油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法及装置，所述光谱分析方法包括：采集油气藏及其外围浅表设定深度的土壤样品；测量所述土壤样品的氧化还原电位；测量土壤样品的反射率光谱，消除所述土壤样品在设定波长位置的光谱跃迁，对所述反射率光谱进行再处理，生成反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标；计算所述氧化还原电位与所述反射率光谱、反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度之间的相关系数；根据所述相关系数，确定建模的最佳光谱指标及建模波长；应用最小二乘法建立所述氧化还原电位与最佳光谱指标之间的回归模型。

【技术实现步骤摘要】
油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法及装置
本专利技术涉及土壤氧化还原电位的分析技术，特别涉及一种油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法及装置，属于油气勘探领域。
技术介绍
70年代初，美国学者S.J.Pirson等，根据烃类垂直向上运移时产生的氧化还原作用，提出在油气田上方岩石具有较大的电化学还原性质，或者说具有较多的负离子，从而构成了“氧化-还原天然电池”，在地表可观测到低、缓、宽的自电负异常。在美国佛罗里达州、德克萨斯州、科罗拉多州和阿拉巴马州，利用这种自电负异常，均发现与油气藏相关异常并圈出了含油趋势带。在我国华北、新疆一些油田上的实测结果表明，在已知油田上有明显的异常显示，在勘探的地区也发现了与油气相关的异常。氧化还原电位测量，一是进行地表土壤样品采集，采用氧化还原电位(ORP)去极化法自动测定仪测量其氧化还原电位；一是采用梯度测量装置，测量各测点间的电位梯度值，然后再化为电位值。对于油气勘探的大面积测量，这两种方法特别费时费工。针对这种情况，提供一种野外氧化还原电位的快速探测方法是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法及装置，以实现基于可见光-近红外光谱的土壤氧化还原电位的快速预测。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法，所述光谱分析方法包括：采集油气藏及其外围浅表设定深度的土壤样品；测量所述土壤样品的氧化还原电位；测量土壤样品的反射率光谱，消除所述土壤样品在设定波长位置的光谱跃迁，对所述反射率光谱进行再处理，生成反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标；计算所述氧化还原电位与所述反射率光谱、反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度之间的相关系数；根据所述相关系数，确定建模的最佳光谱指标及建模波长；应用偏最小二乘法建立所述氧化还原电位与最佳光谱指标之间的回归模型。一实施例中，采集油气藏及其外围浅表设定深度的土壤样品，包括：以设定间隔采集油气区、非油气区浅表在设定深度范围的土壤样品；将采集的同一土壤样品分为两份，一份用于氧化还原电位测量，另一份用于光谱测量。一实施例中，测量所述土壤样品的氧化还原电位，包括：对所述土壤样品洒水使其具有一定的湿度；应用FJA-02型氧化还原电位去极化法自动测定仪测量所述土壤样品的氧化还原电位。一实施例中，测量土壤样品的反射率光谱，消除所述土壤样品在设定波长位置的光谱跃迁，对所述反射率光谱进行再处理，生成反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标，包括：对所述土壤样品进行物理粉碎，筛除块状颗粒和植物根；在暗室环境下，采用FieldSpec3光谱仪，应用接触式高密度反射探头进行样品的光谱测量，得到所述土壤样品的反射率光谱；对所述土壤样品的反射率光谱进行连接点修正，消除设定波段位置的光谱跃迁，得到校正后的反射率光谱；对校正后的反射率光谱进行再处理，得到反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标。一实施例中，应用偏最小二乘法进行所述氧化还原电位与最佳光谱指标之间的回归建模，包括：以所述氧化还原电位作为因变量，以参与建立回归模型的波长的光谱指标作为自变量，应用偏最小二乘法，计算所述氧化还原电位与参与建立回归模型的波长的最佳光谱指标之间的回归系数。一实施例中，所述光谱分析方法还包括：根据土壤样品在参与所述建模波长的位置的吸收特征确定所述回归系数的合理性。一实施例中，所述光谱分析方法还包括：应用交叉验证方法确定所述回归模型的预测能力。为了实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析装置，所述光谱分析装置包括：样品采集单元，用于采集油气藏及其外围浅表设定深度的土壤样品；电位测量单元，用于测量所述土壤样品的氧化还原电位；指标生成单元，用于测量土壤样品的反射率光谱，消除所述土壤样品在设定波长位置的光谱跃迁，对所述反射率光谱进行再处理，生成反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标；相关系数计算单元，用于计算所述氧化还原电位与所述反射率光谱、反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度之间的相关系数；参数确定单元，用于根据所述相关系数，确定建模的最佳光谱指标及建模波长；回归模型建立单元，用于应用偏最小二乘法建立所述氧化还原电位与最佳光谱指标之间的回归模型。一实施例中，所述样品采集单元包括：样品采集模块，用于以设定间隔采集油气区、非油气区浅表在设定深度范围的土壤样品；样品划分模块，将采集的同一土壤样品分为两份，一份用于氧化还原电位测量，另一份用于光谱测量。一实施例中，所述电位测量单元包括：加湿模块，用于对所述土壤样品洒水使其具有一定的湿度；电位测量模块，用于应用FJA-02型氧化还原电位去极化法自动测定仪测量所述土壤样品的氧化还原电位。