[发明专利]基于蒙特卡罗法模拟构建海油污染物减排运行成本的方法

说明书

本发明公开基于蒙特卡罗法模拟构建海油污染物减排运行成本的方法，该方法步骤包括：基于多组同类型已有海洋油田的运行数据，统计分析得出各油田废水中各类污染物浓度分布的取值范围；基于除油、气浮、过滤三阶段的不同工艺的处理量和各类污染物去除率的取值范围、分布函数，应用蒙特卡罗法，进行多次随机实验。计算各工艺和各阶段污染物的出水浓度；由各环节处理水量、进出水污染物浓度差计算污染物削减量，来分析海洋油田废水处理设施的污染物减排量和运行成本。基于废水处理稳定达标为限制条件的海洋油田污染物减排量最大和的油田废水处理成本最低，有利于实现海洋油田污染物处理的在线模拟和预测。

技术领域

本发明涉及废水处理减排工艺，具体涉及一种基于蒙特卡罗法模拟构建海油污染物减排运行成本的方法。

背景技术

与陆上废水处理相比，海上水处理具有流程短、闭式循环等特点，难度明显增大，水质水量等信息不能随时监控调整。同时废水处理系统包括除油、气浮、过滤等多个工艺环节，上下游相互制约，系统无法根据进水水质及时调整设备参数和药剂加入量。这些因素导致废水处理出水不能稳定达标，回注水水质波动大，影响回注过程及驱油效率，大幅度增加废水处理成本和降低采油效率。利用蒙特卡洛模拟方法构建基于废水处理稳定达标、污染物减排量最大、成本最低的油田废水处理最优技术路线，可以实现对海洋油田废水高效处理和节约成本。

发明内容

本发明针对基于我国海洋油田废水高效处理需求，通过对我国渤海油田废水处理技术现状调研分析，以废水处理稳定达标、提升处理效率、降低成本为目标，将海洋油田系统视为为不确定性随机系统，采用蒙特卡罗法，通过随机仿真和统计实验手段模拟海洋油田废水处理系统的运行，可获得海洋油田废水处理不同工艺的处理效率和运行成本，以期为我国海洋油田废水高效处理和回注驱油体系提供技术支撑。

本发明为构建油田废水处理除油、气浮、过滤各工艺段的污染减排量最大、污染物去除率最高和成本最低的预测评估模型。

本发明的技术方案为：基于蒙特卡罗法模拟构建海油污染物减排运行成本的方法，包括以下步骤：

假设海上油田废水处理设施进水水量和污染物浓度及污染物去除率为不确定性因素，以上因素具有日差异性且在取值范围内按一定分布类型随机取值。基于多组同类型已有海洋油田的运行数据，统计分析得出各油田废水中各类污染物浓度分布的取值范围。基于除油、气浮、过滤三阶段的不同工艺的处理量和各类污染物去除率的取值范围、分布函数，应用蒙特卡罗法，进行多次随机实验，每次随机实验过程为，在取值范围内，按照统计得出的概率分布类型，对油田产生废水量、污染物浓度及各工艺水处理技术污染物去除率随机抽样，抽样产生的随机数代表海洋油田废水处理设施一天的运行状态；计算各工艺和各阶段污染物的出水浓度；借助计算机系统，通过千万次随机抽样试验，产生千万组随机数，通过计算产生千万组各工艺和各阶段的污染物出水浓度；统计分析千万次随机试验结果，千万组末端污染物出水浓度达标值才得以输出，由各环节处理水量、进出水污染物浓度差计算污染物削减量，来分析海洋油田废水处理设施的污染物减排量和运行成本。

进一步，本发明具体步骤如下：

海洋油田废水处理分为除油、气浮、过滤三阶；

除油阶段包括四种工艺，气浮阶段包括两种工艺，过滤阶段包括七种工艺，三阶段不同工艺类型分别用j,k,p表示；

经调研得出设备进口污水的含油浓度c、进水流量Q和石油去除率R的数值范围，进行蒙特卡洛随机抽样，抽样值进行如下公式计算；

步骤一：除油阶段除油工艺j的污水处理效率

进口含油量c_0,j,i、石油去除率R_1,j,i、流量Q_1,j,i为蒙特卡洛第i次的抽样值，计算可求出：工艺出口含油量为c_1,j,i，石油削减量M_1,j,i，除油阶段出口含油量为c_1,i