摘要
二叠纪盆地的生产水（PW）管理面临着日益严格的注入限制、地震诱发问题的担忧以及不稳定的盐水处置（SWD）成本。同时，富含化学物质的生产水含有可溶性成分（如锂、硼和锶），如果盐水处置的回收效果和市场条件有利，这些成分可以带来经济价值。在此，我们开发了一个综合决策支持框架，该框架将（i）基于化学信息的替代模型（用于单元过程性能评估，包括回收率、出水质量以及能源/化学强度）与（ii）基于网络的分配模型相结合。该模型负责将生产水从源头经过预处理、可选处理和矿物回收模块（如脱盐和直接提取锂），最终输送到使用节点（有益再利用、水力压裂再利用、矿物回收/增值或二级处置）。这是一个筛选级别的演示，使用了公开可获得的化学成分百分比数据以及具有代表性的试点报告性能数据；它并非针对特定场地的设施设计，也不是为某运营商出具的可融资的技术经济分析（TEA）。优化目标是一个三目标问题：最大化预期净现值，最小化盐水处置量，并最小化注入风险指标R——同时需满足质量平衡、容量、质量和监管约束。通过蒙特卡洛情景抽样方法考虑了商品价格、回收率和运营成本的不确定性，从而得出帕累托最优的解决方案组合，量化了盈利能力与风险缓解之间的权衡。利用德克萨斯生产水联盟提供的特拉华盆地和米德兰盆地的生产水化学成分百分比数据，我们确定了锂的盈亏平衡浓度，并说明了碳酸锂当量价格和回收率如何影响矿物收入对盐水处置费用的抵消程度。通过比较不同类型的盐水基准（如Smackover地层和Salton Sea地热系统），突显了二叠纪盆地生产水中锂含量较低的特点，并强调了该工作流程在不同盐水类型间的适用性。所提出的框架为在不断变化的注入限制下进行设计矩阵规划提供了透明且可扩展的基础，有助于制定具有风险意识的生产水管理策略，从而降低对处置的依赖性并提高水资源的韧性。
