一种用于原油中轻烃组分定量分析的方法技术

本申请公开了一种用于原油中轻烃组分实时定量分析的方法，包括：制备校正集样品，配制包含已知含量轻烃组分的原油样品；校正集样品测定，采集每一个校正集样品的近红外光谱，并记录其对应的所述轻烃组分含量；校正模型建立，用建模方法建立所述校正集样品的近红外光谱与所述轻烃组分含量之间的关系模型；模型应用，对待测样品进行近红外光谱测定，并将其代入所述校正模型，预测所述待测样品的轻烃组分含量，并给出预测误差。本申请的方法，用于实时、定量检测井下原油中的轻烃组分，快速评价油气田勘探。

【技术实现步骤摘要】
一种用于原油中轻烃组分定量分析的方法
本申请涉及石油领域，尤指涉及一种用于原油中轻烃组分定量分析的方法。
技术介绍
经济的快速发展加大了对于石化能源的需求，轻烃是油气藏在介质中存储的重要形式，轻烃的定量分析能有效应用于油气田勘探资源评价中。通过对轻烃进行分析，可以发现游离烃的组成和含量上的特征，对某一区域的油气藏的性质和特征进行表征。所以为了对区域内的油气藏进行勘测，可以利用游离轻烃的组成和含量的变化来对横向剖面上的油气藏的位置、性质等进行预测与判断。因此，通过对轻烃测量和分析可以直观地反应油气藏的性质与位置信息，通过对某一层轻烃的组成与含量进行分析，可以方便地掌握地层及下伏层的含油气信息。目前进行轻烃组分定量分析采用高分辨毛细柱进行色谱分析，获得C1-C6的轻烃类物质信息，再用色谱内标法对轻烃组分进行定量分析。但此方法存在不能用于在线分析、对原油样品会产生损耗等局限性，更不能用于井下原油性质测量中。申请内容为了解决上述技术问题，本申请提供了一种原油中轻烃组分实时定量分析的方法，用于实时、定量检测井下原油中的轻烃组分，快速评价油气田勘探。本申请通过配制包含已知含量轻烃组分的原油，测定其近红外光谱，建立近红外光谱与轻烃组分含量之间关系的校正模型。对于未知轻烃组分含量的原油样品，采集其近红外光谱，并代入校正模型，即可计算出各组分含量。在本申请中，轻烃组分指的是具有1-5个碳原子的直链的或支链的烷烃、具有2-5个碳原子的直链的或支链的烯烃、具有2-5个碳原子的直链的或支链的炔烃、具有3-5个碳原子的直链的或支链的环烷烃。本申请的方法也可以用于5个碳原子以上的轻烃组分的实时定量分析。为了达到本申请目的，本申请提供了一种用于原油中轻烃组分实时定量分析的方法，包括：(1)制备校正集样品，配制包含已知含量轻烃组分的原油样品。根据中国海域内各油田区块的大数据分析得到各轻烃组分含量的范围区间，在配置的时候按不同比例进行混合，达到平均分布；每种轻烃是有范围的，例如按质量分数计，C1在0-10％内、C2在0-5％内、C3在0-5％内、C4在0-5％内、C5在0-5％内、C6+在70-100％内。以C3含量在0-5％为例，按等差数列建模，比如丙烷含量在0％-5％区域内，按照1％的等差选取1％、2％、3％、4％、5％五组数据建模，以实现均匀分布。在本申请中，近红外光谱仪器的采集光谱范围在1100-2100nm。在本申请中，建模时采用1600-1850nm区域的光谱信息；(2)校正集样品测定，采集每一个校正集样品的近红外光谱，并记录其对应的所述轻烃组分含量；(3)校正模型建立，用建模方法建立所述校正集样品的近红外光谱与所述轻烃组分含量之间的关系模型。每一个一定比例的轻烃混合样品具有一个且是唯一的光谱数据，如果其中某一个组分比例发生变化，其样品的光谱数据会发生变化；建模时取100-200个样品，这些样品中轻烃组分含量是已经配制好的，采集它们对应的光谱数据，一一形成匹配，达到建模完成。(4)模型应用，对待测样品进行近红外光谱测定，并将其代入所述校正模型，预测所述待测样品的轻烃组分含量，并给出预测误差。通过配制样品(配制的各组分含量是受控制的)，代入模型中计算出各组分含量，检查计算出的组分含量与事先配制的各组分含量之间的误差是否符合要求，误差≤5％，即符合要求。在本申请的方法中，在步骤(1)中，在配制所述含轻烃组分的原油时，可以将轻烃样品在6MP以上压力液化。给样品加压，使得乙烷、丙烷、丁烷均液化，甲烷部分溶解。在本申请的方法中，在步骤(2)中，对同一个样品可以进行3-5次采集近红外光谱，将采集的近红外光谱求均值，作为标准光谱。在本申请的方法中，在步骤(3)中，可以将所述校正样品分割成训练集和测试集，所述训练集用于建立模型，所述测试集用于测试模型的性能。计算的结果相对误差小于5％即通过测试，即预测的含量与实际配置的已知含量之间的相对误差小于5％。在本申请的方法中，可以采用CADEX和DUPLEX方法进行样品分割。在本申请的方法中，在建立模型之前或在样品代入模型之前，还可以包括光谱的预处理，以消除基线漂移和噪声。