Оптимизация добычи урана с учетом решения вопросов кольматации фильтровых зон скважин на месторождение Северный Харасан

1. Министерство образования и науки РФ Национальный исследовательский Томский политехнический университет

«Оптимизация добычи урана с учетом решения вопросов
кольматации фильтровых зон скважин на месторождение
Северный Харасан (Южный Казахстан)».
Руководитель,
Слушатель:
А.Н Страшко
Асайынов Т.К
Томск 2023 г.

2.

ТОО «Хaрасан-U»
Цель работы – рассмотреть оптимизация добычи урана с учетом
решения вопросов кольматации фильтровых зон скважин на
месторождение Северный Харасан
Задачи работы:
– установить особенности морфологии рудных тел для
оптимизации добычи урана.
–решения вопросов кольматации фильтровых зон скважин;
2

3. Общая информация

ТОО «Харасан-U»
Общая информация
Предприятие: ТОО «Харасан-U», рудник «Харасан-1»
месторождение «Северный Харасан»
Виды деятельности: Разведка, опытно-промышленная добыча,
переработка и реализация природного урана
Акционеры: Energy Asia (BVI) Limited - 30%
НАК Казатомпром - 40%
UrAsia London Limited - 30%
Численность: 476 работников

4.

Характеристика района расположения объекта работ
Месторождение Северный Харасан
входит в Харасанское рудное поле,
Карамурунского урановорудного района
Сырдарьинской урановорудной провинции.
Оно
расположено
на
левобережье р. Сырдарья и является
самым крупным месторождением рудного района.
Месторождение разделено на два
участка: Харасан-1 и Харасан-2.
Участок Харасан-1 месторождения
Северный Харасан находится на
территории Кызылординской области,
Жанакорганского района. На севере
граничит с месторождением Южный
Карамурун, а на юге примыкает к
участку
Харасан-2 месторождения
Северный
Харасан.
Площадь
геологического отвода – 82,2 км2. 4

5. Характеристика месторождения

Категория С1
Категория С2
Категория P1
Месторождение
Северный Харасан относится
к пластово-инфильтрационному
геолого-промышленному типу месторождений
урана .
Запасы урана по
месторождению:
• По категории С1 - 6 586
тонн
• По категории С2 - 27 766
тонн
• Всего С1+С2 - 34 352 тонн
• Прогнозные ресурсы по
категории Р1 - 54 192 тонн
• Всего по участку
«Харасан-1» 88 544 тонн урана
5

6. Специфика геологического строения месторождения

На участке Харасан-1 уранового
месторождения Северный Харасан
рудовмещающими
являются
горизонты
верхнесантонского,
кампанского, нижнемаастрихтского и
верхнемаастрихтского возрастов. Их
суммарная мощность от 50 м до 70 м.
Урановое оруденение приурочено к
границам ЗПО (зона пластового
окисления) и локализуется в серо
цветных
породах.
Морфология
границ
выклинивания
ЗПО
в
отложениях всех рудовмещающих
горизонтов подчинена направлению
регионального потока кислородсодержащих вод и имеет четко
выраженную
северо-западную
6
ориентировку.

7.

В плане все рудные залежи имеют
форму извилистых лент, различающихся между собой лишь
протяженностью, шириной, в зависимости от основных структурно-морфологических
типов
выклинивания ЗПО в плане.
В разрезе урановорудные образования
имеют форму линз, пластообразных тел и
фрагментов
роллов,
вытянутых
вдоль
пластово-окисленных пород. Характеризуясь
наличием верхнего и нижнего водоупоров и
практически полным отсутствием прослоев
песчаников на карбонатном цементе, при
приемлемых
параметрах
уранового
оруденения
представляется
наиболее
благоприятной для отработки скважинным
подземным выщелачиванием кислотным
7
способом.