一实施例中，所述指标生成单元包括：粉碎模块，用于对所述土壤样品进行物理粉碎，筛除块状颗粒和植物根；光谱生成模块，用于在暗室环境下，采用FieldSpec3光谱仪，应用接触式高密度反射探头进行样品的光谱测量，得到所述土壤样品的反射率光谱；光谱修正模块，用于对所述土壤样品的反射率光谱进行连接点修正，消除设定波段位置的光谱跃迁，得到校正后的反射率光谱；再处理模块，用于对校正后的反射率光谱进行再处理，得到反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标。一实施例中，所述回归模型建立单元具体用于：以所述氧化还原电位作为因变量，以参与建立回归模型的波长的光谱指标作为自变量，应用偏最小二乘法，计算所述氧化还原电位与参与建立回归模型的波长的最佳光谱指标之间的回归系数。一实施例中，所述光谱分析装置还包括：合理性确定单元，用于根据土壤样品在参与所述建模波长的位置的吸收特征确定所述回归系数的合理性。一实施例中，所述光谱分析装置还包括：预测能力确定单元，用于应用交叉验证方法确定所述回归模型的预测能力。本专利技术实施例的有益效果在于：在现有技术基础上，引入可见光-近红外光谱分析技术，建立了土壤氧化还原电位-光谱指标回归模型，实现了基于可见光-近红外光谱的土壤氧化还原电位的快速预测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法的流程图；图2为本专利技术实施例的土壤样品采样点位分布图；图3为本专利技术实施例的土壤样品采集、预处理流程图；图4为本专利技术实施例的土壤样品氧化还原电位测量流程图；图5为本专利技术实施例的土壤氧化还原电位剖面图；图6为本专利技术实施例的土壤样品光谱测量、处理流程图；图7A至图7D为本专利技术实施例的土壤样品光谱指标图；图8为本专利技术实施例的土壤氧化还原电位与光谱指标相关性计算流程图；图9为本专利技术实施例的土壤样品氧化还原电位的交叉验证图；图10为本专利技术一实施例的油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析装置的结构示意图；图11为本专利技术实施例的样品采集单元图12为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法，其特征在于，所述光谱分析方法包括：采集油气藏及其外围浅表设定深度的土壤样品；测量所述土壤样品的氧化还原电位；测量土壤样品的反射率光谱，消除所述土壤样品在设定波长位置的光谱跃迁，对所述反射率光谱进行再处理，生成反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标；计算所述氧化还原电位与所述反射率光谱、反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度之间的相关系数；根据所述相关系数，确定建模的最佳光谱指标及建模波长；应用最小二乘法建立所述氧化还原电位与最佳光谱指标之间的回归模型。

【技术特征摘要】
1.一种油气藏上方土壤氧化还原电位的光谱分析方法，其特征在于，所述光谱分析方法包括：采集油气藏及其外围浅表设定深度的土壤样品；测量所述土壤样品的氧化还原电位；测量土壤样品的反射率光谱，消除所述土壤样品在设定波长位置的光谱跃迁，对所述反射率光谱进行再处理，生成反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标；计算所述氧化还原电位与所述反射率光谱、反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度之间的相关系数；根据所述相关系数，确定建模的最佳光谱指标及建模波长；应用偏最小二乘法建立所述氧化还原电位与最佳光谱指标之间的回归模型。2.根据权利要求1所述的光谱分析方法，其特征在于，采集油气藏及其外围浅表设定深度的土壤样品，包括：以设定间隔采集油气区、非油气区浅表在设定深度范围的土壤样品；将采集的同一土壤样品分为两份，一份用于氧化还原电位测量，另一份用于光谱测量。3.根据权利要求1所述的光谱分析方法，其特征在于，测量所述土壤样品的氧化还原电位，包括：对所述土壤样品洒水使其具有一定的湿度；应用FJA-02型氧化还原电位去极化法自动测定仪测量所述土壤样品的氧化还原电位。4.根据权利要求1所述的光谱分析方法，其特征在于，测量土壤样品的反射率光谱，消除所述土壤样品在设定波长位置的光谱跃迁，对所述反射率光谱进行再处理，生成反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标，包括：对所述土壤样品进行物理粉碎，筛除块状颗粒和植物根；在暗室环境下，采用FieldSpec3光谱仪，应用接触式高密度反射探头进行样品的光谱测量，得到所述土壤样品的反射率光谱；对所述土壤样品的反射率光谱进行连接点修正，消除设定波段位置的光谱跃迁，得到校正后的反射率光谱；对校正后的反射率光谱进行再处理，得到反射率一阶导数、反射率二阶导数和反射率吸收深度三个衍生光谱指标。5.根据权利要求1所述的光谱分析方法，其特征在于，应用偏最小二乘法进行所述氧化还原电位与最佳光谱指标之间的回归建模，包括：以所述氧化还原电位作为因变量，以参与建立回归模型的波长的光谱指标作为自变量，应用偏最小二乘法，计算所述氧化还原电位与参与建立回归模型的波长的最佳光谱指标之间的回归系数。6.根据权利要求5所述的光谱分析方法，其特征在于，所述光谱分析方法还包括：根据土壤样品在参与所述建模波长的位置的吸收特征确定所述回归系数的合理性。7.根据权利要求1所述的光谱分析方法，其特征在于，所述光谱分析方法还包括：应用交叉验证方法确定所述回归模型的预测能力。8.一种油气藏上方土壤氧化还原电位的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢学文，于世勇，刘松，申晋利，张强，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11