Ер ости танлаб эритишда филтрлардаги муаммолар

Кольматация- технологик қудуқлар филтрларининг ва технологик эритмаларда эриган моддаларни чўкиши ҳисобига руда аралашган горизонтнинг фильтр олди зоналарининг фильтрацион хусусиятларини пасайиш жараёни ёки руда аралашган горизонт қисмларининг кўчиши ҳамда газ ажралиши.

Бу жараён муқаррар бўлиб, унинг тезлиги кўп омилларга боғлиқ: руда танасининг геологик қурилиши; бурғулаш усули; қудуқ ва фильтларнинг конструкцияси; фильтрни ўрнатиш усуллари; ер ости сувларининг гидрокимёвий таркиби; аралашмани кўтариш ускунаси турлари; ер ости танлаб эритишда қўлланиладиган реагент турлари; эксплуатация қилиш режими ва бошқа омиллар. Колматация ғоваклилик муҳитида механик ва физик-кимёвий жараёнлар натижасида ҳосил бўлади.

Ер ости танлаб эритиш шароитида кольматация қўйидаги кўринишда бўлади: кимёвий, газли, ион алмашинувли ва механик.

Кимёвий кольматация ишчи эритмани рудасиз минераллар билан реакцияга кришиш жараёнида эртимани хар хил элементлар билан бойиши натижасида ҳосил бўлади ва ғовакларга чўкиндилар йиғилади. Сульфат кислотали танлаб эритиш усулида кимёвий кольматация кальцит ва доломит эриганда ишчи эритмани кальцит ионлари билан бойиши натижасида (кальций сульфат CaSO4) гипс чўкиндиларини ҳосил бўлиши билан боғлиқ. Гипс сульфат кислотали эритмада жуда ёмон эрийди, шунинг учун унинг чўкиндилари доимий (бартараф қилиб бўлмайдиган) кольматацияга олиб келади. Сульфат кислотали танлаб эритишда тоғ жинсининг кислота билан ўзаро ҳаракати сабабли нейтраллаш жараёнида рН нинг ошиши билан темир Fe(OH)3 ва алюминий Al(OH)3 гидрооксидлари чўкиндилари ҳам ҳосил бўлиши мумкин. рН оралиғи 2,0 дан 3,5 гача бўлганда темир гидрооксиди Fe(OH)3, 4,4 дан 5,7 гача бўлган оралиқда эса алюминий гидрооксиди Al(OH)3 чўкиндалари ҳосил бўлади. Танлаб эритиш жараёнида кислота концентрациясини ошишида (рН нинг пасайишида) гидрооксидлар чўкиндилари эрийди, шунинг учун бу кольматация вақтинча ҳисобланади. Карбонатли ишқорлаш усулида кимёвий кольматация эритмани карбонат чўкиндилари билан тўйиниши натижасида ҳосил бўлади.

Маҳсулдор қатламда газли фазаларни ҳосил бўлиши натижасида газли кольматация ривожланади. Қачонки системада эриган газ босими гидростатик босим ўлчамларидан ошса ажралган газ суюқликларининг мустақил фазалари вужудга келади. Газли кольматация кислотали танлаб эритиш усулида карбонатларни кислота билан реакцияси натижасида карбонат ангидрид газларини (CO 2 ) ажралиб чиқиши билан боғлиқ. Карбонатли танлаб эртиши усулида водород ачитқиларини (H 2 O 2 ) парчаланиши ва кислороднинг ҳосил бўлиши натижасида газли кольматация ҳосил бўлиши мумкин.

Ион алмашинув кольматацияси фильтрланадиган эритмани минераллашуви ва кислотали кўрсатгичларни (рН) ўзгариши натижасида глинали минералларни ва органик моддаларни тўйиниши билан боғлиқ. Кольматациянинг бу кўриниши карбонатли ва бикорбанатли эритмаларда ривожланади.

Механик колматация оқим ғовакларини эритма таркибидаги оғир қисмчалар билан тўлиши натижасида ҳосил бўлади. Механик кольматация кўпроқ ишчи аралашмани механик (қаттиқ жисм зарралари) зарралар билан тўинганлигига боғлиқ бўлади. Фильтрланиш тезлиги катта бўлганда зарраларни суффозион (оқим тезлиги таъсирида тоғ жинси зарраларининг кўчиши) жойлашиши натижасида вужудга келиши мумкин.

Қудуқларнинг филтр зоналарини лойқалаш жараёнларини бартараф этиш деярли мумкин эмас, чунки жараён давомида геокимёвий ва гидродинамик режимларнинг параметрлари ўзгариши ушбу технологиянинг ажралмас таркибий қисми ҳисобланади.