8. Вещественный состав и технологические типы руд месторождения

Рудная минерализация представлена:
настураном – от 40 % до 50 %;
коффинитом–от 50 % до 60 %;
спорадически вторичными ванадатами
уранила (карнотит).
Среднее содержание урана по рудным
зонам - 0,1 %.
По химическому составу руды силикатные:
- двуокись кремния (SiO2) от 81 % до 85 %;
- окись алюминия (Al2O3) от 7 % до 10 %;
- окись трехвалентного железа (Fe2O3) от
1,9 % до 2,4 %;
- окись калия (K2O) от 2,3 % до 2,7 %;
- окись натрия (Na2O) от 0,5 % до 1,0 %.
- среднее содержание СО2 в рудах от 0,2%
до 1,7%
8

9.

Геотехнология добычи урана на месторождении
После этапа бурения идет
процесс
закисления
технологических блоков по этапно:
1-этап подача выщелачивающих
растворов
через
откачные
скважины, затем отдавливание
маточниками сорбции
2-этап
подача
выщелачивающих
растворов
через
закачные скважины.
Все этапы закисления и
выщелачивания
ведутся
на
основании расчетов и регламентов
принятых месторождением.
10

10.

Решения вопросов кольматации
фильтровых зон скважин
На данном руднике применяются гексагональная и рядная схема расположения
скважин. При этом, в зависимости от схемы расположения скважин, с определенной
частотой происходит кольматация скважин. Для исследования влияния схемы
расположения скважин на кольматацию, нами были проанализированы статистические
данные при различных схемах расположения скважин по месторождению Хорасан-1
снижение дебита из-за кольматации, расположенного при гексагональной схеме блока
1-14
11

11. Решения вопросов кольматации фильтровых зон скважин

Снижения дебита скважин от кольмотации при
рядной схеме расположения скважин.
1. При гексагональной схеме после 16 дней работы средний дебит снизился с
6,5 м3/час до 4,2 м3/час, т.е. на 35%.
2. При рядной схеме после 19 дней работы средний дебит снизился с 6,5
м3/час до 5,6 м3/час, т.е. на 14%. Наблюдается плавное снижение дебита
скважин.
3. Ликвидация кольматации при гексагональной схеме в среднем составляет
6 дней, а при рядной – 4 дня.
4. Коэффициент использования скважин при гексагональной схеме 0,8, а при
рядной – 0,87.

12. Снижения дебита скважин от кольмотации при рядной схеме расположения скважин.

Исследование частоты возникновение кольматаций
частота кольматаций
Гексагональная расположение откачных скважин
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
количество откачных скважин
Частота кольматаций
Рядовое расположение откачных скважин
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Количество откачных скважин
Обработкой данных таблицы были получены зависимости частоты кольматации за
месяц работы скважин при различных схемах их расположения . Как показывает
наблюдения, при гексагональной схеме расположения скважин в течение 1 месяца
наблюдается снижение дебита скважин, а в 2 скважинах из 9 скважин кольматации не
было. В остальных скважинах частота кольматации в среднем составляет 2 раза,
иногда 3 раза с продолжительностью 30 дней.
При
применении
рядной
схемы расположения за тот же период, наблюдается снижение дебита скважин, а в 6
скважинах остановки работы скважин не было. Частота кольматации в среднем
составляет 1 раз, с продолжительностью 30 дней.
13

13. Исследование частоты возникновение кольматаций

Применение бифторид-фторид аммония (БФА) (NH4HF2)
Поз.2.
Электронасос.
Поз.5. Трубопровод c запорной арматурой.
Поз.3. Скважина.
Поз.1. Ёмкость с
раствором серной
кислоты и БФА.
Поз.4.
Прифильтровая
зона.
Вторым
направлением
является использование бифторидфторид аммония (БФА) (NH4HF2)
для
получения
растворов
плавиковой кислоты (HF) и
использования ее в качестве
декольматанта. Применение БФА
для
получения
плавиковой
кислоты
возможно
за
счет
следующей химической реакции:
2NH4HF2 + 2H2SO4 = 4HF +
H2SO4 + (NH4)2SO4
USiO4·xH2O+ 3H2SO4
=U(SO4)2+H2SiO3+(x+2)H2O
Схема процесса химической обработки
скважины.
H2SiO3+6HF=H2SiF6+3H2O
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O

14.

