Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Автоматизированная система эколого-геологического мониторинга процесса закачки жидкости в недра в условиях неопределенности

Диссертация: Автоматизированная система эколого-геологического мониторинга процесса закачки жидкости в недра в условиях неопределенности
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

При решении возникающей в производственной практике ряда отраслей промышленности задачи устранения жидких промстоков часто оказывается необходимым сбрасывать жидкость в подземный пласт-коллектор с целью ее временного или постоянного вывода за пределы экосферы. Этот способ устранения отходов производства является приемлемым, когда нет возможности утилизировать их тем или иным экологически… Читать ещё >

Автоматизированная система эколого-геологического мониторинга процесса закачки жидкости в недра в условиях неопределенности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Анализ проблем обеспечения экологической безопасности полигона подземного хранения (захоронения)
    • 1. 1. Анализ опыта эксплуатации полигонов подземного захоронения жидких промышленных отходов
    • 1. 2. Анализ опыта создания полигонов подземного захоронения жидких промышленных отходов и комплекса проводимых научно-исследовательских мероприятий
    • 1. 3. Вопросы обеспечения экологической безопасности полигона на47 стадии предпроектных исследований и на стадии эксплуатации. Задача экологического мониторинга
    • 1. 4. Постановка задачи создания системы эколого-геологического мониторинга
    • 1. 5. Выводы
  • Глава 2. Анализ фильтрации жидких отходов в пористой среде в условиях неопределенности
    • 2. 1. Математическая модель фильтрации однородной жидкости в пористой среде
    • 2. 2. Виды граничных условий. Задача Дирихле-Неймана
    • 2. 3. Аналитические решения уравнения фильтрации жидкости
    • 2. 4. Использование метода малых возмущений для нахождения вероятностных моментов функции давления
    • 2. 5. Определение вероятностных моментов параметров пласта
    • 2. 6. Выводы
  • Глава 3. Прогнозирование гидрогеологической обстановки на полигоне хранения (захоронения) промышленных отходов на основе нечеткой информации
    • 3. 1. Освещение элементов теории нечетких множеств
    • 3. 2. Модель обработки нечеткой информации для нахождения нечеткого множества проницаемости
    • 3. 3. Метод прогнозирования движения жидких отходов в пласте-коллекторе в условиях нечеткой информации
    • 3. 4. Решение задач с нечеткими параметрами методом конечных разностей (задача о круговом пласте, вскрытом центральной совершенной скважиной)
    • 3. 5. Задача о неоднородном пласте, вскрытом несколькими скважинами
    • 3. 6. Метод расчета продвижения фронта загрязнения в пласте-коллекторе
    • 3. 7. Уточнение функции принадлежности эффективного параметра101 пьезопроводности на основе данных эксплуатации
    • 3. 8. Выводы
  • Глава 4. Проектирование требований к автоматизированной системе эколого-геологического мониторинга
    • 4. 1. Главная функция системы мониторинга. Критерии оценки объекта контроля и формы представления данных
    • 4. 2. Анализ компонентов и связей системы
    • 4. 3. Анализ функций системы мониторинга
    • 4. 4. Предлагаемые изменения структуры и функций системы
    • 4. 4. Спецификации программного и информационного обеспечения системы мониторинга
    • 5. 6. Выводы

Актуальность.

При решении возникающей в производственной практике ряда отраслей промышленности задачи устранения жидких промстоков часто оказывается необходимым сбрасывать жидкость в подземный пласт-коллектор с целью ее временного или постоянного вывода за пределы экосферы. Этот способ устранения отходов производства является приемлемым, когда нет возможности утилизировать их тем или иным экологически безопасным способом и соблюден ряд условий, гарантирующих эколого-геологическую безопасность захоронения. Ошибки при проектировании и контроле функционирования полигонов подземного хранения (захоронения) промстоков могут привести к опасным последствиям — загрязнению грунтовых и поверхностных вод, являющихся важнейшим элементом, обеспечивающим существование биологических экосистем и человека.

