Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University69411610.18822/byusu20250478-86Mathematical modeling and information technologyМатематическое моделирование и информационные технологииResearch ArticleOptimization of techno-economic parameters of a plant for hydromineral raw material extraction from oilfield produced water using Monte Carlo simulation modelingОптимизация технико-экономических параметров установки для извлечения гидроминерального сырья из подтоварной воды с помощью имитационного моделирования методом Монте-КарлоNekrasovAlexsey V.НекрасовАлексей Владимирович
Russian Federation

Candidate of Economics, Associate Professor Department of Oil and Gas Engineering, Faculty of Ecology and Engineering

кандидат экономических наук, доцент кафедры нефтегазового дела факультета экологии и инжиниринга

aleksey.nekrasov.1974@mail.ruSolovevAleksey A.СоловьевАлексей Алексеевич
Russian Federation

Senior Lecturer Department of Oil and Gas Engineering, Faculty of Ecology and Engineering

старший преподаватель кафедры нефтегазового дела факультета экологии и инжиниринга

alexthecat@mail.ruNizhnevartovsk State UniversityНижневартовский государственный университет3012202521478862310202514112025Copyright ©; 2025, Yugra State UniversityCopyright ©; 2025, Югорский государственный университет2025Yugra State UniversityЮгорский государственный университетhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/694116

Subject of research: optimization through mathematical modeling and the development of a software product for selecting the techno-economic parameters of an installation designed for the integrated extraction of hydromineral raw materials from produced water of oil and gas fields.

Purpose of research: to develop a methodology for selecting the optimal configuration of a hydromineral extraction installation based on simulation modeling and the analysis of profitability and risk under stochastic fluctuations of technological and market factors.

Methods of research: the study employs a set of methods of systems analysis, stochastic modeling, and multicriteria optimization. The main tool is Monte Carlo simulation, which makes it possible to account for the random nature of technological and economic parameters. Efficiency is evaluated using the expected profit and its variance as a measure of risk, while rational solutions are selected according to the principles of Pareto optimality.

Object of research: the techno-economic parameters of an installation for the integrated extraction of hydromineral raw materials from produced water.

Research findings: a structural framework of a simulation model has been developed that enables statistical evaluation of techno-economic indicators and identification of the most efficient alternatives among multiple configurations of installations for the integrated extraction of hydromineral raw materials from produced water. It has been established that the use of multi-element extraction schemes reduces the variance of profit while maintaining profitability. The results of the study represent a preparatory stage and provide the methodological foundation for the subsequent development of a software system for optimizing the configuration of installations for the integrated extraction of hydromineral raw materials.

Предмет исследования: оптимизация путем математического моделирования и создания программного продукта для подбора технико-экономических параметров установки комплексного извлечения гидроминерального сырья из подтоварной воды нефтегазовых месторождений.

Цель исследования: создание методики выбора оптимальной конфигурации установки для извлечения гидроминерального сырья на основе имитационного моделирования и анализа прибыльности и риска в условиях стохастических колебаний технологических и рыночных факторов.

Методы исследования: в работе применен комплекс методов системного анализа, стохастического моделирования и многокритериальной оптимизации. Основным инструментом служит имитационное моделирование методом Монте-Карло, позволяющее учитывать случайный характер технологических и экономических параметров. Для оценки эффективности использованы показатели ожидаемой прибыли и дисперсии как меры риска, а для выбора рациональных решений – принципы парето-оптимальности.

Объект исследования: технико-экономические параметры установки для комплексного извлечения гидроминерального сырья из подтоварной воды.

Основные результаты исследования: разработана структура имитационной модели, позволяющая проводить статистическую оценку технико-экономических показателей и определять наиболее эффективные варианты из множества альтернативных конфигураций установки для комплексного извлечения гидроминерального сырья из подтоварной воды. Установлено, что использование многоэлементных схем извлечения обеспечивает снижение дисперсии прибыли при сохранении рентабельности. Результаты исследования формируют подготовительный этап и методологическую основу для последующего построения программного комплекса оптимизации конфигурации установок комплексного извлечения гидроминерального сырья.

