[发明专利]一种利用电子鼻对油页岩裂解过程中成熟度的识别方法

说明书

一种利用电子鼻对油页岩裂解过程中成熟度的识别方法属矿物检测技术领域，本发明首先建立电子鼻嗅觉指纹信息与用于成熟度评定的关键指标——镜质体反射率(RO)的相关模型，然后验证所建模型的准确、可行性。模型建立包括：配备电子鼻；电子鼻持续检测裂解气获得气味指纹；对气味数据进行分割并使用标准方法测定RO；对数据进行特征提取；使用均衡策略和集成学习建立阶段分类模型；在分类基础上使用随机森林建立RO精准预测模型。模型测试包括：电子鼻检测气味；数据特征提取；使用分类模型输出阶段分类结果；使用回归模型精准预测阶段二的RO值。本发明易操作、快速省时、成本低，且能实现实时监测，有效指导油页岩的采油生产。

技术领域

本发明属矿物检测技术领域，具体涉及一种利用电子鼻对油页岩裂解过程中成熟度的识别方法。

背景技术

油页岩被公认为常规油气的首选后备能源，绿色高效的油页岩原位转化技术是油页岩资源大规模开发的发展方向。精确的传热和适当的加热条件对于最大限度地提高原油产量至关重要，温度过高或加热温度不足将导致开采成本高、资源利用率低。油页岩的热解产物与加热温度和加热时间有关，但油页岩中有机质的不均匀性和传热差异使加热过程难以控制。因此，油页岩地下原位裂解过程中对油页岩成熟度进行实时快速识别，有利于快速校正加热过程，提高油气采收率。

现有测定油页岩成熟度的方法主要是直接测量岩石镜质体反射率(RO)。针对RO对于镜质体稀少的页岩不适用的限制，可以通过太赫兹时域光谱、拉曼光谱学、红外光谱学等波物质相互作用分析岩石结构和组成进行间接光学测量或根据热解实验(如热重分析)获得的动力学数据或实际采矿数据进行数值模拟。此外，还可以通过天然气和同位素组成结合经验公式来推测。这些方法最后仍以RO为标准，进行曲线校准，发现各方法与RO之间的关系。然而，现有成熟度识别方法由于样品制备和分析技术的复杂性，具有分析时间长不能实时识别、分析费用昂贵的问题。

电子鼻作为一种模拟哺乳动物嗅觉系统的仪器，是一种快速低成本的无损检测技术，在食品、军工、航空航天等领域得到了广泛应用。电子鼻通过高效的采集装置和合适的模式识别算法可以通过气味实现特定物质的判别分析。

现有成熟度识别方法由于样品制备和分析技术的复杂性，具有分析时间长、不能实时识别、分析费用昂贵的问题。然而实时精确的油页岩成熟度识别在油页岩原位开采过程中至关重要，更低的识别成本则能获取更高的经济效益。因此，开发一种低成本的快速实时识别油页岩成熟度的方法是主要的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能解决现有技术识别时间长、费用昂贵问题，利用电子鼻对油页岩裂解过程中成熟度的识别方法。

本发明的一种利用电子鼻对油页岩裂解过程中成熟度的识别方法，包括下列步骤：

1.1配备适用于检测要求的电子鼻：电子鼻气体室为具有“口小腔大”结构的仿生气体室；电子鼻气体室的气体流量为800～1200ml/min；电子鼻气体室中所含气体传感器阵列包括：TGS2612、TGS2611、TGS2620、TGS2602、TGS2610、TGS2600、TGS2603、WSP1110、WSP2110、MP135、MP905、MP-7、MP-3B、MP-2、MP503、MP402共16个气体传感器；

1.2油页岩裂解过程中气味信息获取及镜质体反射率--RO标定，包括下列步骤：

1.2.1将油页岩粉碎成50目后放置于管式炉内，然后以恒定加热速率将油页岩加热到650℃，加热过程中管式炉与配备的电子鼻相连，使用氮气作为载气，以0.5L/min的速率将裂解气吹扫到电子鼻内，加热过程中电子鼻获取裂解气气味信息，并转换成便于处理的数据格式储存；

1.2.2油页岩裂解过程中每隔50℃收集一次残余固体，镜质体反射率--RO用配备3Y postrov.2.0.0显微分光光度计的显微镜获取，根据获得的RO拟合出RO与温度的函数方程，获取全温度下的油页岩RO值；