Изучение свойств коллекторов, пригодных для размещения в них промстоков, производится методами разведочной геофизики и по результатам скважинных исследований. Данные методы не в состоянии дать абсолютно достоверную картину распределения физических свойств по пространству коллектора. Таким образом, результаты любого гидрогеологического расчета, направленного на отыскание распределений полей давлений, скоростей течения, фронта распространения стоков в пласте, несут в себе скрытую ошибку, являющуюся следствием неполноты информации.

Поэтому разработка модели представления неполностью достоверных данных и метода их обработки, а также создание на основе разработанного метода системы прогнозирования и мониторинга эко-лого-геологических процессов на полигонах подземной закачки промстоков являются актуальными научно-техническими задачами.

Тематика.

Работа выполнена в плане госбюджетной темы № 39.172.04 «Разработка метода обработки информации» (2000 г.) Министерства образования РФ.

Цель работы.

Создание модели и метода обработки информации на начальных этапах проектирования полигонов подземного хранения (захоронения) промстоков и обеспечение экологической безопасности эксплуатации полигона в условиях неполноты информации.

На основании поставленной цели сформулированы основные задачи работы:

1. Анализ опыта создания и эксплуатации полигонов подземного захоронения жидких промышленных отходов и анализ существующих систем эколого-геологического мониторинга на полигонах подземного захоронения.

2. Разработка модели представления данных для расчета процесса фильтрации в пористой среде в условиях неполноты информации.

3. Разработка метода обработки нечеткой информации с целью определения оптимальных параметров полигона.

4. Разработка метода эколого-геологического мониторинга процесса закачки в условиях неполноты информации.

5. Создание на основе разработанных моделей и методов компьютерной системы анализа вариантов проекта и прогнозирования гидрогеологической ситуации.

Методы исследования.

Использовались методы гидрогеологии, численные методы решения задач математической физики, методы теории нечетких множеств и теории возможностей, математического программирования и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна работы.

1. Проведено исследование технологической схемы полигона захоронения жидких отходов на основе современных методов моделирования сложных систем.

2. Разработана модель представления информации о пластовых параметрах (пористости, проницаемости) с использованием методов теории нечетких множеств.

3. Предложен метод обработки нечеткой информации для анализа процесса фильтрации жидких отходов в пласте.

4. На основе проведенных исследований разработана методика обработки данных эколого-геологического мониторинга процесса закачки жидких отходов в литосферу.

Практическая значимость.

На основании проведенных исследований разработан подход для анализа решений, принимаемых на ранних стадиях проектирования полигона хранения (захоронения) жидких веществ.

Разработанный метод также может быть использован при анализе процесса добычи минерального сырья и хранения продуктов его 6 переработки (акт возможного внедрения результатов работы выдан ЗАО «Бишофит-Авангард» 18 июня 2001 г.).

Разработанная компьютерная система может быть использована в системе экологического мониторинга при закачке жидких отходов производства в пласт-коллектор.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Модель представления нечеткой информации о пласте-коллекторе.

2. Метод прогнозирования фильтрации жидких отходов в пористой среде в условиях нечеткой информации.

3. Методика геоэкологического мониторинга закачки жидких отходов в литосферу.

4. Компьютерная система поддержки проектных решений на ранней стадии проектирования полигона захоронения жидких отходов.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Международном Симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 1999 г.), III Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии и системы» (Воронеж, 1999 г.), Международной электронной научно-технической конференции «Перспективные технологии автоматизации» (Вологда, 1999 г.), на семинаре кафедры Промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности ВолгГТУ (Волгоград, 2001 г.), на семинаре кафедры Геоэкологии ВолгГАСА (Волгоград, 2001 г.).

5.6. Выводы.

1. Сформулированы положения, составляющие теоретическую основу проектирования автоматизированной системы эколого-геологического мониторинга на полигоне подземного захоронения хранения).

2. Введен ряд критериев его экологической безопасности объекта контроля.

3. Указано место системы геоэкологического мониторинга в ряду других систем экологического мониторинга.

