蒙其古尔铀矿开采先遣队中的“尖刀班”
时间:2016-12-07  点击率:14507  

      伴随着2016年的初雪,10月14日,青年采访小组走进核化冶院地浸试验项目所在的新疆乌孙山,这里是被誉为“军工基石、核电粮仓”的天然铀的最重要的生产基地。

      从伊宁市沿昭苏公路向南,穿过加尕斯台大峡谷,也是当年丝绸古道经过的地方,向着乌孙山开行,攀上山脚的低山丘陵,就到了已经由化冶院设计并验收使用的蒙其古尔一期工程井场。临近的二期工程的钻孔施工正进行得如火如荼。

      一、打造地浸技术创新“高地”的实践团队

      乌孙山是天山的支脉,山顶上终年白雪皑皑,背阴的山坡上各种松、柏、云杉,苍翠而遒劲。白色的毡房、羊群点缀在曼妙无尽的牧场中。地浸采铀工程的井场就隐蔽在这连绵的草场中,一口口钻井网格状密密麻麻地排列在草场中,远观很难发现如画风景中有人工雕琢的痕迹。它们是地浸采铀技术关键所在——通过钻孔控制地下的抽注液。可以类比为对地质层进行了“微创手术”,由“主刀医生”研判、精确定位开孔,“手术”要分毫不差,掌控全过程,在不破坏地质内部构造的情况下,通过液体循环提取出含铀溶液。但与传统石油钻井工程中的“粗放”不同,从地浸技术的萌芽开始,囿于我国铀资源的匮乏与不均衡,试验人员就不得不致力于不断研究如何使井下工具的实用性与地层环境的复杂性相结合,使产品成本更加具有竞争优势。地层中的含铀矿层为特定深度的某段,为了使含铀溶液能按照既定的路径从地下到地表循环,并排除掉泥沙的堵塞,地浸试验人员反复调研与现场试验,不断大胆提出新方案,设计出了逆向注浆器、反向填砾组合体、地浸专用随钻测斜仪等最先进的井下工具,突破了二次成井工艺技术、逆向注浆技术以及钻孔测斜及纠斜技术,为快速成建井工艺的开发和铀资源回收率的提高奠定了坚实基础。

      我国众多铀矿床地质条件、水文地质条件复杂,资源分布零散,矿层埋深大,开采条件苛刻。地浸技术的研发和不断进步使砂岩铀矿资源实现了工业化、规模化、数字化和信息化。就蒙其古尔地浸矿山而言,十年前,控制阀门、切换塔器、装卸树脂等都需要人工逐一操作,如今,通过化冶院科技工作者对工艺、设计的改进,人均效能提高了百倍,实现了生产流程高度自动化、废水废渣零排放,真正使该矿山变成了一座绿色、新型、现代化的矿山。

 

地浸试验逆向注浆技术演示图


      据了解,核化冶院铀矿地浸技术研究所的专业技术人员近40人,其中,教授级研究员10名,高级以上技术人员20人,硕士以上学历占77%,承担了我国核能开发和国防预研等多项重点课题项目,近年来获得的科技奖项众多,其中,研发的CO2+O2地浸采铀工艺实现了规模化工业应用,使我国成为继美国之后第二个掌握该技术的国家,该项成果一举获得国家科技进步奖二等奖。

      一个创新活力持续迸发、科研成果硕果累累的团队,除了高层次人才队伍的支撑作保障,还得益于优秀、开放、包容的团队文化。为青年科技人才创造潜心研究和创新的宽松环境,英语竞赛、学术交流会、创办内刊《地浸技术动态》——一系列的文化活动不仅提升了青年人的专业技能,更凝聚了这个团队。我们看到,受试验现场生活条件的限制,老专家放下教授的身份,为还不谙厨艺的青年下厨烧菜,年轻人主动地摘菜收拾厨余,就像亲亲热热的一家人,听到的是对青年人的交口称赞,看到的是对教授的敬仰之情。2016年,核化冶院地浸技术研究所所长李建华获评“中央企业优秀共产党员”,地浸党支部在连续多年被评为核化冶院优秀党支部的基础上,获评中核集团地矿事业部先进基层党组织,中核集团金牌青年突击队也出自于该所,种种荣誉的背后却是科技人员不为人知的艰辛、坚持。

