发明地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制系统图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供的一种地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制方法包括以下步骤：

步骤101：根据地浸采铀矿山采区实际情况建立单元流量模型；所述单元流量模型中包含至少一个流量单元；上述单元流量模型中的每一流量单元包含一个抽孔以及所述抽孔周围的多个注孔；

作为一种优选的实施方式，每一流量单元的抽孔周围包含四个注孔。

步骤102：向上述单元流量模型中的每个注孔中加入浓度相同编号不同的中性示踪剂，通过模拟，取得单元流量模型中每个抽孔累计流量分配和每个注孔的示踪剂流向；

其中，每个注孔中的示踪剂的编号可以与所述每个注孔的编号相同。例如，注孔的编号为s4901，则在该注孔注入的示踪剂的编号也命名为s4901。在单元流量模型中的每个注孔中加入浓度相同编号不同的中性示踪剂的目的是追踪溯源，确定每一流量单元中抽孔的液体中不同示踪剂的浓度比例进而计算不同注孔对该抽孔的流量占比。对示踪剂的要求为中性，示踪剂不会发生化学反应。

步骤103：根据上述单元流量模型中每个抽孔累计流量分配和每个注孔的示踪剂流向确定单元流量模型中每一抽注孔对之间唯一供-受关系；

步骤104：根据上述单元流量模型中每一抽注孔对之间唯一供-受关系建立原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程；

其中，原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程具体包括以下公式：

式中，i表示注孔的数量，j表示抽孔的数量，Qzi表示在单位时间内流经注孔i的流体体积，Qcj表示在单位时间内流经抽孔j的流体体积，Ci表示第i 个注孔中示踪剂浓度，Cij表示第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度， wi表示第i个注孔注入的示踪剂留在地层中的含量；

该公式左边的含义为在单位时间内，各个注孔注入流体体积与各个注孔内溶质浓度的乘积之和，即在单位时间内各个注孔注入的总的示踪剂的量。该公式右边的含义为在单位时间内，各个抽孔抽出的全部示踪剂的量+各个注孔注入的留在地层内的示踪剂的量。

式中，Cj表示抽孔j中的示踪剂浓度，Cij表示第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度；

该公式的含义为j抽孔抽出的示踪剂浓度等于各个注孔注入的示踪剂在抽孔j中的浓度之和。

式中，Qzi表示第i个注孔注入的流体体积，Qcj表示第j个抽孔抽出的流体体积；

该公式的含义为全部注孔注入的流体体积等于全部抽孔抽出的流体体积。

式中，Cij表示第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度，表示单位时间t内注孔1内通过的流体体积，即注孔1的流量；表示注孔i的流量；表示单位时间t内抽孔1内通过的流体体积，即抽孔1的流量；表示抽孔j的流量。该公式的含义为第i个注孔注入的示踪剂在第j个抽孔中的浓度由单元流量模型中所有抽孔与注孔的抽出流体体积与注入流体体积决定。通过对公式(4)计算，即可得出抽孔示踪剂对应各个注孔浓度矩阵，如下表 1所示：

表1

其中，横行为第j抽孔内各个注孔示踪剂分布浓度，纵列为第i注孔所注入示踪剂在各个抽孔的分布情况。

步骤105：根据上述原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程计算出单元流量模型中单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量；

具体的，单元流量是指一个流量单元中单位时间内抽孔抽出的流体体积以及注孔注入的流体体积。单元流量达到微平衡是指每一流量单元的抽孔中的液体只包含与所述抽孔相对应的注孔中的示踪剂。如图2所示，在总流量保持平衡的前提下，在注孔Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6中分别投入A、B、C、D、E、 F，6种浓度相同编号不同的中性示踪剂，当抽孔C1的流体中仅出现A、B、 C、D，4种示踪剂，且抽孔C2中仅出现B、C、E、F，4种示踪剂时，两个流量单元分别达到微平衡。而当抽孔C1中出现示踪剂E或F，表明C1所在的流量单元未达到微平衡，此时应当减小C1的抽液量或增加对应注孔的注液量来使C1所在的流量单元达到微平衡。

步骤106：参照所述每一抽注孔对的抽注流量对所述地浸采铀矿山采区进行流量调整，实现所述地浸采铀矿山采区的整体抽注平衡。

本发明通过原地浸采铀抽注单元流量微平衡计算方程确定单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量，进而参照单元流量达到微平衡时每一抽注孔对的抽注流量对地浸采铀矿山采区进行流量调整，可实现高精度的地浸采铀矿山采区抽注平衡的控制。

实施例2

请参阅图3，本实施例提供一种采用实施例1提供的地浸采铀矿山采区抽注平衡控制方法来运算的系统，该系统具体包括以下单元：