基于遺傳算法的烴類氣體激光拉曼光譜定量分析方法研究.pdf

1、在油田勘探開發(fā)中，氣測錄井在鉆井監(jiān)控過程中具有十分重要的意義。氣測錄井是通過分析鉆井液中烴類氣體的組分及其含量，正確判斷地層中油氣含量、及時發(fā)現(xiàn)和解釋評價油氣顯示。在氣測錄井中不僅需要全烴檢測，而且需要對各種烴類組分含量進(jìn)行分析。激光拉曼光譜（Laser Raman Spectroscopy，簡稱Raman）從物質(zhì)的分子振動光譜來識別和區(qū)分不同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，可對多種成分同時進(jìn)行分析，還具有原位在線、連續(xù)快速等優(yōu)點，為油氣勘探中的氣測錄井開

2、辟了新的途徑。本論文針對錄井現(xiàn)場烴類氣體組分連續(xù)快速識別和定量分析的需求，將激光拉曼光譜技術(shù)應(yīng)用于烴類氣體的探測與分析，在實驗室條件下對烴類氣體的拉曼光譜進(jìn)行探測研究，針對譜峰交叉重疊、信息難以提取的問題，采用遺傳算法研究實測烴類混合氣體的定量分析。
　　論文的前三章介紹了選題背景和意義，從Raman定量分析的依據(jù)、光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法及定量分析方法等方面綜述了國內(nèi)外研究進(jìn)展，并介紹了本論文所用實驗儀器及實驗方法。論文的第四、第五

3、章是論文的主體——作者完成的主要工作，包括：烴類氣體拉曼光譜探測實驗研究和遺傳算法用于烴類氣體拉曼光譜定量分析。
　　第四章是烴類氣體拉曼光譜探測的實驗研究。首先采用實驗室探測系統(tǒng)對烴類氣體進(jìn)行探測分析，考慮到應(yīng)用于錄井現(xiàn)場探測的可能，又采用現(xiàn)場探測實驗系統(tǒng)對烴類氣體進(jìn)行探測。對比實驗結(jié)果表明，烴類氣體拉曼光譜特征峰密集且交叉重疊嚴(yán)重，采用實驗室探測系統(tǒng)探測的烴類氣體激光拉曼光譜，來進(jìn)行定量分析方法的研究；而現(xiàn)場探測實驗系統(tǒng)分辨率

4、較低，無法滿足烴類氣體的探測需求，可通過選用高分辨率光柵等方法提高系統(tǒng)分辨率，為現(xiàn)場儀器選型提供了依據(jù)。
　　第五章針對烴類混合氣體拉曼特征峰交叉重疊異常嚴(yán)重，特征峰信息提取異常困難的問題，建立遺傳算法用于烴類混合氣體的定量分析。為驗證遺傳算法對多組分烴類氣體拉曼光譜定量分析的性能，首先測試混合氣體模擬光譜輸入算法的濃度預(yù)測情況，混合氣體模擬光譜的光譜數(shù)據(jù)由單質(zhì)氣體的拉曼光譜按實際濃度比例擬合疊加得到。測試結(jié)果表明，無論拉曼特征峰

5、有無交叉重疊，遺傳算法對混合氣體模擬光譜的預(yù)測結(jié)果誤差接近于零，且重復(fù)性好，這說明遺傳算法應(yīng)用于混合氣體定量分析的可行有效性。將遺傳算法用于實測烴類混合氣體的原始拉曼數(shù)據(jù)，對于拉曼特征峰無交叉重疊的三元混合氣體，遺傳算法定量分析預(yù)測結(jié)果的相對誤差小于13.38％，對于實測的拉曼特征峰有交叉重疊的四元混合氣體，遺傳算法定量分析預(yù)測結(jié)果的相對誤差小于6.7%.
　　為盡量減小定量分析誤差，采用小波變換方法對拉曼光譜進(jìn)行平滑去噪和去基線