井下环境温度高，而近红外容易受到温度的影响，导致基线漂移，可以用Gap-segment导数消除；原油中可能会有气泡，导致光谱出现噪声，可以用Savitzky-Golay方法消除。在本申请的方法中，在步骤(3)中，可以采用偏最小二乘回归(PLSR)和支撑向量机回归(SVR)的模型建立方法，其中所述偏最小二乘回归适合于建立线性模型，而所述支撑向量机回归适合于建立非线性模型。在本申请的方法中，在步骤(3)中，可以将定量计算算法做成动态链接库，供海油石油成像测井系统(国家版权局登记号2014SR107551)调用。海油石油成像测井系统集成了大量的测井工具和方法。本申请中，使用的近红外光谱分析是海油石油成像测井系统中的光谱分析子系统。海油石油成像测井系统采集井下原油的近红外光谱，为了实时预测井下原油轻烃组分含量，海油石油成像测井系统需将光谱代入建立好的模型。动态链接库的作用是向海油石油成像测井系统提供了把光谱代入模型的接口，然后由动态链接库(根据事先建立好的模型)计算原油轻烃组分含量，并返回给海油石油成像测井系统进行后续处理。把模型的算法，按照海油石油成像测井系统的接口要求全部用C++语言重新实现，并用MicrosoftVisualStudio2008编译链接之后生成该动态链接库。相比于现有技术只能在实验室环境下完成，实验室无法模拟井下高温高压的恶劣环境，无法对井下原油样品进行在线分析，并且现有技术采用传统化学分析方法，会损耗原油样品，本申请的方法能够无损地对原油中轻烃组分进行定量分析，能够实现井下原油轻烃组分的在线检测。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本申请的轻烃组分定量分析方法的逻辑结构图。图2为本申请的轻烃组分定量分析方法的流程图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本申请提供一种用于原油中轻烃组分实时定量分析的方法。首先建立校正样品集，配制已知轻烃组分含量的原油，测定每一个原油样品的近红外光谱。然后，采用CADEX和DUPLEX方法对所述校正样品进行样品分割为训练集和测试集。对训练集和测试集进行光谱预处理以消除基线漂移和噪声。利用光谱预处理的训练集建立模型，即建立近红外光谱和轻烃组分含量的对应关系。利用光谱预处理的测试集对模型进行测试，计算的结果相对误差小于5％即通过测试。采集待测样品的近红外光谱，进行光谱预处理，将光谱预处理的样品代入模型，获得轻烃组分的含量分析。使用的仪器包括压力混合罐(承压范围0-40Mp，带有磁力搅拌)、光谱扫描探头(承压范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于原油中轻烃组分实时定量分析的方法，包括：(1)制备校正集样品，配制包含已知含量轻烃组分的原油样品；(2)校正集样品测定，采集每一个校正集样品的近红外光谱，并记录其对应的所述轻烃组分含量；(3)校正模型建立，用建模方法建立所述校正集样品的近红外光谱与所述轻烃组分含量之间的关系模型；(4)模型应用，对待测样品进行近红外光谱测定，并将其代入所述校正模型，预测所述待测样品的轻烃组分含量，并给出预测误差。

【技术特征摘要】
1.一种用于原油中轻烃组分实时定量分析的方法，包括：(1)制备校正集样品，配制包含已知含量轻烃组分的原油样品；(2)校正集样品测定，采集每一个校正集样品的近红外光谱，并记录其对应的所述轻烃组分含量；(3)校正模型建立，用建模方法建立所述校正集样品的近红外光谱与所述轻烃组分含量之间的关系模型；(4)模型应用，对待测样品进行近红外光谱测定，并将其代入所述校正模型，预测所述待测样品的轻烃组分含量，并给出预测误差。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，在配制所述含轻烃组分的原油时，将所述轻烃样品在6MP以上压力液化。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，对同一个样品进行3-5次采集近红外光谱，将采集的近红外光谱求均值，作为所述样品的光谱值。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，采集在1100nm-2100nm范围内的光谱。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(2)中，采集在1600nm-1850nm范围内的光谱。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈阳，张平，孔笋，郭书生，褚晓东，张小康，杜小强，林敏，高永德，郑春，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11