CC BY
36
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Филипп Пек. Оценка рисков в Донецком бассейне. — Работа в рамках инициативы БМУ8БС.
2. Шехурдин В.К. Горное дело. — М.: Недра, 1978.
3. Букринский В.А., Орлова Г.В. Сдвижение горных пород и земной поверхности при подземных выработках.— М.: Недра, 1984.
4. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механические процессы в породных массивах. — М.: Недра, 1986.
УДК 622.271:622.272 © В.И. Александрова, 2011
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ
Приведено описание структуры и механизма реализации имитационной модели производства и потребления МСР. Результаты моделирования показали необходимость глубокой переработки МСР для получения наибольшего дохода от реализации полученных продуктов.
Ключевые слова: имитационное моделирование, производство и потребление, минерально-сырьевые ресурсы, ГИС-технологии, композитные модели.
Имитационное моделирование производства и потребления минерально-сырьевых ресурсов (МСР) с использованием различных вариантов стратегий похоже на моделирование в системах массового обслуживания (СМО), но отличается [1,2] тем, что в данном случае обслуживание одной заявки (со своими количественными и качественными характеристиками) в соответствующем аппарате (приборе) 1-й стадии переработки порождает несколько новых заявок (каждая со своими индивидуальными характеристиками). Каждая из этих вторичных заявок перемещается в пространстве к следующему определенному аппарату (прибору) обслуживания 2-й стадии, который вновь порождает группу новых разнородных заявок и т.д. до конечного потребления (об-
служивания) заявок конечной стадии (рис.1). Такое сложное каскадное с размножением заявок моделирование связано с тем, при переработке минерально-сырьевых ресурсов (в нашем случае — нефти) производится и потребляется множество продуктов, каждая порция которых может идти с определенной долей вероятности по разным направлениям поставки на НПЗ, НХЗ или конкретному потребителю [3—5]. При этом следует учитывать расстояния: между месторождениями МСР и НПЗ или потребителями, НПЗ и НХЗ, НХЗ и потребителями; а также способ транспортирования сырья или продуктов переработки и характеристики локальных транспортных систем. Для решения последней задачи используются ГИС-технологии, позволяющие в унифицированном виде представить процессы транспортирования сырья или продуктов переработки как перемещение дискретных капсул с порцией сырья или продукта определенной массы от одного прибора обслуживания к другому в течение вероятностно определенного промежутка времени.
Для реализации этой композитной модели были созданы совокупности попроцессных моделей переработки МСР и реализации полученных продуктов. При составлении этих моделей выявлена особенность, что нет прямого переноса всей массы получаемых продуктов в одном направлении. В чистом виде теория массового обслуживания применена не может быть, так как каждый входной продукт будет порождать в соответствии с используемой технологией переработки определенное множество субпродуктов (каждый со своей массовой долей и соответствующими характеристиками). К примеру, из определенного количества нефти (100 %) можно получить [2]: бензин (45 %), дизельное топливо (20 %), керосин авиационный (12 %), мазут (5 %), масла (1,5 %), битумы (2,5 %), кокс нефтяной (5 %) и другие продуты (8,5 %), а также понести потери при переработке (0,5 %). Для сведения таких моделей в многокомпонентную модель (рис. 1) описаны связи (перемещения капсул) между типами производства (приборами обслуживания) и потребителями на внутреннем и внешнем рынках, разработаны правила и ограничения аппарата имитационного моделирования.
Модель включает шесть типов приборов обслуживания:
• месторождения (активный прибор обслуживания);
Рис. 1. Имитационная модель процессов переработки минеральных ресурсов и реализации полученных продуктов
• система трубопроводов (транспортный прибор обслуживания);
• НПЗ (активный прибор обслуживания);
• транспортная система 2 (транспортный прибор обслуживания);
• НХЗ (активный прибор обслуживания);
• транспортная система 3 (транспортный прибор обслуживания).
