[发明专利]一种应用于原位多组分录井气体红外光谱的定量分析方法

说明书

本发明属于录井气体分析应用，涉及一种应用于原位多组分录井气体红外光谱的定量分析方法。该方法通过分析录井气体的傅里叶红外光谱，建立基于遗传算法和径向基神经网络的预测模型，通过模型对原位录井气体进行分析，得出录井气体成分及其含量，实现快速分析岩屑含油情况，判断当前钻井深度含气量。本发明所设计的一种应用于原位多组分录井气体红外光谱的定量分析方法，优于传统的色谱分析方法，能快速、实时分析，得出结论，更加有效、快捷。

技术领域

本发明涉及一种应用于原位多组分录井气体红外光谱的定量分析方法，更具体的说，本发明涉及一种能够用于原位多组分录井气体中单值气体的定量分析方法，通过建立分红外光谱的分解模型，可以实现对原位多组分录井气体中单值气体浓度的确定。

背景技术

录井气体检测以气相色谱技术为代表，近几十年来在油气勘探开发中发挥了重要作用，但周期性检测、附属设备较多、仅能检测烃类气体是该技术广泛应用的瓶颈。近年来国外的公司及科研机构在开发气相色谱仪的替代产品，其中质谱技术、色谱-质谱联用技术逐渐应用到录井气体检测中。色谱法是一种分离技术，主要是利用物质的沸点、极性、及吸附性质的差异来实现混合物的分离。待分析样品被载气(流动相)带入色谱柱，由于样品中各组分的沸点、极性或吸附性能不同，每种组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。由于载气是流动的，样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附，结果是在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。当组分流出色谱柱后立即进入检测器，检测器将样品组分的相关信息(浓度或量)转变为电信号，信号经放大在记录仪记录下来，就得到了色谱图。色谱法可分为气相色谱法和液相色谱法两种。随钻气体检测使用的是气相色谱法。

原位多组分录井气体红外光谱的定量分析方法的基础是朗伯比尔定律。由于朗伯比尔定律是在理想情况下得出的，气体对红外光的吸收并非严格遵循此定律。而且，各种气体在红外光谱波段有多个吸收峰，当样品中含有多种气体成分的时候，气体的吸收峰可能会重叠，使得光谱变得十分复杂。故在寻求气体红外光谱数据与气体种类或气体红外光谱数据与气体浓度之间的对应关系时，需要采取各种合理模型以提高分析精度和准确率。为了解决气体的吸收峰可能会重叠，使得光谱模型求解难以实现，对录井气体中各成分定量分析难以实现，本发明基于遗传算法和径向基神经网络，设计了一种新的原位多组分录井气体红外光谱的定量分析方法。

发明内容

本发明提供一种原位多组分录井气体红外光谱的定量分析方法，该方法能够应用于钻井液随钻气体检测技术(也称气测录井)中，可以快速分析岩屑含油情况。

所述的基于原位多组分录井气体红外光谱的定量分析法的硬件系统包括：

用于采集数据的红外光谱仪装置，所述的红外光谱仪装置的型号为BRUKER公司的中红外光谱仪(alpha)；

用于气体样本制造、模型预测矫正的录井气体混合处理器一台；

用于数据处理以及分析的计算机一台；

用于放置红外光谱仪、气体混合处理器以及嵌入式控制系统的机箱一台；

本发明所设计的原位多组分录井气体定量分析方法，其实现过程是：

步骤1：利用录井气体分析仪获得录井气体红外吸收谱线，如图1所示，选择[λ₁，λ₂]谱区进行预处理，所述的λ₁是选择谱区的起始点，所述的λ₂是选择谱区的终止点；

光谱数据预处理。整个光谱的谱区4000～800cm-1(1553个数据点)具有较高的信噪比，有用的谱区较少，如图1所示。为了是建立的模型准确，使用BRUKER公司的OPUS 7.5软件，对光谱数据进行处理。第一步，对光谱数据进行剪切，选取有用谱区3250～2750cm-1(245个数据点)，如图2所示。第二步，对剪切完的数据进行基线矫正。