Ишлаб чиқариш уфқининг тог ъжинслари билан чегараланган эр ости сувларининг табиий геокимёвий ва гидродинамик режимлари дала ишлаб чиқишда бир қатор оъзгаришларга учрайди: ҳосил боълиш учун берилган реагент консентратсиясининг оъзгариши, турли оксидловчи моддаларни қоъллаш, шу жумладан эритмаларнинг аератсияси, қудуқларнинг нотекис оқими тезлиги, динамикада пасайиш (оъсиш). Буларнинг барчаси фаол чоъкма ҳосил боълишига олиб келади, бу эса сув омбори тог ъжинсларининг гъовак ҳажмига тоъсқинлик қилади.

Кўпинча чўктирувчи ва совитувчи моддалар мураккаб коъпкомпонентли таркибга эга: темир гидромитса, калтсий ва магний карбонатлар, турли хил сулфидларнинг кремний кислотали бирикмалари. Юқорида таъкидлаб оътилганидек, шаклланишнинг бошлангъич босқичида чоъкинди жинслари турли хил кучларда фарқ қилувчи желатинли, желга оъхшаш, боъшашган гöзенекли тузилишдир. Вақт оътиши билан бундай конлар сувсизланиб, сиқилиб қолади.

Бироқ, уларнинг нуклеатсиясининг дастлабки босқичидаги барча тузилмалар нисбатан паст кучлилиги билан ажралиб туради ва қудуқларни қайта ишлашнинг турли усулларига дуч келганда нисбатан тез олиб ташланиши мумкин: электр портлашлари, пневматик портлашлар, тешилиш тешиги, гидродинамик зарба, газ детонатсияси, механик тебранишлар, шу жумладан тебраниш, реагент билан ишлов бериш. ва бошқалар.

Юборувчи қудуқлар сиғимининг камайиш сабаблар куйидагича келтирилган: Конларни ер ости танлаб эритиш усулида самарали экспуатация қилиш кўп ҳолларда қудуқларнинг сиғимига таъсир қилувчи забой олди зоналарининг ҳолати билан аниқланади.

Юборувчи қудуқларга ишқорловчи эритмаларни юборишда эксплуатацион колонналарда эритма сатҳининг вақти-вақти билан доимий кўтарилиши кузатилади. Ер ости сувларининг пьезометрик сатҳи ҳолати ва юбориш унумдорлигига боғлиқ ҳолда эритма сатҳи 1,5-2 ой оралиғида қудуқ оғзигача етиши мумкин. Қудуқларни узоқ вақт эксплуатация қилишда эритмани ер юзасига оқишини олдини илиш мақсадида эритма сарфини камайтиришга тўғри келади. Бунда эритма сарфи нолгача етиб, сатҳ қудуқлар оғзида туриб қолиши мумкин.

Бундай ҳолларда ишқорлайдиган эритмани лойиҳадаги сарфини сақлаш учун қудуқлар оғзига ортиқча напор яратишга қудуқларнинг иш жараёни сиғимини қайта тиклаш тўғри келади ёки тўхтатилиб, уларни чоралари  амалга

оширилади.

Маҳсулдор горизонтнинг фильтр олди зоналарини табъий сув ўтказувчанлигини пасайиши юборувчи қудуқлар сиғимининг камайиш сабабларини ташкил қилади. Қатламга ишқорловчи эритмани юбориш даврида тоғ жинсининг ўтказувчанлиги ҳар хил физик-кимёвий ҳодисалар натижасида ўзгаради.

Ишчи эритма ва маҳсулдор қатламнинг қаттиқ ва суюқ фазалари орасидаги ўзаро ҳаракати натижасида ғовакларда кимёвий чўкиндиларни, газларни ва алоҳида минералларни эриши ҳосил бўлади. Ва бу қатламдаги аралашмани физик параметрларининг ўзгаришига олиб келади. (зичлик, қайишқоқлик ва бошқалар).

Ер ости сувларининг кимёвий таркибини ҳар хил таркибли ва концентрацияли коллоидли эртималар ташкил қилади. Деярли барча кимёвий элементлар ер ости сувларида парчаланмаган молекула ионлари шаклида учрайди. Ер ости сувларида физик-кимёвий шароитларни ўзгариши натижасида эриган ҳолатда ва осон ажраладиган газлар (О2, С02, H2, СН4 ва бошқалар), ҳам учрайди.