二、潜心地浸科研、心无旁骛“扎根”现场

      青年采访小组到访时,正是国庆假期后连上七天班的时候,网络上吐槽抱怨之言不绝于耳,这里的地浸人却早已没有八小时工作制和周末、假日的概念,草场中紧挨着钻机的一块空地即是集卧室起居室饭厅于一体,一下雨就是一片泥潭。试验人员每天的生活和工作十分规律,早上迅速地在拉水罐车旁洗漱吃饭,而后就投入到了一旁的现场试验工作中,无一例外。大概是这种以天为盖、地为庐的生活状态,造就了成熟、沉稳、勤恳、自信的地浸人。

      胡柏石教授是“超深大型砂岩铀矿高效地浸采铀技术研究”项目的总设计师。该项目是核化冶院在“十三五”的第一个核能开发项目。项目针对埋深600-800米的砂岩铀矿,开展地浸井场布置与快速开拓技术、高效钻进与成井技术等方面的技术攻关。

      当前有迹可循的深度地浸开采纪录有:哈萨克斯坦第六采矿公司对平均埋深550米的铀矿地浸开采;美国Mobil公司进行了610米的超深铀矿地浸采铀试验。而“超深大型砂岩铀矿高效地浸采铀技术研究”朗卡项目点的钻孔已达到738米之深,是目前公开的铀矿开采地浸钻井纪录中我们所能查到的最深钻孔。

远观“超深大型砂岩铀矿高效地浸采铀技术研究”朗卡项目点


      与普通埋深的砂岩地浸开采技术相比,超深砂岩地浸开采难度更大。首先,钻孔工艺难度成倍增加。地浸钻孔要求各孔间距离均匀排列,井间距一般在40米以内,井斜较大会严重影响地下铀矿的开采率,必须严格控制钻孔井斜,特别是在井深超过700米的超深砂岩铀矿地层。其次,钻井液的选择要求提高。钻井液与地下水密度差随钻孔加深而变大,钻井液会在压力差的作用下扩散到周围地层中,钻井液中的固相会对矿层渗透性产生较大影响,甚至能让耗资巨大的钻孔直接作废。另外,由于钻孔深,水泥注浆工艺技术中又存在泥浆水化放热和替浆困难等问题。由于超深孔成本高,井型井距的布置对成本的控制就显得尤为重要。孔数多,成本就更高,孔数少,又影响浸出效能。另外,超深钻孔对套管材料、洗井技术、抽注浸出循环等方面都有着重大挑战。

      深部采矿是未来地浸发展的必然趋势。深部地质结构复杂,地层压力大,温度高,而工艺钻孔的间距,在非强渗透性条件下,不会有大的增加,因而,研究和开发适合于地浸工艺钻孔的随钻测斜仪至关重要。项目组设计的地浸专用无线随钻测斜仪有效地实现了可视化的边钻进边测量,提高了地浸工艺钻孔成孔率。

      这个项目的实施将是我国地浸采铀钻孔生产技术一次重大突破,可以形成一套完整的、先进的地浸井场布置及快速开拓技术、高效钻进与成井技术,全面提升地浸采铀技术水平,并拓展地浸技术的适应性,提高可地浸铀资源的利用范围,实现超深大型砂岩型铀矿的高效经济开发。


胡柏石教授向青年采访小组介绍地浸试验现场情况


      一份收获、荣誉背后就对应着一份思念、家庭责任的暂缺。胡柏石教授已年过五旬,从九十年代开始,一年中有超过一半的时间都扑在新疆试验现场,家里大大小小的事务都交给妻子,从孩子的教育升学到家中老人的护理,妻子打理地井井有条,成为丈夫在一线打拼的坚实后盾。新疆中核天山铀业有限公司党委书记胡一波对胡柏石教授已是非常熟悉,不无打趣地说:“他算是我们的荣誉员工了!”每次和采访小组会面时,简短寒暄后,胡柏石就立刻询问陪同的项目组成员,钻井试验的进展如何,碰到了哪些问题,反复叮嘱关键环节和注意事项。他不仅需要对项目全程掌控、技术性地指导、解决难题,还需要对项目基地建设等后勤事务进行全面协调,然而事务的繁杂并不影响他对项目的精益求精。