Растворы БФА приготавливались в емкости передвижной установки
химической обработки и затем доставлялись к скважине. Главной задачей
процесса, является доставка расчетного количества химического реагента
в фильтровую зону, для проведения химической реакции, с соблюдением
необходимой продолжительности и требований по ОТ, ТБ, промышленной
и экологической безопасности. Весь процесс производится с наливом
химического реагента через устье скважины,
все материалы и
оборудование подбирается в исполнении, стойком к растворам серной
кислоты.
Автотранспорт
для
ведения
химических обработок скважины
15

15.

Динамика работы скважин до и после обработки БФА
№
п/п
№ скв
Блок
Тип
скв
1
5-1-4-8
5-1
отк
Дебит
Дебит
(приемис(приемисМе,
тость)
рН
тость) до
мг/л
после
обработки,
обработки,
м3/ч
м3/ч
162 2,62
2
8,5
2
5-1-4-5
5-1
отк
110
2,75
2
3
5-1-4-7
5-1
отк
112
2,69
4
5-1-4-6
5-1
отк
211
5
1-42-2-2
1-42
отк
6
8-5В-2-1
8-5В
7
8-5В-2-3
8
МРЦ, суток
(до
обработки)
МРЦ, суток
(после
обработки)
11
32
6,1
12
23
1,3
6,1
15
45
2,9
2,5
6,1
16
38
98
2,85
3
5,4
9
39
отк
84
2,03
3,4
6
12
29
8-5В
отк
48
1,89
3,9
6,1
16
42
6-2-4
8-6
отк
56
2,16
3,1
6,2
14
31
9
6-2-3
8-6
отк
63
2,2
4,5
6,1
8
25
10
5-1-4-9
5-1
отк
440
1,96
3,7
6
11
36
11
5-1-2-5
5-1
отк
94
2,02
3,4
5,7
12
41
12
11-2-4
8-11
отк
51
2,3
3,6
5,3
9
29
13
13-2-1
8-13
отк
86
1,95
3,5
5,3
23
48
14
1-40-2-1
1-40
отк
63
2,03
4,7
5,3
13
42
15
1-40-2-6
1-40
отк
169
2,25
3,3
5,2
18
37

16. Динамика работы скважин до и после обработки БФА

Охрана окружающей среды. Охрана труда. Пожаровзрывобезопасность
На
месторождений
Харасан-1
проводятся
мероприятия по противоаварийной и противопожарной
защитам на всех технологических переделах. Все объекты
рудника «Харасан-1» обеспечены пожарными щитами,
углекислотными и порошковыми огнетушителями.
Проводятся работы по мерам индивидуальной
защиты и личной гигиены и по охране земельных ресурсов.
Контроль за состоянием радиоактивного загрязнения
почвы, очередного мониторинга радиоактивной и химической
загрязненности подземных вод, водоисточников и водоемов,
радиоактивного загрязнения воздуха.
17

17. Охрана окружающей среды. Охрана труда. Пожаро-взрывобезопасность

Выводы
Использование узла стационарной химической обработки позволило без
дополнительных затрат на автотехнику и человеческие ресурсы увеличить количество
обработок и существенно увеличить объем подаваемых растворов в скважины. Годовой
экономический эффект от отказа аренды единицы спецавтотранспорта составляет около
15,6 млн. тг. в год.
Эффективность применения БФА для восстановления дебитов откачных скважин
достаточно высокая, продолжительность же положительного эффекта пока оценить
невозможно так как скважины в данное время работают стабильно. В ходе работ
установлено, что использование бифторида аммония в качестве добавки к кислотной
смеси, используемой для обработок закольматированных скважин, в совокупности с
технологией РВР, позволяет с высокой эффективностью поддерживать плановые
показатели дебитов скважин. Таким образом, от своевременного и качественного
проведения ремонтно-восстановительных работ на каждой отдельно взятой скважине
можно ожидать эффективность эксплуатации технологических блоков, скорость
отработки и выполнение плановых показателей предприятия.
В результате проведенных исследовании можно сделать вывод о том, что для
условий месторождения Хорасан-1 более эффективным с точки зрения снижения дебита
скважин и частоты кольматации является рядная схема расположения скважин
18