Ер ости сувларининг таркибида учрайдиган бирикмалардан кўплари номустаҳкам ва водород ионларининг (рН) концентрациясига ва оксидлаш-қайта тиклаш потенциалининг (Eh) ўзгаришига боғлиқ ҳолда эриган ҳолатда ёки чўкинди бўлиб ўтади. Масалан pH=4-9 бўлганда алюминий гидроксиди эримайдиган бўлиб шаклланади ва чўкинди ҳолатига ўтади; pH>7 бўлганда икки валентли темир эримайди, а уч валентли темир эса pH > 3-4 бўлганда чўкинди бўлиб чўкади. О 2 эрувчанлиги нордон ва ишқорли сувда сезиларли даражада ошади. Кремнезем, темир ва алюминий гидроксидлари груҳидаги минераллар аралашма таркибидан гелларни ҳосил қилувчи колоид заррачали шаклига ўтади ва фильтрланиш тезлиги кам бўлганда жиддий равишда тоғ жинсининг сув ўтказувчанлигини камайтириши мумкин.

Айниқса қатламда карбонат таркибли тоғ жинсининг мавжудлиги тоғ жинсининг кучли ўтказувчанлигини пасайтиради. Калций карбонатининг аралаштилган сульфат кислотаси билан ўзаро ҳаракатида калций сульфатини ҳосил қилади:

СаСОз + H 2 SO 4 → CaSО 4 + Н 2 О + СО 2

Са 3 (РО 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 → 2Н 3 Р О 4 + 3CaSО 4

Тоғ жинсида ҳосил бўлган гипс чўкинди бўлиб чўкади ва тоғ жинсидаги микро ёриқлар ва ғовакларни тўлдиради. __________________________ 37

Чўкинди тўпланиши биринчи навбатда тоғ жинсининг минералогик таркиби, ишқорловчи эритманинг концентрацияси ва характерига, юбориладиган эритманинг ер ости сувлари ва тоғ жинслари билан ўзаро ҳаракати жадаллилигига боғлиқ бўлади.

[7] Коллинз Ф. Ғовакли материаллар орқали суюқлик оқими. Эд Дунё, 1964 йил.

Маҳсулдор қатламнинг фильтрацион харктеристикасини сифатли баҳолаш ва юборувчи қудуқларнинг фильтр олди зоналарининг эксплуатация қилиниши жараёнида гидравлик қаршиликнинг вужудга келиши бўйича С.В. Маркелова, М.А. Каше и И.О. Осмоловскларнинг олиб борган тадқиқотлари шуни кўрсатдики, танлаб эритиш жараёнинг биринчи даврида яъни закисления жараёнида қатламдаги тоғ жинсининг ўтказувчанлигини камайиши томонга ўзгаради. Бунда қаттиқ фазадан алюминий ва темир ионлари сезиларли миқдорда эритма таркибига ўтади ва рН кўтарилган (pH >3) ҳолларда алоҳида участкаларда маҳсулдор қатламнинг ғоваклилик бўшлиқларини кольматация қиладиган суст ўтказувчан бирикмалар ҳосил бўлиши мумкин.

Закисления фронтининг чегарасида фаол борадиган аралашган эритманинг тоғ жинси билан ўзаро ҳаракатининг кимёвий жараёнида газ ажралиб чиқиши кузатиладим ва қатламда пъезометрик сатҳнинг 10 метргача кўтарилишига олиб келади. Аниқ қилиб айтганда кольматация вақтинча характерга эга бўлиб, танлаб эритиш жараёнининг кейинги даврларида мавжуд бўлмайди.

ФОЙДАЛАНИЛГАН АДАБИЁТЛАР :

• [1]    Алиқулов Ш.Ш., Маркелов С.В., Нарзиев А.С. "Уранни ер остида танлаб эритмага оътказиш жараёнида маҳсулдор уфқ жинсларининг колматизатсияси". Тоғ янгиликлари ва таҳлилий бюллетен. №3, 2011 йил. 239-241-йиллар.

• [2]    Аликулов Ш.Ш., Маркелов СВ, Ҳалимов И.У. ва бошқалар "Эр ости танлаб эритмага оътказиш блоклари ишлашида гъовакли ёриқлар массивини кимёвий колмататсиясининг таъсири". Тогъ янгиликлари ва таҳлилий бюллетен. № 6 2011 йил 211-215-сонлар.

• [3]    Алтшул А.Д. Шланги қаршилик. М -: Недра, 1982 йил.

• [4]    Амиян В.А., Амиян А.В. Қудуқларнинг унумдорлигини ошириш - М Недра, 1986 йил.

• [5]    Калабин .А.И. Фойдали қазилмаларни ер остида танлаб эритмага оътказиш ва бошқа геотехнологик усулларда қазиб олиш.-М.: Атомиздат, 1981 йил.

• [6]    Каше М.Н. Технологик параметрларни аниқлаш учун эр ости танлаб эритмага оътказиш жараёнларининг гидродинамик ва гидрокимёвий режимларини тадқиқ қилиш Мавзу тезис.-М. ИГРИ, 1974 йил.