Информационная система добычного комплекса предприятия

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДОБЫЧНОГО КОМПЛЕКСА ПРЕДПРИЯТИЯ
ПОДЗЕМНОГО СКВАЖИННОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
Цигура-Косенко Д.В., Чеглоков А.С., Истомин А.Д., Носков М.Д.
ФГОУ ВПО «Северская государственная технологическая академия», г. Северск
E-mail: Tdv85@bk.ru
Добыча полезных ископаемых методом скважинного подземного выщелачивания
(СПВ) является сложным геотехнологическим процессом [1, 2]. Технологическая схема
СПВ основана на круговом движении раствора (рисунок 1). Выщелачивающий раствор
(ВР) распределяется по рядам технологических полигонов и подается в закачные
скважины. В результате совокупности взаимосвязанных физико-химических процессов в
подземном горизонте происходит образование насыщенного продуктивного раствора
(ПР), который извлекается на поверхность через откачные скважины. Через систему
трубопроводов раствор поступает в пескоотстойник ПР, для осаждения механических
взвесей. Далее раствор подается в перерабатывающий комплекс, где выделяется готовый
продукт, а оставшийся маточный раствор заливается в пескоотстойник ВР. В
технологическом узле закисления (ТУЗ) подготавливается выщелачивающий раствор
путем доукрепления маточного раствора кислотой и окислителем. Состояние
продуктивного горизонта контролируются с помощью наблюдательных скважин.
Отличительными особенностями СПВ являются значительная инерционность процесса
(время реакции системы на управляющее воздействие может достигать нескольких
месяцев) и недостаток информации о состоянии рудного горизонта.
15
14
Склад готовой продукции
Пескоотстойник
вр
1
Перерабатывающий
комплекс
Кислота
13
2
5
ТУЗ 1
ТУЗ 2
12
11
7
8
зс
зс
зс
нс
4
Пескоотстойник
пр
Продуктивный
горизонт
10
ос
ос
ос
9
9
9
ос
ос
ос
9
9
9
6
ТУЗ 3
Блок 1
Блок 2
Блок 3
3
Окислитель
к блокам
Рисунок 1 – Технологическая схема предприятия СПВ и точки сбора первичной
информации
Таблица – Точки сбора и виды первичной информации
№
1
Место
контроля
Трубопровод
маточных
Химические данные
Концентрации полезного продукта,
кислоты и др. компонентов
Гидродинамические данные
Расход, м3/ч
Технологические
данные
2
3
4
5
6
растворов
Трубопровод
кислоты
Трубопровод
окислителя
Технологический узел
закисления
Трубопровод
ВР
Закачной ряд
раствора, мг/дм3
H2SO4, г/дм3; Ph
Расход
кислоты, м3/ч
Расход
окислителя,
м3/ч
Расход, м3/ч;
давление, Па
Блоки,
трубопроводы ВР
H2SO4, г/дм3; Ph, ОВП, мВ
Расход, м3/ч
ТУЗ, блоки, ряды
H2SO4, г/дм3; Ph, ОВП, мВ
Расход, м3/ч
Дебиты, м3/ч;
динамические
уровни, м
Динамические
уровни
пластовых вод
Скважины, блоки,
трубопроводы ВР
Блок, ряд,
параметры фильтров
NO2-, г/дм3; ОВП, мВ
H2SO4, г/дм3; ОВП, мВ
7
Закачные
скважины (ЗС)
H2SO4, г/дм3; Ph, ОВП, мВ
8
Наблюдательные скважины
(НС)
Ph; ОВП, мВ; концентрации
полезного продукта, кислоты и др.
компонентов раствора, мг/дм3
9
Откачные
скважины (ОС)
10
Откачной ряд
11
Блок
12
Трубопровод
ПР
13
Трубопровод
ПР
Ph; ОВП, мВ; концентрации
полезного продукта, кислоты и др.
компонентов раствора, мг/дм3
Ph; ОВП, мВ; концентрации
полезного продукта, кислоты и др.
компонентов раствора, мг/дм3
Ph; ОВП, мВ; концентрации
полезного продукта, кислоты и др.
компонентов раствора, мг/дм3
Ph; ОВП, мВ; концентрации
полезного продукта, кислоты и др.
компонентов раствора, мг/дм3
Ph; ОВП, мВ; концентрации
полезного продукта, кислоты и др.
компонентов раствора, мг/дм3
Концентрации полезного продукта,
мг/дм3
Концентрации полезного продукта,
кг/дм3; влажность
Трубопровод
тех. растворов
15
Склад гот.
