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高分辨激光诱导击穿光谱技术用于碳质页岩光谱特征分析
郭红丽 , 林庆宇 , 王帅 , 许涛 , 郭广盟 , 田地 , 段忆翔
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.160509
碳质页岩是一种重要的非常规油气源岩,包含丰富的页岩气储存信息。在地质油气勘探领域,识别物性相近的碳质页岩是地质学的难题之一。为快速准确判别碳质页岩特性,本研究利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对碳质页岩的光谱进行特征分析。以1064 nm纳秒脉冲激光作为激发光源,采用高分辨中阶梯光栅光谱仪配合ICCD搭建高分辨光学系统,利用LIBS装置分析四川盆地某井2396-3428 m不同深度处的5个典型碳质页岩样品,共获取碳质页岩中主量元素Si,Al,Fe,Ca,Mg,K和微量元素Cu,Cr,Ni,Sr,Mn,Ti,Rb等22种元素的350条发射谱线。基于高分辨LIBS系统采集的丰富谱线信息,采用主成分分析(PCA)法提取光谱贡献率最大的主成分得分二维图,识别不同类别碳质页岩样品,实现定性分析。结果表明,高分辨LIBS实验装置不仅可用于碳质页岩主量元素Si,Al,Fe,Ca,Mg,K等谱线分析,同时对微量元素如Ni,Cr,Mn,Sr等也具有很好的灵敏性。此外,LIBS技术与主成分分析(PCA)法结合可以更好地用于碳质页岩定性分析领域,提供科学的碳质页岩岩性判断数据和快速的分类手段,为页岩气开采和评估提供强有力的工具。
关键词: 激光诱导击穿光谱, 高分辨光谱, 碳质页岩, 主成分分析
录井专用型激光诱导击穿光谱仪测定岩屑中的8种元素
陈楠 , 杨燕婷 , 田地 , 段忆翔
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171206
记录不同井深岩屑元素含量信息的岩屑录井工作是油气勘探开发的必要过程之一。本研究将西南某钻井现场的岩屑样品分为训练集和测试集,使用自行研制的小型台式激光诱导击穿光谱仪(LIBS-Trace)采集各岩屑样品谱图,对8种元素(Si、Al、Ca、K、Mg、Mn、Ti、Fe)优化建立基于支持向量机回归(SVR)的元素定量分析模型。将测试集数据用于算法模型评估验证,结果表明,8种元素预测的平均百分比误差(MPE)分别为Si 5.68%、Al 7.22%、Ca 7.45%、K 9.76%、Mg 8.79%、Mn 11.9%、Ti 11.4%和Fe 10.4%,可以满足录井工作的要求。此外,依据录井工作的流程与需求,对仪器软硬件进行修改,将优化确立的定量模型集成于仪器之中,使之成为录井专用型号。在录井工作现场进行测试,结果表明,算法模型结合仪器可快速完成岩屑元素定量分析,在油气勘探开发领域具有潜在的应用价值。
关键词: 激光诱导击穿光谱, 岩屑录井, 支持向量机回归, 定量分析