4. Проанализирована структура и функции технического и программного обеспечения существующих систем мониторинга на полигонах захоронения, выявлены их недостатки с точки зрения обеспечения экологической чистоты геологической среды.

5. Предложены изменения традиционной структуры и состава функций системы автоматизированного эколого-геологического мониторинга, позволяющие повысить степень экологической безопасности объекта контроля и расширить спектр применимости модулей программного обеспечения системы мониторинга.

6. В рамках НИР по составлению предварительных спецификаций рабочего программного обеспечения системы описана ее архитектура, информационное обеспечение и приведены спецификации основных подсистем.

Заключение

.

1. На основании исследования с позиций современных методов системного анализа, математического моделирования и геоэкологии технологической схемы полигона захоронения в литосферу жидких отходов предприятия сформулированы основные принципы проектирования комплекса «нагнетательные скважины — наблюдательные скважины» при соблюдении критериев экологической безопасности.

2. На основе использования методов статистической гидродинамики разработан подход к анализу не полностью определенной информации о пласте-коллекторе (полей пористости, проницаемости) с целью прогнозирования фильтрации жидких отходов производства.

3. Разработана модель представления неточной геофизической информации в виде нечетких множеств. При использовании методов теории возможностей и нечеткого математического программирования предложена схема уточнения параметров модели на основе данных эксплуатации полигона. Предложенный подход позволит уменьшить неточность прогноза при анализе процесса фильтрации жидких отходов в пласте.

4. Предложен метод прогнозирования движения жидких отходов в пласте-коллекторе в условиях нечеткой информации. Применение данного подхода позволит определять достоверность экологической безопасности эксплуатации полигона захоронения жидких отходов на основе анализа информации с наблюдательных скважин с позиций методов теории нечетких множеств, возможностей.

