[发明专利]一种包含碳同位素甲烷的气测录井方法与装置

权利要求书

1.一种包含碳同位素甲烷的气测录井方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待测气体的红外光，并对红外光谱进行预处理；

根据预处理后的红外光谱数据，利用傅里叶变换红外光谱检测分析模型，计算出待测气体中碳同位素甲烷和其他气体的浓度值；

获取待测气体中碳同位素甲烷在特征波长处的吸光度值；

根据吸光度值，利用可调谐激光碳同位素甲烷检测分析模型，计算出碳同位素甲烷的浓度值；

将傅里叶变换红外光谱检测分析模型和可调谐激光碳同位素甲烷检测分析模型计算出的碳同位素甲烷的浓度值进行比较，若浓度值大于等于100×10^-6，输出傅里叶变换红外光谱检测分析模型计算的碳同位素甲烷和其他气体的浓度值，否则输出傅里叶变换红外光谱检测分析模型计算的其他气体的浓度值和可调谐激光碳同位素甲烷检测分析模型计算的碳同位素甲烷的浓度值；

结合温度压力探测模块的实时检测数据对输出的碳同位素甲烷的浓度值和其他气体的浓度值进行温度压力补偿；

将温压补偿后的碳同位素甲烷的浓度值和其他气体的浓度值进行存储和远程传输，作为录井的原始数据。

2.根据权利要求1所述的包含碳同位素甲烷的气测录井方法，其特征在于，所述预处理包括平滑降噪处理、基线漂移校正处理和傅里叶解卷积处理；所述待测气体为¹³CH₄、¹²CH₄、C₂H₆、C₃H₈、iso-C₄H₁₀、n-C₄H₁₀、iso-C₅H₁₂、n-C₅H₁₂、CO、CO₂的混合气体。

3.根据权利要求1或2所述的包含碳同位素甲烷的气测录井方法，其特征在于，所述傅里叶变换红外光谱检测分析模型是采用在投入使用前，将不同浓度的待测气体的红外光谱数据作为输入，利用支持向量机算法分别建立的单一气体的定量分析模型，具体构建方法如下：

1)样本制作

对固定组分气体样本进行光谱扫描，得到光谱数据；进行n组标定，得到n组标定样本对集合{Φ_i,X_i}，表征输入输出关系；其中，Φ_i为输入样本集，是一个l维向量，l为需要检测的气体组分数；X_i为输出样本集，是一个m维向量，m为样本个数；

X_i＝[x_i1,x_i2,…,x_im]

其中，i＝1,2,…,n，n表示样本的数量；是第i次标定时，输入光谱仪的l种被测气体浓度的标定值；x_i1,x_i2,…,x_im是第i次标定时，红外光谱检测系统输出的光谱数据：

x_im＝I_a(γ_m)/I_ao(γ_m) (1)

其中，I_ao(γ_m)为以波数γ_m入射进入气室的红外光强；I_a(γ_m)为气室透射出去波数为γ_m的红外光强；

2)建立傅里叶变换红外光谱检测分析模型

2-1)训练：

随机取标定样本集合总数的3/5作为训练用样本；将训练样本集以并行、串行两种方式输入支持向量机，并分别称为并行支持向量与串行支持向量；

每一个串行输入样本的串行向量X＝[x₁,x₂,…,x_m]与每一个并行输入行核向量X_i＝[x_i1,x_i2,…,x_im]，进行函数运算K(X,X_i)，则支持向量机的输出Y如下：

其中，b为曲线在y轴上的截距，a_i为系数向量，K(X,X_i)为RBF核函数，且e为自然常数，σ为RBF核参数；

每串行输入一个串行向量，均由式(2)获得一个输出；经n次串行输入，获得n个输出Y_(1,2,…,n)，将其与期望的甲烷浓度进行比较，如果比较二者不满足设定的均方误差ε10^-6的要求，则需要对参数a_i，b及核函数参数σ进行调节，直至满足ε10^-6为止时，支持向量机训练完毕。