[發(fā)明專利]一種基于井下紅外光譜的氣油比測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110043123.3
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112730299B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁海波;杜麟龍;李忠兵;楊海;張禾;于學(xué)會
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01N21/3504;G01N21/3577
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

1.一種基于井下紅外光譜的氣油比測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：放置井下紅外光譜裝置

將紅外光譜裝置放入到油井中，用來獲取地層流體；

步驟二：獲取地層流體

通過紅外光譜裝置測量水、甲烷、原油的紅外光譜數(shù)據(jù)，利用算法光譜數(shù)據(jù)降低至零降低地層流體折射和反射的誤差；

步驟三：井下光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)出

導(dǎo)出井下光譜數(shù)據(jù)，并利用甲烷和原油以及水的紅外光譜數(shù)據(jù)建立油、氣、水的光譜數(shù)據(jù)庫；

步驟四：井下光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波

利用導(dǎo)數(shù)和平滑濾波對井下光譜數(shù)據(jù)去噪，以消除井下光譜數(shù)據(jù)的噪聲和背景干擾；

步驟五：井下光譜數(shù)據(jù)多元散射校正

利用多元散射校正消除漫反射和散射對井下光譜數(shù)據(jù)的影響；

步驟六：獲取映射矩陣

對已經(jīng)預(yù)處理過的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，針對油、氣、水三個波段的光密度數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，然后再利用歸一化處理后的光譜數(shù)據(jù)和測量所得的溫度和壓力獲得映射矩陣；

步驟七：獲取實時相對濃度

通過測量的光譜數(shù)據(jù)在投影到映射矩陣中，并計算得出各組分的相對含量；

步驟八：計算氣油比

通過測量井下的溫度和壓力，以及光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行PLS回歸分析，以降低溫度和壓力對氣油比測量的影響，獲得精確的氣油比數(shù)據(jù)，基于映射矩陣獲得各組分的相對濃度進(jìn)而對氣油比進(jìn)行定量計算；

在所述步驟六中，光譜數(shù)據(jù)歸一化處理步驟為：

步驟一：對光密度進(jìn)行歸一化

其中：i是指gas、h₂o、oil，x指待測組分；

步驟二：將歸一化的光譜數(shù)據(jù)集通過PLS回歸分析建立映射矩陣

其中：B為映射矩陣，輸出y₁,y₂,y₃分別是指氣、水、油的相對濃度，x_t和x_p是指地層溫度和壓力；Xoil、Xgas、Xh₂o分別是油、氣、水的紅外光譜數(shù)據(jù)；利用處理后的光譜數(shù)據(jù)和測量所得的溫度和壓力獲得映射矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于井下紅外光譜的氣油比測量方法，其特征在于，在步驟五中，井下光譜數(shù)據(jù)多元散射校正公式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于井下紅外光譜的氣油比測量方法，其特征在于，映射矩陣通過PLS回歸分析計算所得

max{Cov(t₁,u₁)}＝masE₀w₁,F₀c₁

其中w₁、v₁均為單位向量，t₁、u₁是為了提取X矩陣和Y矩陣的變異信息，Max{Cov(t₁，u₁)}為最大協(xié)方差，通過最大協(xié)方差求得W₁、V₁單位向量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于井下紅外光譜的氣油比測量裝置，其特征在于：包括有近紅外光譜的光源(1)、光電探測器(2)、流體管道(3)以及與光電探測器相連接的處理器，所述光電探測器(2)用來探測近紅外光譜，所述光源(1)和光電探測器(2)之間設(shè)置有垂直放置的流體管道(3)，并在所述流體管道(3)上設(shè)置有反向準(zhǔn)直鏡(4)和藍(lán)寶石窗口(5)，所述光電探測器(2)的前面設(shè)置有聚焦鏡(6)，由所述光源(1)經(jīng)過正向準(zhǔn)直鏡(7)發(fā)出光束，光束通過反向準(zhǔn)直鏡(4)和藍(lán)寶石窗口(5)進(jìn)入流體管道(3)，然后再通過聚焦鏡(6)進(jìn)入光電探測器(2)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于井下紅外光譜的氣油比測量裝置，其特征在于：所述光源(1)發(fā)射出三束不同波數(shù)的光，所述光電探測器(2)設(shè)置有兩個，三束光的光纖首先合為一個光纖，然后再分開為兩個光纖，其中一個光纖的光通過反向準(zhǔn)直鏡和藍(lán)寶石窗口進(jìn)入到流體管道(3)，另一個光纖的光直接進(jìn)入探測器(2)中。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于井下紅外光譜的氣油比測量裝置，其特征在于：所述三束不同波數(shù)的光的光源分別為1650nm、1725nm、3450的紅外光源。