5. Эффективность разработанных методик подтверждена машинной реализацией при расчете прогнозных показателей эксплуатации реальных полигонов и схематизированных объектов, близких своим параметрам к реальным.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.В., Шатагин Н. Н. Решение геологоразведочных задач на ЭВМ. М.: МГУ, 1989. — 144 с.
  2. X., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем: Пер. с англ./под ред. М. М. Максимова. М.: Недра, 1982. -407 с.
  3. Т.К., Ананьина С. А., Никитин И. И. Перспективы освоения и технология переработки бишофита Волгоградских месторождений. Волгоград, Волг, арх.-стр. акад., 1995 — 115 с.
  4. B.C., Ананьев В. А. Опыт накопления пресных вод в водоносных пластах с солеными водами: Обзор. М.: ОЦНТИ ВИ-ЭМС, 1975.-40 с.
  5. B.C., Никольская Е. А. Опыт захоронения сточных вод. -М.: изд-во ВИНИТИ. Сер. «Гидрогеология. Инженерная геология», 1976. Т. 4, с. 5−101.
  6. Г., Херцбергер Ю. Введение в интервальные вычисления: пер. с англ./под ред. Ю. В. Матиясевича. М.: Мир, 1987 — 356 с.
  7. Г. И., Ентов В. М., Рыжик В. М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. -М.: Недра, 1984, 208 с.
  8. Г. И. О некоторых приближенных методах в теории одномерной неустановившейся фильтрации жидкости при упругом режиме//Изв. АН СССР, ОТН, № 9, 1954, с. 35−49.
  9. Бэр Я., Заславски Д., Ирмей С. Физико-математические основы фильтрации воды: Пер. с англ. М. Мир, 1971 — 451 с.
  10. Ю.П. Вычислительная математика и программирование: учеб. пособие для студентов втузов. М.: Высш. шк., 1990. -544 с.
  11. А.Н., Крумберг О. А., Федоров И. П. Принятие решений на основе нечетких моделей. Рига, Зинатне, 1990. — 184 с.
  12. Ф.М., Орадовская А. Е. Гидрогеологическое обоснование защиты подземных вод и водозаборов от загрязнений. М.: Недра, 1972.- 129 с.
  13. В.М. Специальные краевые задачи подземной гидродинамики. Киев, Наукова думка, 1993. — 130 с.
  14. В .Я. Гидромеханика нефтяного пласта. М.: Недра, 1974.-230 с.
  15. Буряковский J1.A., Джафаров И. С., Джеваншир Р. Д. Прогнозирование физических свойств коллекторов и покрышек нефти и газа. М.: Недра, 1982. — 200 с.
  16. Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978.-399 с.
  17. Г. Г. Решение задач подземной гидродинамики методом конечных разностей: Труды ВНИИ, вып. 10. Гостоптехиздат, 1957.
  18. Г. Г. Эффективные способы решения задач разработки неоднородных нефтеводоносных пластов методом конечных разностей. М.: Гостоптехиздат, 1963. — 216 с.
  19. Е.С., Овчаров Л. А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1988. -480 с.
  20. Н.Г., Ощепков К. Ф. О геологическом строении пермских сульфато-галогенных отложений северо-восточной Приволжской моноклинали//Вопросы геологии и нефтегазоносности Нижнего Поволжья. Волгоград, Нижне-Волжское кн. изд.-во., 1969.-с. 143−147.
  21. Вопросы автоматизации решения задач фильтрации на ЭВМ/И.И. Ляшко, И. В. Сергиенко, Г. Е. Мистецкий, В.В. Скопец-кий. Киев, Наукова думка, 1977. — 287 с.
  22. Ю.П. Гидрогеология и динамика подземных вод с основами гидравлики. Учеб. для техникумов. М.: Недра, 1990. -170 с.
  23. Геология, разработка и эксплуатация нефтяных месторождений: сб. науч. трудов. Волгоград, ВолгоградНИПИнефть, 1993. — 228 с.
  24. Геолого-геофизические модели и нефтегазоносность палеозойских рифов Прикаспийской впадины/Под ред. Ю. С. Кононова. -М.: Недра, 1986.- 177 с.
  25. Гидрогеологические исследования для обоснования подземного захоронения промышленных стоков/Под. ред. В. А. Грабовникова -М.: Недра, 1993.-336 с.
  26. Гидродинамические и физико-химические свойства горных по-род/Н.Н. Веригин, С. В. Васильев, B.C. Саркисян, Б. С. Шержуков. -М.: Недра. 1977.-271 с.
  27. В.М., Газда С., Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1984. — 260 с.
  28. В.М., Скворцов Н. П., Лукьянчикова Л. Г. Подземное захоронение промышленных сточных вод. М.: Недра, 1994. — 282 с.
