录井原位多组分气体拉曼光谱分析系统的设计

发布时间：2020-09-10 13:33

　　 录井在油田勘探开发中具有重要意义,准确的录井分析结果能增加油气的开采效率及产量。我国录井分析技术主要以气相色谱检测为主,然而该技术存在分析周期长、检测气体类型有限、以及辅助设备多、操作复杂等缺点。此外,拉曼光谱分析技术在气体检测方面具有分析速度快、非接触式以及检测效率高等优点,但是在用于录井分析时还不够完善,仅靠引进国外拉曼光谱分析仪进行录井分析,成本昂贵。因此,本文首先对基于拉曼光谱的录井气体定量分析检测技术进行研究,然后利用径向基神经网络及遗传算法对录井原位多组分气体各组分含量进行定量分析。本文主要研究内容和成果如下:1、录井拉曼光谱检测系统设计拉曼光谱检测系统主要由拉曼光谱仪、嵌入式控制器、计算机、气体预处理单元等组成。该系统主要通过嵌入式控制单元实现拉曼光谱检测系统的温度、压力和流量的恒定,然后使用计算机完成实验数据处理,从而实现录井气体拉曼光谱数据的采集和分析。实验结果表明拉曼光谱信号明显,信噪比符合检测要求。2、多通道标定装置系统设计多通道标定装置主要由调压阀、质量流量计、混气腔等组成。该装置能够将标准烷烃单质气体按一定比例混合,得到已知各组分浓度的混合气体,为建立GA-RBFNN模型提实验样品,配置的实验样品由Agilent 6820色谱仪验证。实验结果表明,多通道标定装置制备的样本气体平均误差为2.4%,满足实验要求。3、录井气体各组分定量分析本文采用正交试验设计多组试验样本,利用多通道标定装置配置实验样品,使用拉曼光谱检测系统得到实验样品的拉曼光谱,将径向基神经网络与遗传算法相结合,建立GA-RBFNN定量分析模型,完成录井气体(CH4、C2H6、C3H8、n-C4H10、i-C4H10、n-C5H12)各组分定量分析。实验结果表明,录井气体各组分预测浓度与实际浓度的相关系数分别为:0.9888、0.9897、0.9882、0.9886、0.9897、0.9902;预测浓度均方根误差RMSEP分别为:0.482、0.648、0.569、0.521、0.729、0.642,说明建立的GA-RBFNN模型能够快速准确地对录井气体进行定量分析。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O657.37;TE142
【部分图文】：

仪￣］主要由分析单元和显示单元组成，其中分析单元包括气源、气路控制系统、逡逑进样装置、色谱分离系统、以及检测器电路；显示单元包括微机数据处理系统逡逑和温度控制系统等。其工作原理如图１－１所示，首先样品气体经过定量管进入逡逑系统后，经过预处理，然后色谱柱将预处理后的录井气体分离，最后分离的各逡逑气体进入氢火焰离子鉴定器（ＨＤ）进行燃烧，产生一个微电流信号，在记录逡逑仪上将每一个信号绘制出来，绘制结果为色谱图＂５］。色谱图的每一个峰为该物逡逑质的特征峰，不同的物质特征峰不问，因此根据特征峰可以实现对物质定性分逡逑析；对应的特征峰与基线围成的面积是其峰面积，根据峰面积可以计算出其浓逡逑度，因此根据色谱峰就能得到其组分的定性分析和定量分析结果。逡逑定量管逡逑样品气逦＼——ａ逡逑逦邋／逦＼邋Ｍ邋预逡逑载气１邋｜逦切换阀逦

本文编号：2815884