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原文传递一种基于LIBS的油气页岩分析方法

专利名称：	一种基于LIBS的油气页岩分析方法
摘要：	本发明属于一种页岩分析方法，为了解决现有的页岩评估方法耗时长，需要连续加热，关键参数评价结果受时间影响，而相关的矿物学分析方法又不适合页岩原位分析的技术问题，提供一种基于LIBS的油气页岩分析方法，从LIBS特征谱线中截取页岩元素谱线和内标元素谱线，再计算谱线的绝对强度，结合绝对强度的比值和最优定标模型，得到待测页岩的元素含量，其中的最优定标模型通过拟合的方法确定。进行页岩元素含量测量时，基于LIBS技术，只需要简单的样品预处理，甚至无需样品预处理，使本发明更适合于实际应用，不再局限于实验室分析。本发明的分析方法还能够实现实时、在线和原位测量，解决了页岩因运输造成关键参数改变而影响测量结果准确性的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	吴坚;时铭鑫;吴迪;邱岩;郭歆宇;周颖;李京徽;孙浩
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-02T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202310969583.8
公开号：	CN116990282A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	姚咏华
分类号：	G01N21/71;G06F18/15;G06F18/213;G06F18/214;G06F18/27;G;G01;G06;G01N;G06F;G01N21;G06F18;G01N21/71;G06F18/15;G06F18/213;G06F18/214;G06F18/27
申请人地址：	710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号
主权项：	1.一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，从待测页岩的LIBS特征谱线中截取页岩元素谱线和内标元素谱线； S2，计算内标元素谱线的绝对强度Ij，以及第i个页岩元素谱线的绝对强度Ii；其中，1≤i≤a，a为页岩元素总数； S3，将分别代入待测元素对应的最优定标模型，得到待测页岩的元素含量；所述待测元素对应的定标模型通过以下方法得到： S3-1，从多个已知元素含量的LIBS特征谱线中截取所有页岩元素的谱线和内标元素的谱线； S3-2，计算内标元素谱线的绝对强度Is，以及第i个页岩元素谱线的绝对强度Ii； S3-3，对每个页岩元素，拟合和对应的元素含量，得到每个页岩元素的定标模型； S3-4，多次执行步骤S3-1至步骤S3-3，得到每个页岩元素的最优定标模型。 2.根据权利要求1所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于，步骤S1和/或步骤S3-1之前还包括，光谱校正：通过标准光源，对LIBS标准校正物体打靶，得到对应光谱，记作探测光谱；获取探测光谱与标准光谱的波长比值，作为光谱校正系数；所述标准光谱为LIBS标准校正物体的已知标准光谱；使LIBS特征谱线乘以光谱校正系数。 3.根据权利要求1或2所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于，步骤S1之后还包括，页岩热解参数测量： (1)分别对步骤S1得到的页岩元素谱线和内标元素谱线进行光谱归一化处理，得到归一化谱线组； (2)将归一化谱线组输入至训练后的预测网络模型，得到待测页岩的热解参数；所述训练后的预测网络模型通过以下方法得到： (1.1)分别对步骤S3-1得到的所有页岩元素的谱线和内标元素的谱线进行光谱归一化处理，得到训练归一化谱线组； (1.2)通过训练集对预测网络模型进行训练，得到训练后的预测网络模型；所述训练集包括训练归一化谱线组和对应已知的页岩热解参数。 4.根据权利要求3所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于，步骤S1和/或步骤S3-1具体为： S1.1，截取特征谱线周边预设范围内的曲线作为背景； S1.2，对所述背景进行平均计算，得到谱线背景强度； S1.3，结合谱线背景强度，根据三倍背景标准差原则，从特征谱线中截取页岩元素谱线和内标元素谱线。 5.根据权利要求4所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2之间还包括步骤S1-2，删除步骤S1.3得到的页岩元素谱线和内标元素谱线中，绝对强度小于三倍背景标准差的谱线。 6.根据权利要求5所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于，步骤S3-4具体为：多次执行步骤S3-1至步骤S3-3，对应得到每个页岩元素的多个定标模型；分别计算每个页岩元素的多个定标模型的决定系数，以决定系数最高的定标模型，作为该页岩元素的最优定标模型。 7.根据权利要求6所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于，步骤(1.2)之后还包括步骤(1.3)：判断训练后的预测网络模型的决定系数是否满足预设要求，若是，则完成预测网络模型的训练；否则，调整预测网络模型中的特征向量维度，返回步骤(1.2)，直至训练后的预测网络模型的决定系数满足预设要求。 8.根据权利要求7所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于，步骤(2)之后还包括步骤(3)：通过待测页岩的热解参数，计算对应的总有机碳、生烃潜力和热解烃的最高温度。 9.根据权利要求8所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于：步骤S1中，所述待测页岩的LIBS特征谱线通过LIBS系统得到；所述LIBS系统包括光谱仪，以及依次连接的LIBS探头、光纤和纳秒激光器；所述光谱仪连接LIBS探头，LIBS探头中集成有准直透光镜和聚焦透光镜。 10.根据权利要求9所述一种基于LIBS的油气页岩分析方法，其特征在于：步骤S1中，所述待测页岩的LIBS特征谱线通过以下方法得到：先通过LIBS探头在待测页岩表面打靶多次，再打靶获取待测页岩的LIBS特征谱线。
所属类别：	发明专利