simulation modelingMonte Carlo methodPareto optimizationmulticriteria analysisstochastic modelcomputational experimenttechno-economic optimizationhydromineral raw materialssoftware implementationefficiency modelingимитационное моделированиеметод Монте-Карлопарето-оптимизациямногокритериальный анализстохастическая модельвычислительный эксперименттехнико-экономическая оптимизациягидроминеральное сырьепрограммная реализациямоделирование эффективностиАктуальные вопросы освоения гидроминерального сырья в качестве попутно добываемого полезного ископаемого при разработке нефтяных месторождений / А. А. Гудкова, Е. А. Савельева, В. В. Касаткин, И. Ю. Белкин // Недропользование XXI век. – 2019. – № 6. – С. 70–75.Атаева, Б. Возможность извлечения полезных элементов из подземных гидроминеральных вод / Б. Атаева, Х. Атаев // Мировая экономика и бизнес-администрирование : сборник материалов и докладов XX Международного научно-практического семинара (Минск, 02–03 октября 2024 г.). – Минск : Четыре четверти, 2024. – С. 212–215.Бандалетова, А. А. Извлечение лития из попутных вод на примере Оренбургского НГКМ / А. А. Бандалетова, А. Ю. Гаврилов, Е. В. Галин // PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. – 2021. – Т. 6, №. 1. – С. 29–32.Бураков, Ю. Г. Совместное освоение углеводородного и гидроминерального сырья на месторождениях нефти и газа / Ю. Г. Бураков // Вести газовой науки. – 2014. – № 4 (20). – С. 59–68.Ершакова, Л. В. Анализ возможности экстракционного извлечения йода при промышленной переработке сырья / Л. В. Ершакова, А. Д. Степанов, П. А. Пономарева // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры : материалы Всероссийской научно-методической конференции (Оренбург, 01–03 февраля 2024 г.). – Оренбург : Оренбургский государственный университет, 2024. – С. 4824–4827.Кленси, К. Дж. Моделирование рынка: как спрогнозировать успех нового продукта / К. Дж. Кленси. – Москва : Вершина, 2007. – 272 с.Колесень, Н. А. Оценка перспектив извлечения ценных элементов из гидроминерального сырья в Восточной Сибири / Н. А. Колесень // Нефтяная смена. Энергия будущего! : материалы IX Всероссийской научно-практической конференции (Красноярск, 06 мая 2023 г.). – Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2023. – С. 92–93.Некрасов, А. В. Рыночный потенциал как инструмент управления региональными полиграфическими предприятиями : диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук : 08.00.05. – Омск, 2009. – 158 с.Об утверждении Стратегии развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации до 2050 года : распоряжение Правительства РФ от 11 июля 2024 г. № 1838-р // КонсультантПлюс. – URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_481663/ (дата обращения: 20.09.2025).Патент 2132819 Российская Федерация, МПК С02F 1/04, С01В 7/19, 7/14, С01D 3/06. Способ комплексной переработки гидроминерального сырья : № 96116488/03 : заявл. 09.10.1996 : опубл. 10.07.1999 / Жилин А. Г., Иштеряков А. Д., Аминов К. Х., Ксензенков В. И. – 5 с.Патент 2523318 Российская Федерация, МПК E21B 43/14 (2006.01). Способ разработки совместно залегающих углеводородов и гидроминерального сырья многопластового месторождения : № 2013109323/03 : заявл. 01.03.2013 : опубл. 20.07.2014 / Темиров В. Г., Саркаров Р. А., Селезнев В. В. – 8 с.Патент 2751948 Российская Федерация, МПК C22B 26/12 (2006.01). Способ переработки гидроминерального литийсодержащего сырья : № 2020117126 : заявл. 28.05.2020 : опубл. 21.07.2021 / Кондруцкий Д. А., Гаджиев Г. Р. – 7 с.Патент № 2148159 Российская Федерация, МПК Е21 В43/20 : № 98109123/03 : заявл. 20.05.1998 : опубл. 27.04.2000 / Галлеев Р. Г., Тахаутдинов Ш. Ф., Хисамов Р. С. [и др.] ; заявитель АО «Татьнефть». – 6 с.Селективное извлечение лития из минерального, гидроминерального и вторичного сырья / А. Ю. Цивадзе, В. Е. Баулин, Г. В. Костикова, А. А. Бездомников // Вестник Российской академии наук. – 2023. – Т. 93, № 7. – С. 623–630.Rare Earth Metals Market = Анализ мирового рынка редкоземельных металлов // Research Nester. – URL: https://www.researchnester.com/ru/reports/rare-earth-metals-market/5142 (date of applocation: 20.09.2025).