[發明專利]一種基于偏最小二乘法的拉曼光譜定量分析原油的方法

在審

• 申請號: 202011176490.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112304922A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 王國良;韓偉航;王陽;李存磊
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 天津鉑茂專利代理事務所(普通合伙) 12241
• 代理人: 陳曉蕾

本發明公開了一種基于偏最小二乘法的拉曼光譜定量分析原油的方法，包括以下步驟：S1、獲得待測物質的拉曼光譜圖，并采用拉曼光譜分析技術對得到的拉曼光譜數據進行預處理；S2、對預處理后的數據進行特征提取；S3、基于偏最小二乘算法選取特征提取后的數據建立數學模型；S4、完成對待測物質中是否含有原油的定性分析的判斷；S5、通過建立的數學模型完成待測物質中原油含量的定量計算。本發明方法引入了對待測物質的拉曼光譜數據進行預處理和特征提取的步驟，同時采用相應的數學算法提高了數據的處理精度，然后基于偏最小二乘分析法建立數學模型，依據數學模型完成了對鉆井液混合物中原油的定性分析與定量計算，且最終結果呈現較為理想的計算精度。

技術領域

本發明涉及物質成分、含量定量分析方法技術領域，尤其涉及一種基于偏最小二乘法的拉曼光譜定量分析原油的方法。

背景技術

近年來，石油勘探工作難度日益加大，為了減少資源的浪費和投入成本的消耗，地層油氣的檢測技術不斷的向前更新發展。隨鉆檢測技術憑借其可以實時且快速的得到檢測結果的優勢被廣泛用于勘探的工作中，這種檢測技術不僅縮短了檢測的時間，也減少了投入的成本。但是這種地下檢測方式，相較傳統的地面檢測而言，其難度也在加大。如何保證隨鉆檢測技術的準確性，又成為了當前的技術難點之一。考慮到地下檢測的特殊條件等影響因素，激光拉曼光譜分析技術又憑借檢測范圍廣、檢測相對靈活、得到的譜峰特征更為明顯等諸多優勢被引入到隨鉆檢測的分析技術中，用于分析待測物質的成分中。依靠待測物質對應的拉曼光譜，進行定性分析和定量計算，較為準確的對待測物質進行成分中是否含有原油的判定，是當前所用的勘探技術中的核心部分。

針對當前原油鉆井液混合物顏色較深，直接對拉曼光譜進行分析時不能夠得到較為準確的分析結果的現狀，本發明提出了一種基于偏最小二乘法的拉曼光譜定量分析原油的方法用于改進上述的問題，通過拉曼光譜分析技術，在對其進行定性分析和定量計算前，對所用的拉曼光譜數據進行了預處理和特征提取的處理操作，從而得到相對更能夠真實反映物質信息的譜圖數據，為下一步算法的實施提供了保證。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基于偏最小二乘法的拉曼光譜定量分析原油的方法。

一種基于偏最小二乘法的拉曼光譜定量分析原油的方法，包括以下步驟：

S1、獲得待測物質的拉曼光譜圖，并采用拉曼光譜分析技術對得到的拉曼光譜數據進行預處理；

S2、對預處理后的拉曼光譜數據進行特征提取；

S3、基于偏最小二乘算法選取特征提取后的拉曼光譜數據建立數學模型；

S4、完成對待測物質中是否含有原油的定性分析的判斷；

S5、通過建立的數學模型完成待測物質中原油含量的定量計算。

優選的，步驟S1中，所述預處理方式分為三步進行，順序依次為：先通過多項式移動平均值濾波法完成“平滑去噪”，再通過多項式擬合法完成“基線校正”、最后選擇光譜的譜峰強度作為參照值完成“歸一化”的處理。

優選的，步驟S2中，所述對預處理后的拉曼光譜數據進行特征提取采用“奇異值分解”的方法，通過“奇異值分解”的方法對預處理后的數據進行降維處理，能夠減少原有數據的整體維度，最大程度的保留原始數據信息的完整，減小后續處理的難度。

優選的，步驟S3中，所述基于偏最小二乘算法選取特征提取后的數據建立數學模型，具體步驟為：從特征提取處理后的數據中選擇一類數據作為“建模數據組”，并作為輸入數據，基于“偏最小二乘分析法”建立輸入數據與對應的濃度值之間的數學模型。