利用同步熒光光譜總面積積分法確定原油質(zhì)量濃度

王波

摘 要：類比三維熒光光譜技術(shù)中三維熒光光譜總體積積分法同時測定多組分質(zhì)量濃度的方法，提出了基于同步熒光光譜技術(shù)的同步熒光光譜總面積積分法確定原油質(zhì)量濃度的新方法。將其用于勝利油田孤北井區(qū)原油樣品的質(zhì)量濃度定量，結(jié)果表明：原油質(zhì)量濃度與熒光強度總面積積分值在高、低兩個質(zhì)量濃度段上均呈雙對數(shù)線性關(guān)系（亦即乘冪關(guān)系）。

關(guān)鍵詞：同步熒光光譜；Monte-Carlo積分；質(zhì)量濃度；熒光錄井；原油

在定量熒光分析技術(shù)中，同步熒光光譜技術(shù)和三維熒光光譜技術(shù)都是近年來快速發(fā)展的熒光光譜技術(shù)[1～2]。同步熒光光譜技術(shù)具有光譜簡單、譜帶窄化、重疊少、散色光干擾小、操作方便和費用低等優(yōu)點[3～5]，這使得同步熒光光譜技術(shù)比三維熒光光譜技術(shù)更適應(yīng)于錄井現(xiàn)場快速便捷的要求[5～8]。

1同步熒光光譜技術(shù)簡介

1971年Lloyd[3]首先提出了同步熒光光譜技術(shù)。同步熒光法按光譜掃描方式的不同可分為恒（固定）波長法、恒能量法、可變角法和恒基體法[13]。常說的同步熒光光譜技術(shù)是指固定波長同步熒光光譜技術(shù)。固定波長同步熒光光譜采用固定波長差（發(fā)射波長-激發(fā)波長）方式掃描，實際上是以特殊的二維截面反映三維熒光光譜信息。

2同步熒光光譜總面積積分法

同步熒光光譜總面積積分法的主要思路是：運用Monte-Carlo原理，選定熒光物質(zhì)同步熒光光譜的某一特征區(qū)域后，構(gòu)造一個發(fā)射波長-熒光強度平面，由計算機產(chǎn)生隨機點，將出現(xiàn)在熒光峰內(nèi)的隨機點所對應(yīng)的熒光強度累加起來得到的值稱面積值，利用面積值進行定量分析。應(yīng)用該方法隨機誤差被抑制，大大增加了信噪比，因此提高了靈敏度[1，12]。

熒光錄井中，由于同一井區(qū)內(nèi)相同質(zhì)量濃度的原油在相同萃取劑、相同掃描波長差下得到的同步熒光光譜重復(fù)性極好[10]，因此，可以通過測量標準樣品的同步熒光光譜圖，分別建立該井區(qū)原油質(zhì)量濃度的工作曲線，然后測量待測樣品的同步熒光光譜，再用同步熒光光譜總面積積分法計算其熒光強度總面積積分值，依據(jù)工作曲線確定其質(zhì)量濃度。還可依據(jù)熒光系列對比級別與含油質(zhì)量濃度的關(guān)系，計算熒光系列對比級別。

3應(yīng)用實例

文獻[9]用正己烷作萃取劑，獲得勝利油田孤北363井區(qū)不同質(zhì)量濃度原油樣品在固定波長差Δλ= 40 nm條件下的同步熒光光譜，各光譜曲線對應(yīng)質(zhì)量濃度為：2.0，1.0，5×10-1，2.5×10-1，1.3×10-1，3.9×10-3，1.7×10-2，7.8×10-3，6.3×10-2，3.1×10-2g/L。

為了保證同步熒光光譜信息的完整性，使得提取的同步熒光光譜信息更加豐富，積分區(qū)間應(yīng)該涵蓋熒光峰，大小適中即可。

將上述質(zhì)量濃度分成高、低兩個質(zhì)量濃度段，分別為3.1×10-2—1.3×10-1 g/L和2.5×10-1—2.0g/L， 分別運用同步熒光光譜總面積積分法，積分區(qū)間均為285—700nm，得到原油質(zhì)量濃度與熒光強度積分總面積的關(guān)系。

值得指出的是，確定待測樣品的質(zhì)量濃度時，需先結(jié)合其峰位特征，確定其屬于哪個質(zhì)量濃度段，再用公式計算其質(zhì)量濃度。

4結(jié)論及建議

（1）類比三維熒光光譜總體積積分確定質(zhì)量濃度的方法，提出了同步熒光光譜總面積積分法。原油質(zhì)量濃度與熒光強度總面積積分值在高、低兩個質(zhì)量濃度段上均呈雙對數(shù)線性關(guān)系（亦即乘冪關(guān)系）；

（2）通過對勝利油田孤北井區(qū)原油實測同步熒光光譜資料的應(yīng)用，結(jié)果表明同步熒光光譜總面積積分法在質(zhì)量濃度定量范圍和精度上都取得了顯著效果；

（3）同步熒光光譜總面積積分法充分利用了光譜信息，有效抑制了隨機誤差。鑒于同步熒光光譜技術(shù)操作的便捷性及其與三維熒光光譜指正的一致性，錄井現(xiàn)場可用同步熒光光譜分析代替三維熒光光譜分析；

（4）同步熒光光譜總面積積分法不僅適應(yīng)于原油質(zhì)量濃度的定量，還可以用于其他物質(zhì)質(zhì)量濃度的定量。

參考文獻：

[1]劉志宏，蔡汝秀.三維熒光光譜技術(shù)分析應(yīng)用進展[J].分析科學(xué)學(xué)報.2000，16（6）：516-523.