  29. Н.С. Изучение физических свойств пористых сред. М.: Недра, 1970.-205 с.
  30. Гусейн-Заде М. А. Некоторые вопросы продвижения контура нефтеносности в неоднородном пласте. Подземная гидрогазодина-мика.//Труды МИНХ и ГП, вып. 33, 1961. с. 198−208.
  31. П.Д. Механика нефтяного пласта. Л., Гостоптехиздат, 1947.-452 с.
  32. В.Ф. Основные понятия вычислительной математики: Учеб. пособие для втузов. М.: Наука, 1977. — 127 с.
  33. Дэвис Джон С. Статистический анализ данных в геологии: В 2 кн.: Пер. с англ. -М.: Недра, 1990. 318 с.
  34. Д., Прад А. Теория возможностей: приложения к представлению знаний в информатике: Пер. с фр. М.: Радио и связь, 1990.-286 с.
  35. В.М., Зазовский А. Ф. Гидродинамика процессов повышения нефтеотдачи. М.: Недра, 1989. — 231 с.
  36. В.М., Харин В. Т., Юницкий С. А. Численные методы в нефтегазовых задачах. М.: Моск. ин-т нефти и газа им. И. М. Губкина, — 1990.-97 с.
  37. В.А. Особенности надсолевой гидрохимической толщи перми на территории Волгоградского Поволжья. «Сов. геология», 1971, № 2, с. 145−150.
  38. С.Н. Теория и проектирование разработки газовых и га-зоконденсатных месторождений: Учеб. пособие для вузов. М.: Недра, 1989.-333 с.
  39. С.Н., Лапук Б. Б. Проектирование и разработка газовых месторождений. М.: Недра, 1974. — 374 с.
  40. С.А., Шокин Ю. И. Юлдашев З.Х. Методы интервального анализа. Новосибирск, Наука, 1986. — 223 с.
  41. Н.В., Марон И. А. Вычислительная математика в примерах и задачах/Учеб, пособие для вузов. М.: Наука, 1972. -367 с.
  42. В.А., Некрасова М. А., Полищук С. Л. Геопургология: очистка геологической среды от загрязнений. М.: 1997. — 47 с.//Геоэкологические исследования и охрана недр: Обзор/ЗАО «Геоинформмарк».
  43. Ю.П., Закиров С. Н. Теория и проектирование разработки газовых и газоконденсатных месторождений: Учеб. для вузов. М.: Недра, 1981.-294 с.
  44. Ю.П., Закиров С. Н. Теория и проектирование разработки газовых и газоконденсатных месторождений: Учеб. для вузов. -М: Недра, 1981.-294 с.
  45. С.А. Исследование нагнетательных скважин. М. Гос-топтехиздат, 1956. — 58 с.
  46. Л.С. Собрание трудов в 6 т. Т. 2. Подземная гидрогазодинамика. М.: изд-во Академии Наук СССР, 1953. — 544 с.
  47. Л.С. Собрание трудов в 6 т. Т. 3. Нефтепромысловая механика. М.: изд-во Академии Наук СССР, 1955. — 679 с.
  48. Е.А., Мироненко В. А., Шестаков В. М. Численное моделирование геофильтрации. М.: Недра, 1988. — 227 с.
  49. Мак-Кракен Дэниэл Д., Дорн У. Численные методы и программирование на Фортране: Пер. с англ. М.: Мир, 1977. — 584 с.
  50. М. Течение однородной жидкости в пористой среде. -М.: Гостоптехиздат, 1949 г. 386 с.
  51. Минеральное сырье: Краткий справочник/под ред. В. П. Орлова. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1999. — 302 с.
  52. Е.Л. Исследования и прогнозные расчеты для охраны подземных вод. М.: Недра, 1967. — 124 с.
  53. В.А. Динамика подземных вод: Учебник для вузов. -М.: Недра, 1983.-357 с.
  54. В.А., Шестаков В. М. Основы гидромеханики. М.: Недра, 1974.-295 с.
  55. Многомерная и многокомпонентная фильтрация: Справ, посо-бие/С.Н. Закиров и др. М.: Недра, 1988. — 334 с.
  56. А.Х. Введение в методы возмущений: Пер. с англ. М.: Мир, 1984.-536 с.
  57. А.Х. Методы возмущений: Пер. с англ. М.: Мир, 1976. -455 с.
  58. Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации ОСР-97. Комплект карт и другие материалы для Строительных норм и правил СниП «Строительство в сейсмических районах». — М., Объединенный институт физики земли им. О. Ю. Шмидта. — 1998.
  59. С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981. — 206 с.
  60. Основы гидрогеологических расчетов/Ф.М. Бочевер, И.В. Гар-монов, А. В. Лебедев, В. М. Шестаков. М.: Недра, 1969. — 367 с.
  61. Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление для втузов, Т. 2.: Учеб. пособие для втузов. 13-е изд. — М.: Наука, 1985.-560 с.