      在采访期间,我们去到了几个早年已经成功工业化生产的厂矿,由于技术的不断提升,原有的生产方法已显得落后且不经济,胡柏石教授会针对以往固有的模式不断地提出创新的想法,例如可以利用核化冶院带来的技术创新,改变生产厂矿使用硝酸铵的现状。硝酸铵为易爆物,需要专人24小时看守。不仅减少人力成本,更大为提高了安全性。他还设计通过无人机开展巡井工作。“我们要让矿山变得不像矿山。”胡柏石教授自豪地说。

三、青年突击队“不忘初心,继续前进”

      世界领先的铀矿地浸技术团队吸引着很多年轻科技人才的加入。为了发挥青年人的特点,项目组成立了青年突击队来解决试验面临的难题。

      秦昊从莫斯科大学毕业后,在项目组已锻炼成长为青年科技骨干,担任了青年突击队的副队长。自从2013年来到新疆地浸试验现场后,他结合自己在学校学到的工程学理论知识,摸索设计了反向填砾工艺技术,自主创新出了逆向投砾器。逆向填砾的优点主要是在特定情况下,正向投砾无法完成,比如地浸采铀钻孔切割修复、切割与填砾建造过滤器式钻孔,或者国外广泛采用的内置过滤器式结构钻孔。没有砾石的保护,内置过滤器的寿命就不会太长。现在,通过逆向投砾技术,内置过滤器有了砾石的保护,延长了使用寿命。该技术和工具已在现场应用,有效提高了完井效率,取得了显著效果。

      李召坤是今年新入职的青年科技工作者,入职不久就来到现场试验中“冲锋陷阵”。到现场没两天,他的皮衣就被“打磨”得伤痕累累,赶紧采购了一身厚实的军旅风格工装,“又方便干活又帅气,完全不输宋仲基”,高高大大的他笑呵呵地说。毕业于中国石油大学的他曾经在中国海洋石油钻井平台上实习过,毕业时毅然放弃了待遇优渥的石油企业,选择了正在引领世界铀矿地浸技术发展方向的核化冶院地浸所,希望将自己学习到的石油钻井工艺技术与地浸技术相结合,为中国铀矿地浸技术的发展贡献一份青春力量。

      住在寝车里的突击队队员,白天要和猖獗的蚊蝇抗战,晚上要与窜跳的老鼠斗争,寝车的另一头就堆满各种试验装备,下了车便是试验现场。他们不分时日地与工程施工人员沟通、取样试验,确保钻井及井下设备的放置符合试验设置。因为设备一旦放入深达几百米的地下,就再不可能修改变动,需要提前设想好所有可能遇到的问题。虽已积累了丰富经验,地下状况却是复杂多变的,时时考验着这些年轻的地浸人。人才济济——这是厂矿技术人员对青年突击队最大的感受。工艺、设计、钻探、地质、水文等等,出现任何问题都可以找到专业的人提供解决方案,这让他们对未来的工业化运行倍感信心。


青年突击队现场授旗仪式


      野外环境把青年突击队队员个个培养成了全能手,在现场,他们不仅是设计、试验人员,更是司机、搬运工、修理工等等,冬季来临时,零下的气温导致汽车不能发动,队员们熟练地点起火盆来加温。


      地处边疆的许多试验现场未开发前鲜有人至,正是这样的地浸试验“先遣队”,盘活了这里的地下资源,也带去了地浸人满满的干事创业激情。不能不使我们相信,作为先遣队的他们,将为我国铀矿地浸事业开辟出更为平坦宽阔的道路。

      未来,依托强大的工业制造能力和优势产业,中国将通过共建一带一路与沿线发展中国家建立新型经济合作模式,使中国的产品、装备、技术,和沿线国家的资源、市场形成良性循环,为中亚甚至欧洲地区提供中国智慧。蒙其古尔铀矿大基地的产能占据国内天然铀生产的半壁江山,已逐渐发展成为国内采铀技术最为先进的铀矿山。从第一次地浸开采技术的成功试验,到针对各种铀矿资源地浸开采技术的成熟和完善,再到如今对600-800米超深铀矿的开采,蒙其古尔铀矿开采中的地浸人就像核化冶院的一把尖刀,在地浸科技事业上破除障碍,加速创新前行,为中国铀矿大基地的建设乃至世界铀矿开采领域提供中国的地浸智慧。

(青年采访小组:赵琦、张根、李梁)