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(cè)錄井在鉆井監(jiān)控過(guò)程中具有十分重要的意義。氣測(cè)錄井是通過(guò)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(shí)發(fā)現(xiàn)和解釋評(píng)價(jià)油氣顯示。在氣測(cè)錄井中不僅需要全烴檢測(cè)，而且需要對(duì)各種烴類組分含量進(jìn)行分析。激光拉曼光譜（Laser Raman Spectroscopy，簡(jiǎn)稱Raman）從物質(zhì)的分子振動(dòng)光譜來(lái)識(shí)別和區(qū)分不同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，可對(duì)多種成分同時(shí)進(jìn)行分析，還具有原位在線、連續(xù)快速等優(yōu)點(diǎn)，為油氣勘探中的氣測(cè)錄井開

2、辟了新的途徑。本論文針對(duì)錄井現(xiàn)場(chǎng)烴類氣體組分連續(xù)快速識(shí)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(cè)與分析，在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)烴類氣體的拉曼光譜進(jìn)行探測(cè)研究，針對(duì)譜峰交叉重疊、信息難以提取的問(wèn)題，采用遺傳算法研究實(shí)測(cè)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(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，并介紹了本論文所用實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)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(cè)實(shí)驗(yàn)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(cè)的實(shí)驗(yàn)研究。首先采用實(shí)驗(yàn)室探測(cè)系統(tǒng)對(duì)烴類氣體進(jìn)行探測(cè)分析，考慮到應(yīng)用于錄井現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)的可能，又采用現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)烴類氣體進(jìn)行探測(cè)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)的烴類氣體激光拉曼光譜，來(lái)進(jìn)行定量分析方法的研究；而現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分辨率

4、較低，無(wú)法滿足烴類氣體的探測(cè)需求，可通過(guò)選用高分辨率光柵等方法提高系統(tǒng)分辨率，為現(xiàn)場(chǎng)儀器選型提供了依據(jù)。
　　第五章針對(duì)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(wèn)題，建立遺傳算法用于烴類混合氣體的定量分析。為驗(yàn)證遺傳算法對(duì)多組分烴類氣體拉曼光譜定量分析的性能，首先測(cè)試混合氣體模擬光譜輸入算法的濃度預(yù)測(cè)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(shí)際濃度比例擬合疊加得到。測(cè)試結(jié)果表明，無(wú)論拉曼特征峰

5、有無(wú)交叉重疊，遺傳算法對(duì)混合氣體模擬光譜的預(yù)測(cè)結(jié)果誤差接近于零，且重復(fù)性好，這說(shuō)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(shí)測(cè)烴類混合氣體的原始拉曼數(shù)據(jù)，對(duì)于拉曼特征峰無(wú)交叉重疊的三元混合氣體，遺傳算法定量分析預(yù)測(cè)結(jié)果的相對(duì)誤差小于13.38％，對(duì)于實(shí)測(cè)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(cè)結(jié)果的相對(duì)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(duì)拉曼光譜進(jìn)行平滑去噪和去基線