  62. К.Е. и др. Теоретические основы и методика гидрогеологического прогноза загрязнения подземных вод. М.: Наука, 1990.- 191 с.
  63. Полубаринова-Кочина П. Я. Теория движения грунтовых вод. -М.: Гостехиздат, 1952. 676 с.
  64. A.M., Рассудов А. В. Захоронение жидких отходов в криолитозоне. М.: Недра, 1993. — 112 с.
  65. Разработка и эксплуатация нефтегазоконденсатных месторождений Прикаспия: Сб. науч. трудов/Отв. ред. В. Ф. Перепеличенко. Волгоград, ВолгоградНИПИнефть, 1990. — 167 с.
  66. Разработка и эксплуатация нефтяных, газовых и газоконденсат-ных месторождений: Учеб. для вузов/Ш.К. Гиматудинов, И.И. Ду-нюшкин, В. М. Зайцев и др. М.: Недра, 1988. — 302 с.
  67. Н.Ф. Начала экологических знаний. М.: изд-во МИ-ЭПУ, 1993.-350 с.
  68. Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.-637 с.
  69. А.А., Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука, 1978. — 590 с.
  70. Сводное экспертное заключение возможности проведения опытно-промышленной закачки промышленных сточных вод АО «Волжский оргсинтез» в глубокие водоносные горизонты/В.С. Зильберг, С. А. Модин, А. И. Рыбальченко и др. М., 1995.
  71. К.П. Геофизические методы разведки. Л., 1966.
  72. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений/Под. ред. Ш. К. Гиматудино-ва. М.: Недра, 1983. — 463 с.
  73. А.П. Подземная гидрогазодинамика. Уфа, Уфимскийнефт. ин-т., 1974. 224 с.
  74. Технико-экономическое обоснование на проведение геологоразведочных работ на Волжско-Быковском участке с целью поисков залежей бишофита. 1 этап/Г.Н. Кац, В. А. Ермаков. Волгоград, 1997.-33 с.
  75. Технология повышения нефтеотдачи пластов/Э.М. Халимов, Б. И. Леви, В. И. Дзюба, С. А. Пономарев. М.: Недра, 1984 — 271 с.
  76. А.Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики: Учебное пособие для университетов. М.: Наука, 1972. — 735 с.
  77. И.А. Подземная гидрогазодинамика: Учеб. для студ. нефтяных вузов и факультетов. М.: Гостоптехиздат, 1963, — 396 с.
  78. А.Н. Численные решения задач фильтрации в водонеф-тяных пластах. Казань, изд-во Казанского ун-та, 1982. — 208 с.
  79. A.M. Разработка и применение нечетких моделей и средств для принятия решений на начальных этапах проектирования: Дис. кандидата технических наук. Волгоград, 2000 г.
  80. М.И., Леви Б. И. Одномерная фильтрация несмешивающихся жидкостей. М.: Недра, 1970. — 156 с.
  81. М.И. Статистическая гидродинамика пористых сред.
  82. М.И. Фильтрационные течения в неоднородных средах. -М.: Гостоптехиздат, 1963.
  83. В.М. Динамика подземных вод. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979.-368 с.
  84. В.М., Кравченко И. П., Штенгелов Р. С. Практикум по динамике подземных вод. изд-во Московского гос. университета, 1987.-222 с.
  85. В.М. Теоретические модели переноса загрязнений в подземных водах//Научные основы изучения и охраны подземных вод. -М., 1989, 4.2.-164 с.
  86. Ю.И. Интервальный анализ. Новосибирск, Наука, 1981.-112с.
  87. В.Н. Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме. М. Гостоптехиздат, 1959. — 452 с.
  88. Н.И., Салех А.И.Ш., Сомов В. Ф., Булычев Г. А. Использование неочищенных подтоварных вод в нефтедобыче//Геология, разработка и эксплуатация нефтяных месторождений: сб. науч. трудов. Волгоград, ВолгоградНИПИнефть, 1995. — с. 250−257.
  89. , J. (1972). Dynamics of Fluids in Porous Media, American Elsevier, New York.
  90. , R.E. (1961). Flow of Fluids Through Porous Materials, Van Nostraud Reinhold, New York.
  91. Khalid, A. and Settari, A. (1979). Petroleum Reservoir Simulation, Applied Science Publishers ltd, London.
  92. , M. (1937). Flow of Homogeneous Fluids Through Porous Media, McGraw-Hill, New York.
  93. , M. (1949). Physical Principles of Oil Production, McGraw-Hill, New York.
  94. , A.E. (1974). Physics of Flow Trough Porous Media, 3rd
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!