Все приборы обслуживания как активные, так и транспортные имеют определенное количество входов и выходов. В каждом классе активных приборов имеется определенное количество подмножеств входов (по типам принимаемых на переработку продуктов) и подмножеств выходов (по типам производимых продуктов). Каждое подмножество входов состоит из количества входов, равного количеству путей поступления в этот прибор определенного типа поступающих продуктов или сырья. Каждое подмножество выходов состоит из количества выходов, равного количеству путей отправления из этого прибора определенного типа вырабатываемых продуктов. В каждой транспортной системе число входов равно числу приборов, из которых отбираются исходящие заявки (капсулы). Тип выходного продукта каждой такой заявки является параметром содержимого соответствующей капсулы, логика выбора маршрута перемещения каждой капсулы и определение времени её нахождения в пути определяются с применением ГИС-технологий. Такая система имеет три под-
множества выходов: выход ресурса на экспорт — EX, на внутреннюю продажу — SL и для дальнейшей переработки. Количество выходов (Out) у каждого подмножества транспортной системы может быть столько, сколько задано потребителей соответствующего типа продукта.
Каждый активный и транспортный прибор обслуживания обладает своими индивидуальными характеристиками и параметрами.
На первом этапе моделирования с любого месторождения (WorkField) можно осуществить порционный переход продуктов (нефть, газоконденсат) на любой НПЗ (ServerN) или к потреби-телю(ЕХ или SL)через транспортную систему (Tubel). На выходе месторождения формируются порции сырой нефти (добыча за смену).
Капсула с порцией нефти описывается такими параметрами: сменный объем добычи, время начала движения от месторождения, время прихода к активным приборам обслуживания. В нашей системе, время перемещения ресурса определяется с помощью генератора с логнормальным законом распределения.
Также введен дополнительный контейнер (MBox 1), который собирает порции продуктов (с ServerN) и осуществляет перевозку промпродуктов (в Tube 2). Это позволяет делать наш процесс более реальным. Политику и механизм настройки системы можем менять, в зависимости от интересующего результата.
Программа реализует имитационную модель добычи и переработки нефти с горизонтом планирования 1 год. В ней предусмотрено, что с любого Месторождения можно осуществить переход на любой НПЗ через транспортную систему (нефтепроводы). После выхода из определенного нефтепровода порция ресурса попадает к потребителю, которым может быть НПЗ или точка продажи. Таким же образом продукты переработки из НПЗ распределяется среди потребителей — НХЗ и продажей. Выходные продукты НХЗ распределяются между потребителями, входящими в группы «экспорт» и «продажа внутри России». Нефть и нефтепродукты передаются в системе порционно, размер порции зависит от типа продукта и прибора обслуживания, которому должен предназначается продукт. В данной реализации программы моделирования включены следующие массивы МСР и продуктов:
#define OIL_0 1 // Нефть
#define OIL_1_2 12 // Дизельное топливо
#define OIL_1_4 14 // Судовое топливо
#define OIL_1_6 16 // Вакуумный газойль
#define OIL_1_8 18 // Мазут #define OIL_1_10 20 // Масла #define OIL_1_12 22 // Прочие
#define OIL_2_2 102 // Сульфат аммония
#define OIL_2_3 103 // Фенол
#define OIL_2_6 106 // Ацетон
#define OIL_2_8 108 // Альфа-метилстирол
#define OIL_2_10 110 // Мети-лакрилат
#define OIL_2_12 112 // Цианид натрия
#define OIL_2_14 114 // Полиэтилен
#define OIL_2_16 116 // Пропилен
#define OIL_2_18 118 // Бензол
#define OIL_2_20 120 // Тяжелое жидкое топливо
#define ОІЬ_і_і 11 // Бензин автомобильный #define ОІЬ_1_3 13 // Реактивное топливо
#define ОІЬ_1_5 15 // Печное топливо
#define ОІЬ_1_7 17 // Бензин технологический #define ОІЬ_1_9 19 // Битум #define ОІЬ_1_11 21 // Кокс #define ОІЬ_2_1 101 // Нитрил акриловой кислоты #define ОІЬ_2_4 104 // Метилметакрилат
#define ОІЬ_2_5 105 // Синтетическое волокно #define ОІЬ_2_7 107 // Ацетонитрил
#define ОІЬ_2_9 109 // Изопро-пилбензол
#define ОІЬ_2_11 111 // Ацетон-циангидрин
#define ОІЬ_2_13 113 // ПАНжгутик
#define ОІЬ_2_15 115 // Жидкие фракции пиролиза #define ОІЬ_2_17 117 // Полипропилен
#define ОІЬ_2_19 119 // Винил-ацетат
#define ОІЬ_2_21 121 // Прочее
Было осуществлено имитационное моделирование нескольких вариантов (стратегий) добычи и переработки энергетического топлива. Первая отражает существующую тенденцию к поставкам большей части сырой нефти на экспорт (рис. 2, а); вторая — достижение максимальной загрузки имеющихся НПЗ; третья — осуществление глубокой переработки нефтепродуктов
на НХЗ (рис. 2, в). На рис. 2, г представлена общая схема распределения объемов и стоимости реализации МСР и продуктов его переработки.
