差分吸收光谱油气信息连续检测技术及研究与应用

《差分吸收光谱油气信息连续检测技术及研究与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、...页眉差分吸收光谱油气信息连续检测技术研究与应用摘要差分吸收光谱作为是近年来快速发展起来的气体在线检测技术之一，在多个领域得到了广泛应用。随着石油勘探开发技术的发展与提高，传统的油气信息检测技术面临到越来越多的困难。该文把差分吸收光谱检测技术与油气信息检测技术有机结合，研究出差分吸收光谱油气信息连续检测技术，对该技术的原理进行了详细介绍，根据该原理开发出具有连续检测功能的SLA-1型光谱录井分析仪。举出应用实例，验证了差分吸收光谱油气信息连续检测技术的有效性。关键词差分吸收光谱油气信息光谱检测研究应用油气信息检测是录井的首要任务。开发光谱油气

2、连续检测技术，将提升录井油气信息检测的实时性与连续性，提高录井油气水层现场实时发现、解释评价的快速性与有效性；特别是对薄油气层的及时发现、准确识别具有重要价值。同时，对录井解决因石油工程提速提效给录井提出的技术挑战更具有积极作用。光谱油气连续检测技术开发对提升录井信息采集、分析仪器化、自动化、定量化技术水平；对促进录井行业技术发展与技术进步；对提高录井技术增效等均具有重要的现实意义。为了应对钻井新技术应用给录井领域带来的挑战，以及油气勘探开发技术发展的要求，近年来广大录井技术人员开展了利用光谱分析技术实现油气信息检测的相关研究，并取得了部分成果。

3、一、光谱油气连续检测技术现状1.红外全烃录井技术在国内，多家录井公司近年来纷纷开展了红外全烃录井技术研究工作，取得了令人可喜的成果，并已广泛应用到录井生产工作中，为录井技术的提升提到了推进作用。红外全烃录井技术是以红外吸收光谱方法为基础，在录井过程中实现全烃含量变化的实时在线检测，但该技术只能检测烷烃总量，不能实现烷烃组份气体含量的定量检测，因此该方法的应用范围受到限制，只能用于生产井的录井施工。2.烷烃组分光谱检测技术为了解决红外全烃录井技术存在的只能检测总烃含量而不能检测烷烃组分变化这一问题，国内已经开展了利用光谱技术实现烷烃组份检测的相关研

4、究工作。一是利用傅里叶—红外光谱法研制出光谱录井分析仪，该设备实现了烷烃组份的准确定性、定量检测，但该技术检测仍存在一定分析周期，烷烃组分信息不具有连续性，该技术需要进一步完善。二是利用拉曼光谱技术实现烷烃组分连续检测的相关研究工作，....页脚...页眉相关资料表明：该技术可以同时连续测量分析多种气体的含量。据了解，由于拉曼光谱仪制造受制于国外技术，该成果在录井施工现场还没有推广应用。二、差分吸收光谱油气信息连续检测技术1．差分吸收光谱气体分子吸收光谱是由随波长缓慢变化的宽带吸收与随波长快速变化的窄带吸收叠加而成。利用高通滤波器将气体分子吸收光

5、谱中的窄带吸收光谱分离出来，经过计算和拟合，得到被检测气体的分子结构与含量的光谱分析方法称为差分吸收光谱（DifferentialOpticalAbsorptionSpectroscopy简称DOAS）方法。图1Lambert-Beer吸收示意图DOAS技术的理论基础在于Lambert-Beer定律，如图1所示，光源发出强度为Io的光，经过一段距离的传输之后，由于某些气体分子对其吸收，在接收端测到的光强度为I，I和Io之间的关系由Lambert-Beer定律得出：（1）公式（1）中，λ是光谱的波长，I（λ）是探测到的光强，Io（λ）是光源的光强，

6、L为光程长[cm]，σ（λ）是气体的吸收截面，是由该气体自身特点所确定的，可以通过技术手段测量到σ（λ），当这些量已知后，气体浓度c可由公式（2）计算：（2）定义OD为光学密度，（3）式（2）可以简写为....页脚...页眉（4）2.差分光谱油气信息连续检测技术在录井过程中，被测样品气成分复杂，包括甲烷、乙烷等多种烷烃组份以及二氧化碳等非烃气体，光谱吸收是混合气体的吸收，式（1）变形为：（5）该情况下，光学密度OD为：（6）（6）式中σi(λ)---表示所测第i种气体的分子吸收截面；ci---表示第i种气体的浓度。假设在某一波段要测量七种气体（烷

7、烃组份）的浓度，即光学密度OD是由烷烃组分气体的吸收截面线性组合而成的，如上式（6）所示，设光谱的数据点是m（m>i），光谱中第i个数据点的值OD(λ)应该是这七种气体在该点的吸收截面大小的线性组合，即：（7）用c1表示甲烷浓度、σ1表示甲烷吸收截面；c2表示乙烷浓度、σ2表示乙烷吸收截面；c3表示丙烷浓度、σ3表示丙烷吸收截面；c4表示异丁烷浓度、σ4表示异丁烷吸收截面；c5表示正丁烷浓度、σ5表示正丁烷吸收截面；c6表示异戊烷浓度、σ6表示异戊烷吸收截面；c7表示正戊烷浓度、σ7表示正戊烷吸收截面，式（7）可以简写为：（8）通过在某一波段内选

8、取m个波长，根据公式（8）对光谱离散处理，把每种烷烃气体的吸收截面σ按照对应波长同样进行离散，在L、σ为已知，OD可以测量的情况下，利用