Научный руководитель:
Область исследования
Тип исследования
Аннотация (краткое описание)
На территории Казахстана расположено примерно 14 % общемировых разведанных запасов урана [1,2]. Казахстан занимает второе место после Австралии, по запасам урана, 70 % из них пригодны для разработки скважинным способом [3]. Скважинная разработка урановых руд в Республике Казахстан производится на 26 участках, объединенных в 14 уранодобывающие компании. Совокупный объем добычи природного урана составляет более 40 % общемирового уровня [4]. Уран является наиболее распространенным элементом из актиноидов, имеющее основное значение в ядерном топливном цикле. Прогнозируется, что рынок атомной энергетики существенно вырастет в течение следующих 20 - 30 лет, в связи с увеличением мирового потребление электроэнергии, в два раза к 2030 году по данным Министерства энергетики [1]. Эксперты по изменению климата (МГЭИК) заявляют о необходимости перехода на низко углеродные технологии выработки электроэнергии и тепла для предотвращения изменения климата. Международное энергетическое агентство (МЭА) и Ядерная Энергетическое Агентство (NEA) прогнозирует, что ядерный потенциал должен будет удвоиться к 2050 году [2-3]. В связи с ожидаемым ростом атомной энергетики потребности в уране также резко возрастут в будущем [4]. Цели проекта: повышение эффективности подземного скважинного выщелачивания урановых руд за счет разработки передового разрушения песчаных пробок и укрепления структуры прифильтровой зоны пласта продуктивного горизонта с применением химических реагентов. При этом предусматривается разработка оборудования для разрушения и выноса песчаных пробок из скважины и образование искусственной фильтрационной проницаемой зоны в прифильтровой части продуктивного горизонта в зависимости от геологических и гранулометрических характеристик продуктивного горизонта. Данная технология увеличивает производительность технологических скважин и обеспечивает продолжительную бесперебойную работу, способствует длительному предотвращению осадкообразований в фильтровой части скважин и пласте. Достигается снижение трудозатрат, электроэнергии, и сопутствующих производственных расходов в процессе добычи урана скважинным способом в разнообразных горно-геологических условиях. Исследуемые проблемы: Технология подземного скважинного выщелачивания урановых руд предусматривает подачу выщелачивающего раствора в нагнетательные скважины и подъем продуктивного горизонта из добычных скважин. В процессе эксплуатации приемистость и производительность скважин снижается в следствие образования кольматации и суффозии заполнением фильтра скважин принесенными из продуктивного горизонта песком, глиной и другими мелкими частицами. Процессы скважинной добычи урана предусматривают растворение полезного компонента движущимся потоком растворителя на месте залегания рудного тела. Снижение темпов добычи возникают из-за падения производительности добычных и приёмистости нагнетательных скважин, а также снижении содержания урана в ПР. Это вызвано снижением фильтрационных характеристик руд в прифильтровой зоне пласта, в результате, суффозии, заполнения отстойника, а затем фильтра технологической скважины, выпадением в осадок ряда элементов и образованием непроницаемых участков. Трудно растворимые осадки и перемещение глинистых частиц с технологическими растворами в продуктивном горизонте образуют песчаные пробки в прифильтровой зоне и скважинах. Как правило, суффозия, понижение фильтрационных характеристик прифильтровой зоны пласта (ПЗП) ведет к снижению дебита и периода бесперебойной работы скважин. В связи с чем, увеличивается длительность отработки технологических блоков, это, повышает трудозатраты, электроэнергию и сопутствующие эксплуатационные расходы [5,6]. Скважинные погружные электро-насосы перестают работать по причине отсутствия притока продуктивных растворов к фильтру скважины а нагнетательные скважины не принимают выщелачивающий раствор в связи с набуханием глинистых минералов продуктивного горизонта. При этом скважины работают с низкой производительностью и часто останавливаются, пополняя перечень скважин требующих проведение ремонтных работ с применением специального компрессорного или промывочного оборудования. Частичное удаление твердых примесей и мелких частиц из прифильтровой зоны продуктивного горизонта на скважинах с применением растворов минеральных кислот и механического воздействия не решают вопросы фильтрации технологических растворов на продолжительное время. Скорость набухания глинистых минералов