[發(fā)明專利]一種通過(guò)近紅外光譜識(shí)別原油種類及其性質(zhì)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410449024.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105466884B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚小立;陳瀑;李敬巖;許育鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N21/359
• 分類號(hào): G01N21/359;G01N21/3577
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種原油種類識(shí)別及性質(zhì)預(yù)測(cè)方法，具體地說(shuō)，是一種由近紅外光譜識(shí)別原油及原油性質(zhì)的快評(píng)方法。

背景技術(shù)

原油評(píng)價(jià)在原油開(kāi)采、原油貿(mào)易、原油加工等各方面發(fā)揮著十分重要的作用，盡管目前已經(jīng)建立了一套較為完整的原油評(píng)價(jià)方法，但是這些方法分析時(shí)間長(zhǎng)、工作量大、成本高，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。因此，基于多種現(xiàn)代儀器分析手段，包括色-質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)、核磁共振(NMR)、近紅外光譜(NIR)和紅外光譜(IR)等開(kāi)發(fā)建立原油快速評(píng)價(jià)技術(shù)得以發(fā)展，其中NIR方法由于測(cè)量方便、速度快、并可用于現(xiàn)場(chǎng)或在線分析而倍受青睞。

與利用NIR測(cè)定其它油品如汽、柴油不同的是，原油評(píng)價(jià)指標(biāo)多，例如僅原油的一般性質(zhì)就有幾十項(xiàng)，若加上各餾分的性質(zhì)將有上百項(xiàng)。若采用傳統(tǒng)的因子分析方法如偏最小二乘(PLS)建立逐個(gè)性質(zhì)的校正模型顯然是不可行的。將近紅外光譜與原油性質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合起來(lái)是較好解決這一問(wèn)題的技術(shù)路線之一，即以NIR光譜為特征對(duì)待測(cè)原油進(jìn)行識(shí)別，從NIR光譜庫(kù)中識(shí)別出其品種，然后再?gòu)囊延械脑托再|(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出其評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)原油快速評(píng)價(jià)的目的，為確定原油加工方案和優(yōu)化生產(chǎn)決策及時(shí)獲得評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)提供了一種簡(jiǎn)捷的方法。

現(xiàn)存的原油評(píng)價(jià)知識(shí)庫(kù)大都具有原油比對(duì)的功能，通過(guò)待測(cè)原油的幾個(gè)已知性質(zhì)如密度、粘度、酸值、硫含量和殘?zhí)康葟臄?shù)據(jù)庫(kù)中找出最相似的一種或多種原油，從而用這些近似的原油評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)給出待測(cè)原油的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。這類方法用到的識(shí)別參數(shù)是原油的一些基本性質(zhì)，這些原油性質(zhì)的測(cè)定相對(duì)繁瑣，且測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，提供的信息也不全面，限制了這種方式的應(yīng)用普及。

近紅外光譜主要反映的是C-H、N-H和S-H等含氫官能團(tuán)的信息，非常適合油品的定量和定性分析，原油的近紅外光譜中包含了豐富的組成結(jié)構(gòu)信息，具有很強(qiáng)的指紋性，且近紅外光譜的采集方便、快速、成本低，因此，以近紅外光譜為指紋特征對(duì)原油的品種進(jìn)行識(shí)別將會(huì)成為一種快速簡(jiǎn)便的原油識(shí)別方式。

CN200910169611.8公開(kāi)了“一種由近紅外光譜快速識(shí)別原油種類的方法”，該法基于移動(dòng)窗口概念(Moving Window)結(jié)合傳統(tǒng)相關(guān)系數(shù)法提出了一種用于原油近紅外光譜快速識(shí)別的方法－移動(dòng)窗口相關(guān)系數(shù)法。這種方法可以準(zhǔn)確地對(duì)原油品種進(jìn)行識(shí)別，結(jié)合原油評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)能夠快速給出待測(cè)原油的性質(zhì)數(shù)據(jù)，是一種簡(jiǎn)易而可靠的原油評(píng)價(jià)分析數(shù)據(jù)快速預(yù)測(cè)方法。但是，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于不同時(shí)期開(kāi)采的同一種原油在化學(xué)組成上往往會(huì)有一定的差異，或者在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中混雜了其它種類的原油，原油的性質(zhì)也相應(yīng)地會(huì)發(fā)生改變，所以采用CN200910169611.8的方法，經(jīng)常無(wú)法從原油近紅外光譜庫(kù)中識(shí)別出與待測(cè)原油完全一致的原油種類，大大限制了這種快速識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種由近紅外光譜識(shí)別原油及其性質(zhì)的方法，該法可提高待測(cè)原油的識(shí)別率。

本發(fā)明提供的通過(guò)近紅外光譜識(shí)別原油種類及其性質(zhì)的方法，包括如下步驟：

(1)收集各種類型原油樣品，用常規(guī)方法測(cè)定其物性數(shù)據(jù)，并測(cè)定近紅外光譜，將原油樣品的近紅外光譜進(jìn)行二階微分處理，選取4628～4000cm^-1和6076～5556cm^-1譜區(qū)的吸光度與原油樣品對(duì)應(yīng)的物性數(shù)據(jù)建立原油樣品近紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，

(2)測(cè)定待識(shí)別原油樣品的近紅外光譜并進(jìn)行二階微分處理，選取4628～4000cm^-1和6076～5556cm^-1譜區(qū)的吸光度構(gòu)成光譜矢量x，

(3)計(jì)算光譜矢量x與原油樣品近紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)樣品在4628～4000cm^-1和6076～5556cm^-1譜區(qū)的每個(gè)移動(dòng)相關(guān)系數(shù)，按式(Ⅰ)計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)樣品的識(shí)別參數(shù)Q_i，

式(Ⅰ)中，r_ji為移動(dòng)相關(guān)系數(shù)；i為所用光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中樣品的序號(hào)，j為移動(dòng)窗口的序號(hào)，n為移動(dòng)窗口總數(shù)，m為所用光譜數(shù)據(jù)庫(kù)樣品總數(shù)，

(4)計(jì)算閾值Q_t，Q_t＝(d-w-0.15)，其中d為近紅外光譜的采樣點(diǎn)數(shù)，w為移動(dòng)窗口寬度；

若所有的Q_i值均不大于Q_t，則按照下述步驟進(jìn)行虛擬識(shí)別：