[发明专利]一种基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测的方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测的方法及系统，设置有光源模块；电源模块置于随钻短接内为光源模块供电；流体检测通道布置在细长主体短节的同侧或异侧；光纤束连接流体检测通道；流体检测装置连接光纤束；包括：流体通过流体检测通道经检测模块，由流体检测通道出口排到环空；入射近红外检测信号照射穿过流体检测通道的流体，出射近红外检测光信号进入检测器与上位机建立通讯并完成随钻测量分析；上位机结合适当的电子设备和处理系统控制随钻近红外测量工具同时分析、显示随钻监测数据判断溢流是否发生及发生的程度。本发明满足井下随钻测量仪器抗震性、准确性的要求，同时改变现有的溢流监测原理实现井下实时监测。

主权项

1.一种基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测方法，其特征在于，所述基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测方法包括：步骤一，流体通过流体检测通道经检测模块后，由流体检测通道出口排到环空；步骤二，入射近红外检测信号照射穿过流体检测通道的流体，出射近红外检测光信号进入检测器并通过信号传输系统与上位机建立通讯并完成随钻测量分析；步骤三，上位机结合适当的电子设备和处理系统控制随钻近红外测量工具同时分析、显示随钻监测数据判断溢流是否发生及发生的程度；所述基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测方法流体成分分析系统接收信号传输系统上传的信号数据进行解码得到测试信号，对比已知物质的指纹谱图确定侵入流体物质，利用所测物质的吸光度确定所含物质浓度；首先，使用标准化学计量学方法测定所关注地层物质作为标准样品集，标准样品集为CH4、C2H6、C3H8、CO2；使用标准近红外光谱仪器测得标准样品集近红外谱图；然后，根据标准样品集和标准样品集的近红外图谱进行关联从而建立定量数学模型，可采用人工神经网路、多远线性回归、主成分回归、支持向量机建立定量数学模型；采用主成分回归建立数学模型X＝TPT+E，使用矩阵X主成分分析得到前n个向量得到矩阵T＝[t1,t2,t3,…,tn]，代替吸光度进行多远回归得到主成分回归模型y＝Tb+E；采用间隔偏最小二乘回归法建立所关注地层物质的校正模型，对定量模型进行校正；目标带宽将目标光谱区间等分为多个等宽子区间，对每个等宽子区间进行最小二乘回归，找到交互验证均方根误差对应的区间，再以此区间为中心单向或双向消减波长变量得到最佳波长区间；最后，利用已建立定量数学模型和被测流体的吸光度预测被测地层流体的成分及浓度；早期溢流判别系统根据实时侵入流体实时浓度结合环空体积直接给出溢流量，根据侵入物质及溢流量得到溢流的程度及可能发生事故的风险程度；所述基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测方法的基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测系统设置有：光源模块；电源模块置于随钻短接内为光源模块供电；流体检测通道布置在细长主体短节的同侧或异侧；光纤束连接流体检测通道；流体检测装置连接光纤束；上位机通过信号传输装置与流体检测装置建立通讯，并完成实施监测；所述流体检测装置设置有：流体检测通道入口、流体检测通道出口分别布置在细长主体短节的同侧或异侧；光源模块发出的近红外光信号通过入射光窗口，穿过流体检测室内的流体透过出射光窗口；出射光携带所测信号通过连接出射光窗口的光纤束的传输路径进入流体检测装置；所述流体检测装置设置有：将不同波段内的光强转化为电流信号输出的检测器；采用锗、铟镓砷、砷化铟、硫化铅或硒化铅探测器。