Математическое моделирование обратных задач физической химии на основе параллельных вычислений

• Автор: Линд, Юлия Борисовна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 179 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Технологии параллельных вычислений при моделировании сложных физико-химических процессов

1.1.1 Проблематика параллельных вычислений

1.1.2 Архитектура параллельных систем

1.1.3 Суперкомпьютеры и распределенные вычислительные среды

1.1.4 Взаимодействие между параллельными процессами

при помощи передачи сообщений

1.1.5 Методы распараллеливания при решении прикладных задач

1.1.6 Анализ эффективности параллельных вычислений

1.2 Вопросы математического моделирования сложных реакций металлокомплексного катализа
1.2.1 Математическое описание реакции - система дифференциальных уравнений
1.2.2 Прямая и обратная кинетические задачи
1.2.3 Реакция гидроалюминирования олефинов
1.3 Математическое моделирование и оперативное управление технологическими параметрами буровых растворов (БР)
1.3.1 Вопросы проектирования БР и управления их свойствами
1.3.2 Планирование эксперимента при проектировании БР
1.3.3 Регрессионный анализ при математическом моделировании технологических параметров БР
1.4 Базы данных для обработки экспериментального материала
Выводы по главе
2 ПРИМЕНЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ К РЕШЕНИЮ СЛОЖНЫХ ЗАДАЧ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ И БУРОВОЙ ТЕХ

нологии
2.1 Методы распараллеливания при решении задач химической кинетики и буровой технологии
2.2 Распараллеливание по экспериментальной базе
2.3 Выявление внутреннего параллелизма задачи
2.4 Распараллеливание численного метода решения обратной задачи
2.5 Расчет ускорения и эффективности параллельных программ
Выводы по главе
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЗАДАЧ ПОСТРОЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕАКЦИИ ГИДРОАЛЮМИНИРОВАНИЯ ОЛЕФИНОВ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ БУРОВЫХ РАСТВ ОРОВ
3.1 Математическое описание детализированных частных реакций гидроалюминирования олефинов
3.1.1 Кинетические уравнения и стехиометрическая матрица частных реакций
3.1.2 Системы дифференциальных уравнений, описывающие процесс
3.2 Математическое моделирование и оперативное управление технологическими параметрами полисахаридных буровых растворов
3.2.1 Постановка эксперимента по определению технологических параметров полисахаридных буровых растворов
3.2.2 Математическое описание свойств полисахаридных буровых растворов
Выводы по главе
4 БАЗЫ ДАННЫХ И АЛГОРИТМЫ
4.1 Структура баз данных
4.2 Методы и алгоритмы решения прямой и обратной задач
Выводы по главе
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА И ОС

НОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ОБЪЕКТУ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Построение кинетической модели частных реакций гидроалю-минирования олефинов
5.2 Оптимизация состава и управление технологическими параметрами полисахаридных буровых растворов
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Блок-схема программного комплекса С1с1гоа1 по расчету кинетических параметров для построения частной кинетической схемы реакции гидроалюминирования олефинов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Блок-схема программного комплекса Орйш для оптимизации состава и управления технологическими параметрами полисахаридных буровых растворов
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Листинг программного комплекса 01бгоа1 по расчету кинетических параметров для построения частной кинетической схемы реакции гидроалюминирования олефинов
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Листинг программного комплекса Орйш для оптимизации состава и управления технологическими параметрами полисахаридных буровых растворов
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Акт внедрения программного комплекса 01с1гоа1 по расчету кинетических параметров для построения частной кинетической схемы реакции гидроалюминирования олефинов в работу лабораторий ИНК РАН
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Справка о внедрении программного комплекса Орйт по оптимизации состава и управлению технологическими параметрами полисахаридных буровых растворов в работу лабораторий ООО «Баш-нефть-Геопроект»

геологических условий, применение которых способствовало бы увеличению механической скорости проходки при минимальных затратах химических реагентов на приготовление и регулирование их показателей [82]. К таким растворам относятся полисахаридные безглинистые буровые растворы [83]. В лаборатории промывочных жидкостей ООО «Башнефть-Геопроект» производится разработка новых составов полисахаридных буровых растворов, обеспечивающих качественное вскрытие продуктивных горизонтов с сохранением естественной проницаемости призабойной зоны пласта [84-87].
В настоящее время получение и поддержание проектных технологических параметров буровых растворов носит, как правило, эмпирический характер [87]. Это вызвано тем, что характерной особенностью процесса проектирования промывочных жидкостей является необходимость варьирования достаточно большого числа входных факторов, при этом степень влияния многих из них на показатели свойств раствора нередко зависят от величины и уровня остальных факторов [88]. Кроме того, свойства бурового раствора претерпевают значительные изменения в процессе эксплуатации за счет попадания в него многообразных примесей в виде пластовых флюидов и тонкодисперсных горных пород, что приводит к различным физико-химическим превращениям. Учесть все эти факторы при проектировании раствора не представляется возможным.
Эффективное решение данной проблемы состоит в решении обратной задачи - определения состава раствора по его технологическим параметрам, которое возможно только на основе адекватной математической модели свойств бурового раствора. Таким образом, компьютерная реализация поставленной задачи включает два этапа [88]:
1. Оптимизация состава раствора при его проектировании путем построения на основе экспериментальной базы математической модели зависимости технологических параметров раствора от его состава.