продуктивного горизонта и заполнения призабойной зоны и фильтров скважин мелкими частицами высокая. Традиционные физико-химические методы восстановления производительности скважин не позволяют устранять набухание глинистых минералов и предотвращать поступление мелких частиц в фильтр скважины. Скважины работают с низкой производительностью или простаивают в ожидании проведении ремонтно-восстановительных работ (РВР) и нуждаются в дополнительном повышении проницаемости ПЗП. В большинстве случаев проведение, комплексных обработок с применением различных буровых установок включающих промывку внутренней полости скважин и ПЗП, химическую обработку с применением минеральных кислот, свабирование и освоение не гарантируют продолжительного эффекта. На устранение известных недостатков направлены данные исследования. Основные подходы к проведению исследований. При проведении исследований предусматривается изучение применяемых методов стабилизации и укреплении ПЗП при разработке месторождений полезных ископаемых в Республике Казахстан и Мире скважинным способом. Определение основных закономерностей влияния условий и технологических параметров сооружения, и состава рудовмещающих пород на прочность и структуру прифильтровой зоны пласта технологических скважин. Исследования включают отбор керновых проб и изучение минералогических и гранулометрических характеристик руд и вмещающих пород продуктивного горизонта месторождения урана с низкими фильтрационными характеристиками. Лабораторные опыты по подбору полимерных и вяжущих химических реагентов позволяющие предотвратить снижение фильтрационных характеристик вмещающих пород. Разработка и апробация инструментов и приспособлений разрушения песчаных пробок и доставки химических реагентов в прифильтровую зону продуктивного горизонта. Определение рациональных параметров разрушения песчаных пробок, эффективного применения составов химических реагентов в зависимости от гранулометрического и минералогического состава руд и осадкообразований в прифильтровой зоне продуктивного горизонта. Исследование геотехнологических параметров скважин до и после проведения экспериментальных опытов с целью определения экономической эффективности предлагаемого метода. Ожидаемые результаты: внедрение инновационной технологии разрушения песчаных пробок в скважинах и образования искусственных фильтрующих элементов прифильтровой зоне продуктивного горизонта при подземном выщелачивании урановых руд, создании экономически и научно обоснованной технологии повышения фильтрационных характеристик руд и вмещающих пород пластов за счет разрушения и предотвращения осадкообразования в прифильтровой зоне пласта. разработка, апробация и внедрение инновационного метода создание системы фильтрующих элементов в зоне фильтра с применением полимерных и вяжущих компонентов; создание научной обоснованного эффективного метода повышения фильтрационных характеристик рудовмещающих пород, обеспечивающий эффективное предотвращение осадкообразования в прифильтровой зоне пласта и продуктивном горизонте. Практическая значимость проекта. Поиск эффективных методов повышения производительности и продолжительной бесперебойной работы скважин на этапе отработки эксплуатационных блоков и снижения общих расходов на добычу, трудозатрат и электроэнергии на уранодобывающих предприятиях Республики Казахстан остается весьма актуальным. Значимость эффективного решения данных проблем ежегодно возрастает в связи с тем, что продуктивность вскрываемых блоков снижается и растёт количество отрабатываемых блоков и скважин. Разработка и внедрение эффективной технологии повышения фильтрационных характеристик руд скважин при подземном выщелачивании урановых руд в сложных горно-геологических условиях позволит снизить эксплуатационные расходы на добычу, удельные расходы серной кислоты, электроэнергии, трудозатраты на добычных предприятиях. Увеличение периода бесперебойной работы скважин повысит коэффициент использования скважин и и технологического оборудования геотехнологического поля с 0,7 до 0,8 и снизит себестоимость конечной продукции. Готовность к коммерциализации или применения результатов проекта на уранодобывающих предприятиях обусловлена наличием внедренных научно-практических решений повышения фильтрационных характеристик пластов и потенциалом научного ученых «Горно-металлургического института имени О.А. Байконурова» «Satbayev University».Сведения о финансировании
ГосбюджетДанный документ располагается в коллекциях
Научные проекты
Жас Ғалым и КМУ
Файлы документа
Документ не загружен