[发明专利]一种基于井下红外光谱的气油比测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于井下红外光谱的气油比测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：放置井下红外光谱装置

将红外光谱装置放入到油井中，用来获取地层流体；

步骤二：获取地层流体

通过红外光谱装置测量水、甲烷、原油的红外光谱数据，利用算法光谱数据降低至零降低地层流体折射和反射的误差；

步骤三：井下光谱数据导出

导出井下光谱数据，并利用甲烷和原油以及水的红外光谱数据建立油、气、水的光谱数据库；

步骤四：井下光谱数据进行平滑滤波

利用导数和平滑滤波对井下光谱数据去噪，以消除井下光谱数据的噪声和背景干扰；

步骤五：井下光谱数据多元散射校正

利用多元散射校正消除漫反射和散射对井下光谱数据的影响；

步骤六：获取映射矩阵

对已经预处理过的光谱数据进行归一化处理，针对油、气、水三个波段的光密度数据进行归一化，然后再利用归一化处理后的光谱数据和测量所得的温度和压力获得映射矩阵；

步骤七：获取实时相对浓度

通过测量的光谱数据在投影到映射矩阵中，并计算得出各组分的相对含量；

步骤八：计算气油比

通过测量井下的温度和压力，以及光谱数据进行PLS回归分析，以降低温度和压力对气油比测量的影响，获得精确的气油比数据，基于映射矩阵获得各组分的相对浓度进而对气油比进行定量计算；

在所述步骤六中，光谱数据归一化处理步骤为：

步骤一：对光密度进行归一化

其中：i是指gas、h₂o、oil，x指待测组分；

步骤二：将归一化的光谱数据集通过PLS回归分析建立映射矩阵

其中：B为映射矩阵，输出y₁,y₂,y₃分别是指气、水、油的相对浓度，x_t和x_p是指地层温度和压力；Xoil、Xgas、Xh₂o分别是油、气、水的红外光谱数据；利用处理后的光谱数据和测量所得的温度和压力获得映射矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于井下红外光谱的气油比测量方法，其特征在于，在步骤五中，井下光谱数据多元散射校正公式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于井下红外光谱的气油比测量方法，其特征在于，映射矩阵通过PLS回归分析计算所得

max{Cov(t₁,u₁)}＝masE₀w₁,F₀c₁

其中w₁、v₁均为单位向量，t₁、u₁是为了提取X矩阵和Y矩阵的变异信息，Max{Cov(t₁，u₁)}为最大协方差，通过最大协方差求得W₁、V₁单位向量。

4.根据权利要求1所述的一种基于井下红外光谱的气油比测量装置，其特征在于：包括有近红外光谱的光源(1)、光电探测器(2)、流体管道(3)以及与光电探测器相连接的处理器，所述光电探测器(2)用来探测近红外光谱，所述光源(1)和光电探测器(2)之间设置有垂直放置的流体管道(3)，并在所述流体管道(3)上设置有反向准直镜(4)和蓝宝石窗口(5)，所述光电探测器(2)的前面设置有聚焦镜(6)，由所述光源(1)经过正向准直镜(7)发出光束，光束通过反向准直镜(4)和蓝宝石窗口(5)进入流体管道(3)，然后再通过聚焦镜(6)进入光电探测器(2)。

5.根据权利要求4所述的一种基于井下红外光谱的气油比测量装置，其特征在于：所述光源(1)发射出三束不同波数的光，所述光电探测器(2)设置有两个，三束光的光纤首先合为一个光纤，然后再分开为两个光纤，其中一个光纤的光通过反向准直镜和蓝宝石窗口进入到流体管道(3)，另一个光纤的光直接进入探测器(2)中。

6.根据权利要求5所述的一种基于井下红外光谱的气油比测量装置，其特征在于：所述三束不同波数的光的光源分别为1650nm、1725nm、3450的红外光源。