Liu Zhihong， Cai Ruxiu. Progresses and applications of three dimensional fluorescent spectroscopy[J]. Journal of Analytical Science， 2000，16（6）：516-523.

[2]吳曉紅，高生平.同步熒光技術(shù)的應(yīng)用進展[J].光譜實驗室.2008，25（4）：651-654.

Wu Xiaohong， Gao Shengping. The application progress of synchronous fluorescence[J]. Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory， 2008，25（4）：651-654.

[3]J.B.F.Lloyd. Multicomponent analysis by synchronous luminescence spectrometry[J]. Nature， 1971，231：64.

[4]陳國珍.熒光分析法（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，1990：201.

Chen Guozhen. Fluorescence analysis（second edition）[M]. Beijing： Science Press， 1990：201.

[5]宋繼梅，王凌峰.油氣樣品的固定波長同步熒光光譜特征研究[J]. 光譜學(xué)與光譜分析.2002，22（5）：803-805.

Song Jimei， Wang Lingfeng. Study on the characteristic and significance of synchronous fluorescence spectrum of crude oil and nature gas samples[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis， 2002，22（5）：803-805.

[6]宋繼梅，鄧平.熒光分析法在綜合錄井中的應(yīng)用[J].石油勘探與開發(fā).2000，27（5）：53-55.

Song Jimei， Dengping. Applications of fluorescence spectra analysis of detritus in the synthesizing well log[J]. Petroleum Exploration and Development， 2000，27（5）：53-55.

[7]宋繼梅，吳杰穎，王凌峰.熒光分析法在油氣化探中的應(yīng)用[J].物探與化探.2002，26（5）：347-349.

Song Jimei， Wu Jieying， Wang Lingfeng. The application of fluorescence spectral analytical method to oil and gas geochemical exploration[J]. Geophysical and Geochemical Exploration， 2002，26（5）：347-349.

[8]王春艷，王新順，王延華，高居偉，鄭榮兒.基于不同光譜技術(shù)的原油樣品的熒光分析[J].光譜學(xué)與光譜分析.2006，26（4）：728-732.

Wang Chunyan， Wang Xinshun， Wang Yanhua， Gao Juwei， Zheng Ronger. Fluorescence analysis of crude oil samples with different spectral approaches[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis， 2006，26（4）：728-732.

[9]王春艷，鄧美寅，楊曉明，張金亮，鄭榮兒.同步熒光光譜多點函數(shù)擬合確定原油樣品濃度技術(shù)[J].石油勘探與開發(fā).2006，33（2）：205-207.

Wang Chunyan， Deng Meiyin， Yang Xiaoming， Zhang Jinliang， Zheng Ronger. A new method for concentration determ ination of crude oil sample using multipoint function simulation of synchronous fluorescence spectrum[J]. Petroleum Exploration and Development， 2006， 33（2）：205～207.

[10]王春艷，江華鴻，高居偉，張金亮，鄭榮兒.基于三維同步熒光光譜確定原油樣品濃度的新方法[J].光譜學(xué)與光譜分析.2006，26（6）：1080-1083.

Wang Chunyan， Jiang Huahong， Gao Juwei， Zhang Jinliang Zheng Ronger. A new method for concentration determination of crude oil sample using three-dimensional synchronous fluorescence spectra[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis， 2006，26（6）：1080-1083.

[11]肖篆，戴家才. 利用同步熒光光譜分段函數(shù)確定原油質(zhì)量濃度[J].新疆石油地質(zhì).2010，31（4）：404-405.

Xiao Zhuan， Dai Jiacai. Determination of mass concentration of crude oil with piecewise function of synchronous fluorescence spectrum[J]. Xinjiang Petroleum Geology， 2010，31（4）：404-405.

[12]鄢遠，許金鉤，陳國珍.三維熒光光譜總體積積分法[J].科學(xué)通報.1997，42（7）：714-716.

Yan Yuan， Xu Jingou， Chen Guozhen. Three-dimensional fluorescence spectrometry by detecting total fluorescence intensity[J]. Chinese Science Bulletin， 1997，42（7）：714-716.

[13]何立芳，林丹麗，李耀群.同步熒光分析法的應(yīng)用及其新進展[J].化學(xué)進展.2004，16（6）：879-885.

He Lifang， Lin Danli， Li Yaoqun. Application and development of synchronous fluorescence spectrometry[J]. Progress In Chemistry， 2004，16（6）：879-885.

[14]欒曉寧，王春艷，李穎，辛美麗，鄭榮兒.從濃度定量分析探討異丙醇作原油萃取劑的可行性[J]. 海洋湖沼通報.2009（2）： 151-156.

Luan Xiaoning， Wang Chunyan， Li Ying， Xin Meili， Zheng Ronger. Discussion on the feasibility of isopropanol as an extractant of crude oil on the basis of concentration quantitative analysis[J]. Transactions of Oceanology and Limnology， 2009（2）：151-156.

[15]王春艷，李文東，欒曉寧，張登英，張金亮，鄭榮兒.基于濃度參量同步熒光光譜的相近油源溢油鑒別[J]. 光譜學(xué)與光譜分析.2010，30（10）：2700-2705.

Wang Chunyan， Li Wendong， Luan Xiaoning， Zhang Dengying， Zhang Jinliang， Zheng Ronger. Fingerprint discrimination technique of spill oil based on concentration auxiliary parameter fluorescence spectra[J].Spectroscopy and Spectral Analysis， 2010，30（10）：2700-2705.