продукции
14
Динамические
уровни, м;
дебиты, м3/ч
Расход, м3/ч
Расход, м3/ч
Расход, м3/ч
ТУЗ
ТУЗ
Координаты
скважин,
характеристики
фильтров
Тип подъема
раствора, марки
насосов.
Скважины, блоки,
трубопроводы ПР
Скважины, ряды,
трубопроводы ПР
ВР
Блок, ряд
Расход, м3/ч
Расход, м3/ч
m готового
продукта, кг
Все исходные фактические данные, получаемые информационной системой, можно
разделить на три типа: химические, гидродинамические и технологические.
Гидродинамические данные представляют собой величины давлений на закачных
скважинах, динамические уровни подземных вод в скважинах, дебиты закачных и
откачных скважин, блоков, расходы растворов в трубопроводах. Химические данные
включают в себя значения концентрации серной кислоты, готового продукта и других
компонентов в растворах на разных участках технологической цепочки. К
технологическим данным относится информация о технологических характеристиках
оборудования и структуре добычного комплекса (соответствие между трубопроводами,
блоками и скважинами, марки насосов и даты их ввода в эксплуатацию и т.д.).
Сбор информации о работе добычного комплекса осуществляется на всех участках
технологической цепочки. Точки сбора информации показаны на рисунке 1.
Характеристика первичной информации, получаемой из данных точек, представлена в
таблице.
Информационная система добычного комплекса состоит из трех подсистем:
общения, обработки данных и управления базой данных. Структура информационной
системы добычного комплекса показана на рисунке 2. Подсистема общения обеспечивает
сопряжение внешних систем и взаимодействие персонала с информационной системой.
Подсистема общения состоит из блоков импорта данных от внешних систем, ввода
результатов химических анализов, ввода гидродинамических данных, ввода
технологических данных, общения геотехнолога, общения руководителя. Блок импорта
данных выполняет функцию приема (посредствам запросов) и передачи необходимой
информации
от
геологической
геоинформационной
системы
предприятия
соответствующему блоку обработки данных. Также блок импорта данных обеспечивает
получение информации от датчиков блоком обработки данных автоматического контроля.
Блок ввода химических данных позволяет лаборанту химико-аналитической лаборатории
вносить результаты химических анализов в информационную систему с привязкой к точке
забора и пробы. Данные о расходах растворов в трубопроводах, дебитах технологических
скважин, уровнях подземных вод вводятся в информационную систему аппаратчиком
геотехнологического поля (ГТП) с помощью блока ввода гидродинамических данных.
Блок ввода технологических данных обеспечивает ввод геотехнологом информации о
структуре и технологических характеристиках добычного комплекса. Блок общения
геотехнолога позволяет ему управлять работой блока геотехнологических расчетов
параметров отработки блоков. Посредствам блока общения руководителя выполняются
оценки работы добычного комплекса и прогнозные расчеты отработки блоков и всего
месторождения. На основе результатов оценок и расчетов формируются отчеты о работе
добычного комплекса и подготавливаются управляющие решения, направленные на
повышение эффективности работы предприятия. Подсистема обработки данных
выполняет анализ данных, полученных от подсистемы общения и из базы данных, расчет
необходимых показателей по заданным алгоритмам, сортировку и запись в базу данных
значений, полученных от подсистемы общения, и расчетных параметров. Подсистема
состоит из блоков обработки геологических данных и данных автоматического контроля,
проверки и обработки вводимых данных, геотехнологических расчетов, экспертной
оценки и прогнозирования отработки блоков.
Блок обработки геологических данных на основе информации, полученной от ГИС
определяет значения параметров скважин и блоков. Полученные значения сохраняются в
базу геотехнологических данных. Блок обработки данных автоматического контроля
выполняет подготовку результатов автоматического измерения расходов растворов,
дебитов скважин для дальнейшего использования и запись этих данных в базу
гидродинамических данных. Блок проверки и обработки вводимых данных производит
проверку достоверности вводимых лаборантом, аппаратчиком ГТП и геотехнологом
данных и их запись в соответствующие базы данных. Блок геотехнологических расчетов
обеспечивает согласование данных, полученных от различных источников,
восстановление недостающих данных и расчет геотехнологических показателей отработки
блоков за определенный интервал времени (сутки, недели) по соответствующим
алгоритмам под управлением геотехнолога.