feOilTrack
Н еФти продано: 6072560 Нефти экспортировано: 39575800 Нефтепродуктов продано: 17345676 Нефтепродуктов экспортировано: 25683444 Нефтехимии продано: 626331 Нефтехимии экспортировано: 208777
Экспорт нефти (в %):
44
58
Экспорт нефтепродуктов (в %}\ Экспорт нефтехимии (в %\ |25
Calc
Close
Нефти продано: 18664860 Нефти экспортировано: 26983500 Нефтепродуктов продано: 14245950 Нефтепродуктов экспортировано: 28783170 Нефтехимии продано: 584576 Нефтехимии экспортировано: 250533
Экспорт нефти (в %). 30
Экспорт нефтепродуктов (в %): Экспорт нефтехимии (в %):
65
30
Calc
Close
Л- OilTrack
Нефти продано: 27659360 Нефти экспортировано: 17989000 Нефтепродуктов продано: 7603680 Нефтепродуктов экспортировано: 35425440 Нефтехимии продано: 417554 Нефтехимии экспортировано: 417554
Экспорт нефти (в %)\
Экспорт нефтепродуктов (в %). Экспорт нефтехимии (в %)\
20
80
50
Calc
Close
в в Рис. 2 -стратегии потребления МСР и продуктов их переработки
б
а
Рис. 3. Минерально-экономическая диаграмма добычи и переработки энергетического минерального ресурса
Результаты моделирования показывают, что:
Первая стратегия — статьи годового дохода при нынешней стратегии Компании ЛУКОЙЛ, когда большую часть добываемого сырья передается на экспорт, а меньшая — на следующие уровни переработки;
Вторая стратегия — годовой доход в случае снижения экспортных продаж и повышения глубины переработки на НПЗ;
Третья стратегия — годовой доход при максимальном отказе от экспорта (почти в два раза) и при максимальном увеличении выпуска продукции нефтеперерабатывающего и нефтехимического производств.
Из диаграммы (рис. 3)видно, что третья стратегия значительно улучшила бы экономическое положение страны в целом. С экономической точки зрения видно, что малое количество минерального ресурса на высокой стадии его обработки обладает значительным экономическим потенциалом. Даже минимальная переработка минерального ресурса значительно повышает его стоимость, что, в конечном счете, влечет за собой существенное повышение главного экономического показателя страны — ВВП.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александрова В.И. Моделирование и Гис-технологии. — М.: ГИАБ. — ОВ 6. — 2011. — С. 34—44.
2. Александрова В.И. Вопрос вторичной переработки нефти в России. — М.: ГИАБ. — ОВ 6. — 2011. — С. 45—50.
3. Басниев К.С. Энциклопедия газовой промышленности — М.: Твант, 1994. — 684 с
4. Кокотчикова Е.Н. «Макроэкономическое значение нефтегазового комплекса в экономике России». — М.: ГАНГ, 1996.
5. Леффлер У.Л. Переработка нефти /Перевод: З.П. Свитанько/. — М.: Мир, 2004. — 224 с.
СОДЕРЖАНИЕ
Пасечник И.А.
Моделирование антропогенных изменений горного массива
на основе ГИС-технологий...................................3
Александрова В.И.
Имитационная модель производства и потребления минерально-сырьевых ресурсов..............................10
CONTENT
Pasechnik I.A.
Modeling of rock mass weakened cleansing formulation based
on GIS systems............................................................3
The reasons because of which the actual development of GIS systems and the role of GIS systems in the mines today. Reasons for the need to develop a dynamic model of rock mass deformation. Called principles of the mathematical model of stress-strain of rock.Named a number of factors affecting the deformation of the rock forma-tions.Shows the distinctive features of the development.
Keywords:geographic information systems, finite element method, modeling of mountain ranges, the deformation of layers, weak formulation, subsidence of the soil, the collapse of the main roof and the false, the coal mines.
