[發明專利]鉆井液的在線拉曼光譜分析方法有效

申請號：	200910048424.4	申請日：	2009-03-27
公開（公告）號：	CN101846628A	公開（公告）日：	2010-09-29
發明（設計）人：	畢東杰;吳升海	申請（專利權）人：	上海神開石油化工裝備股份有限公司
主分類號：	G01N21/65	分類號：	G01N21/65
代理公司：	上海專利商標事務所有限公司 31100	代理人：	郭蔚
地址：	201114 上***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	鉆井在線光譜分析方法
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【說明書】：

技術領域

本申請涉及一種在線測定鉆井液中各種組分的種類和濃度的方法，尤其涉及一種使用拉曼光譜在線測定鉆井液中各種組分的種類和濃度的方法。

背景技術

目前石油地質勘探現場對鉆井液的測定包括測定鉆井液中氣態組分(揮發性烴、非烴)液態組分(重烴、油)、和固態組分(礦物質)的種類和濃度。通過組分分析結果獲得地層信息，及時發現油氣顯示、預報工程事故。

現有技術中的一種組分測定方法有氣相、液相色譜法，用來測量鉆井液中氣體或液體的濃度。實現過程中需要將鉆井液所含的可揮發性組分分離出來，或采用膜技術將其中的油液分離出來，再傳輸到色譜儀器中進行檢測。該方法成本低廉、對同類化學組分(如烴類)有較好的區別能力，但是它需要提取鉆井液中的有效成分并進行預處理，分析速度慢、外設復雜、維護難度大、需要載氣，而且還需要定期標定，對未知組分缺乏鑒別能力，無法實現多態同測。

雖然紅外吸收光譜方法或紫外熒光方法可以彌補氣相色譜法的不足，但是無法實現對某些非烴組分如氫氣、氮氣的測量；另外紫外熒光方法是測量組分的電子態躍遷，同類組分如烷烴的熒光光譜幾乎完全重疊，只能大致區分輕烴和重烴，而無法進一步分辨烷烴各組分；而紅外吸收光譜采集的光信號為透射光信號，則無法直接測量不透明的鉆井液。鉆井液的熒光分析方法有CN1172257A《一種巖屑熒光錄井方法》和CN1399127A《鉆井液定量熒光錄井方法》，它們采用有機溶劑萃取返出巖屑或者鉆井液中所含的油，然后再用分析儀器對萃取液進行定量分析。它們需要工作人員選取不同采樣點，并對樣品處理后進行測定；分析過程中的人工操作會引入新的誤差，從而影響油氣層的判斷。另外鉆井液的在線分析方法CN100460858C《鉆井液中含油氣在線光譜測定方法》通過采集鉆井液的反射紅外和紫外熒光譜的方式實現了鉆井液的在線檢測，它提供了一種不需對鉆井液進行預處理的在線檢測方法，不過遺憾的是它無法測量無熒光組分或熒光信號極弱的組分，如樣氣、二氧化碳、氫氣、氮氣等。

本申請的目的更好地實現鉆井液組分的在線分析，實現對鉆井液的非接觸、非破壞性在線測量，直接測量鉆井液中所含的輕烴、重烴以及其他非烴組分，進而提高石油地質勘探過程中地質解釋評價能力和事故預測預防能力。

發明內容

為了直接現場在鉆井液的流出或返回通道時，測定鉆井液中各種組分的種類和濃度，本申請提出如下技術方案，一種鉆井液中各種組分的在線拉曼光譜測定方法，其特征在于，該方法包括：

步驟一，采用正交信號校正偏最小二乘化學計量模型建模，并獲得預存模型中包括系數、權重和載荷在內的參數，所述建模步驟進一步包括：

步驟11，根據錄井標準，設定預期誤差，確定待分析組份的測量態相；

步驟12，制備標樣，把待分析組份配成純凈和混合的標樣并分為模型組標樣和測試組標樣；

步驟13，采集所述模型組標樣的拉曼譜，建立譜線集，利用所述模型組標樣的組分和濃度建立濃度值集，利用正交信號校正偏最小二乘化學計量方法求解模型的權重、載荷和系數；

步驟14，采集所述測試組標樣的拉曼譜，建立譜線集；

步驟15，利用步驟13獲得所述模型的權重、載荷對所述譜線集進行正交信號校正，得到校正后的譜線集，利用所述預存模型的系數求得所述測試組標樣的濃度預測值集；

步驟16，判斷所述濃度預測值集中每個標樣的濃度預測值與其標稱濃度值的偏差；如果有一個或多個標樣的預測偏差大于所述預期誤差，則將所述標樣放入所述模型組，并重新配制測試組標樣，返回步驟12；如果偏差符合要求，則存儲模型的權重、載荷和系數；

步驟二，測量并收集鉆井液的拉曼光譜；

步驟三，利用步驟二收集到所述拉曼光譜建立譜線向量，與所述步驟一中獲得的系數、權重和載荷進行正交信號校正，獲得校正后的向量和預測向量，所述鉆井液的濃度。