Информационная система добычного комплекса
ГИС предприятия
Система
контрольноизмерительных
приборов
Лаборант
Аппаратчик
ГТП
Геотехнолог
Геотехнолог
Блок импорта
данных от
внешних систем
Блок обработки
геологических
данных
Блок обработки
данных
автоматического
контроля
База
геотехнологических
данных
База
гидродинамических
данных
Блок ввода
химических данных
Блок ввода
гидродинамических
данных
Блок проверки и
обработки
вводимых данных
Блок ввода
технологических
данных
Блок общения
геотехнолога
Блок общения
руководителя
Руководитель
Подсистема
общения
Блок
геотехнологических
расчетов
Блок экспертной
оценки и
прогнозирования
отработки блоков
Подистема обработки
данных
БД химических
анализов
БД
Геотехнологических
параметров
БД анализов и
прогнозов
Подсистема управления Базами
данных
Отчеты и
управляющие
решения
Рисунок 2 – Структура информационной системы добычного комплекса
Блок экспертной оценки и прогнозирования отработки блоков позволяет
руководителю оценивать работу добычного комплекса за необходимый ему период
времени по соответствующим алгоритмам. Блок запрашивает данные из базы данных
геотехнологических параметров, выполняет расчеты с использованием этих данных и
записывает результаты расчета в базу данных анализов и прогнозов. Подсистема
управления базами данных обеспечивает хранение всех данных, описанных в таблице, и
доступ к ним. Подсистема управления базой данных содержит пять логически
разделенных баз данных. База гидродинамических данных хранит фактические данные о
гидродинамических показателях добычного комплекса. База технологических данных
хранит данные о характеристиках оборудования и технологической структуре
предприятия. База химических анализов хранит первичные данные о концентрациях
урана, кислоты, окислителя, и других компонентов растворов. База геотехнологических
параметров хранит информацию, полученную на основе первичных данных
(согласованные, восстановленные данные, показатели отработки блоков, средние
концентрации готового продукта, кислоты, окислителя, и других компонентов раствора за
определенный период). База анализов и прогнозов хранит результаты оценок и прогнозов
работы блоков и предприятия в целом. Результаты расчетов геотехнологических
показателей хранятся в базе данных анализов и прогнозов, используются руководителем
для подготовки управленческих решений.
Функционирование информационной системы можно условно разделить на три
потока. Первый поток связан с вводом первичной информации. Данные о характеристиках
и расположении скважин из геологической геоинформационной системы передаются в
базу технологических данных. Результаты химических анализов вводятся в
информационную систему лаборантом. Аппаратчик ГТП вносит в систему информацию о
гидродинамических показателях. Технологические данные заносятся в систему
геотехнологом. После проверки эти данные вносятся в базы гидродинамических,
технологических данных и базу данных химических анализов.
Второй поток заключается в подготовке данных отработки комплекса. Геотехнолог
с помощью блока общения и блока геотехнологических расчетов заполняет базу данных
геотехнологических параметров. Первичные данные контролируются и отбрасываются
ошибочные данные, добавляются недостающие данные и проводится согласование всех
данных.
Третий поток данных формируется руководителем, который заполняет базу данных
анализов и прогнозов на основе плановых и реальных показателей работы предприятия.
Руководитель проводит оценку эффективности работы предприятия, выявляет недостатки
в работе добычного комплекса, устанавливает корреляционные зависимости между
различными геотехнологическими показателями.
Применение информационной системы обеспечит надежность хранения и
достоверность информации о работе предприятия, оперативность доступа к любой
информации на различных уровнях, облегчит подготовку отчетов по работе предприятия
(за смену, неделю, месяц, год), позволит проводить анализ эффективности отработки
блоков, выявлять факторы, влияющие на эффективность. Информационная система даст
возможность проводить количественные прогнозы и планировать работу предприятия на
несколько лет.
Работа поддержана грантом № 06-07-9690-р_офи.
Список литературы
1 Лаверов Н.П., Абдульманов И.Г., Бровин К.Г. и др. Подземное выщелачивание
полиэлементных руд. – М.: Издательство академии горных наук, 1998. – 446 с.
2 Белецкий В.И., Богатков Л.К., Волков Н.И. и др. Справочник по геотехнологии
урана. – М.: Энергатомиздат, 1997. – 672 с.
3 Жиганов А.Н., Истомин А.Д., Носков М.Д. и др. Программный комплекс для
моделирования процесса подземного выщелачивания урана // В кн. Подземное и кучное
выщелачивание урана, золота и других металлов. В 2 т. – Т. 1: Уран / Под ред. М.И.
Фазлуллина. – М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2005. – С. 297-306.