利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法，包括：制備若干個不同體積比的原油四氯化碳標準溶液；利用太赫茲時域光譜裝置對每一原油四氯化碳標準溶液進行檢測，獲取對應的太赫茲時域光譜峰值；采用最小二乘法擬合生成體積比-峰值標準曲線；將待測巖石樣品浸泡在一定體積的四氯化碳溶劑中，生成待測樣品溶液，應用太赫茲時域光譜裝置對待測樣品溶液進行檢測，得到待測巖石樣品的太赫茲時域光譜峰值；將待測巖石樣品的太赫茲時域光譜峰值與體積比-峰值標準曲線進行比對，得到待測樣品溶液中的原油與四氯化碳的體積比；根據(jù)原油與四氯化碳的體積比，得到待測巖石樣品中的原油含量。本發(fā)明可實現(xiàn)對原油-含量的無損檢測。
【專利說明】利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種巖石孔隙中原油含量的檢測方法，尤其涉及一種利用太赫茲時域 光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法，具體的講，是一種應用太赫茲波時域光譜峰值 構(gòu)建標準曲線檢測巖石孔隙中原油含量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 太赫茲波（THz，Terahertz)通常是指頻率在0. ΙΤΗζ-ΙΟΤΗζ (波長在300 μ m? 3mm)之間的電磁波，其波段在微波和紅外之間，屬于遠紅外波段。太赫茲時域光譜系統(tǒng)是 一種相關(guān)探測技術(shù)，能夠同時獲得太赫茲脈沖的振幅和相位信息。與傳統(tǒng)光源相比，太赫茲 時域光譜具有瞬態(tài)性、指紋性、高穿透能力等許多獨特的性質(zhì)，因此太赫茲在能源、環(huán)保、安 檢、生物醫(yī)療領(lǐng)域都具有巨大的應用價值。
[0003] 現(xiàn)有的巖石孔隙中原油含量的檢測方法一般有常壓干餾法、蒸餾抽提法、色譜法 及一維核磁共振法等，但是這些方法或多或少都存在一定的局限性。例如，常壓干餾法在干 餾過程中，由于蒸發(fā)損失、結(jié)焦或裂解等原因，干餾出的油量一般少于實際巖心的含油量； 蒸餾抽提法在抽提時特別是低滲透巖樣，需要非常長的測量時間，且操作過程繁雜。
[0004] 迄今為止，還沒有運用太赫茲時域光譜技術(shù)來檢測巖石孔隙中原油含量的相關(guān)技 術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是借助于太赫茲波能量低、分辨率高、掃描速度快、信噪比高、信息 量大以及可進行無損傷檢測等優(yōu)點，提供一種檢測結(jié)果可靠、操作簡單的巖石孔隙中原油 含量的檢測方法。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明實施例提供一種利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔 隙中原油含量的方法，包括如下步驟：步驟1，制備若干個不同體積比的原油四氯化碳標準 溶液；步驟2,利用太赫茲時域光譜裝置對每一所述原油四氯化碳標準溶液進行檢測，獲取 對應的太赫茲時域光譜峰值；步驟3,以所述原油四氯化碳標準溶液的體積比為橫坐標，對 應的太赫茲時域光譜峰值為縱坐標，采用最小二乘法擬合生成體積比-峰值標準曲線；步 驟4,將待測巖石樣品浸泡在一定體積的四氯化碳溶劑中，生成待測樣品溶液，應用所述太 赫茲時域光譜裝置對所述待測樣品溶液進行檢測，得到所述待測巖石樣品的太赫茲時域光 譜峰值；步驟5,將所述待測巖石樣品的太赫茲時域光譜峰值與所述體積比-峰值標準曲線 進行比對，得到所述待測樣品溶液中的原油與四氯化碳的體積比；步驟6,根據(jù)所述待測樣 品溶液中的原油與四氯化碳的體積比，得到所述待測巖石樣品中的原油含量。
[0007] 進一步地，在一實施例中，在所述步驟1中的原油與待測巖石樣品中的原油來自 于同一地域的含油區(qū)塊，即具有相同的物質(zhì)成分。
[0008] 進一步地，在一實施例中，所述步驟1中制備若干個不同體積比的原油四氯化 碳標準溶液，包括：將脫水后的原油與四氯化碳均勻混合，制成體積比分別為0. 〇1、〇. 02、 0. 03、0. 04、0. 05、0. 06、0. 07、0. 08、0. 09、0. 1 的 10 個原油四氯化碳標準溶液。
[0009] 進一步地，在一實施例中，所述原油四氯化碳標準溶液被分別置于 10mmX10mmX45mm、壁厚為1mm的標準石英比色皿中。
[0010] 進一步地，在一實施例中，在所述步驟2中，利用太赫茲時域光譜裝置進行檢測的 測試環(huán)境為：室溫，氮氣條件，空氣濕度范圍為4% -40%。
[0011] 進一步地，在一實施例中，在所述步驟2中，太赫茲輻射源發(fā)出的準連續(xù)太赫茲波 經(jīng)平面鏡反射后入射到裝有所述原油四氯化碳標準溶液的樣品池上，透過所述樣品池的太 赫茲波通過聚焦透鏡后被探測器接收，得到所述原油四氯化碳標準溶液的太赫茲時域光譜 峰值。
[0012] 進一步地，在一實施例中，在所述步驟4中，將所述待測巖石樣品置于一定體積的 四氯化碳溶劑中，充分萃取后，生成所述待測樣品溶液。
[0013] 進一步地，在一實施例中，所述的太赫茲時域光譜裝置為透射式太赫茲時域光譜 裝直。
[0014] 進一步地，在一實施例中，所述太赫茲波的范圍為0. ΙΤΗζ-4. ΟΤΗζ。
[0015] 本發(fā)明實施例的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法，利用 太赫茲波對原油四氯化碳溶液進行檢測，不會對人體、材料以及原油等造成損害，即可實現(xiàn) 無損檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1為本發(fā)明實施例的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方 法流程圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明實施例的太赫茲時域光譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 附圖標號：
[0020] 1 :飛秒激光器；2 :分束器；3 :太赫茲福射源；4、7、9 :反射鏡；5 :樣品架；6 :聚焦 透鏡；8 :延時系統(tǒng)；10 :探測系統(tǒng)

【具體實施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022] 大量理論和實驗證明，來自同一區(qū)塊的原油（具有相同的物質(zhì)成分），在相同的測 量條件下，其四氯化碳溶液濃度與太赫茲時域光譜峰值存在線性關(guān)系，而且濃度越大對應 的譜峰值越小。因此，利用上述方法建立某一區(qū)塊的原油四氯化碳溶液濃度（體積比）與 太赫茲時域光譜峰值間的標準曲線，即可實現(xiàn)對該區(qū)塊儲層巖樣中原油含量的檢測。
[0023] 圖1為本發(fā)明實施例的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方 法流程圖，如圖所示，本實施例的檢測方法包括：
[0024] 步驟S101，制備若干個不同體積比的原油四氯化碳標準溶液；步驟S102,利用太 赫茲時域光譜裝置對每一所述原油四氯化碳標準溶液進行檢測，獲取對應的太赫茲時域光 譜峰值；步驟S103,以所述原油四氯化碳標準溶液的體積比為橫坐標，對應的太赫茲時域 光譜峰值為縱坐標，采用最小二乘法擬合生成體積比-峰值標準曲線；步驟S104,將待測 巖石樣品浸泡在一定體積的四氯化碳溶劑中，生成待測樣品溶液，應用所述太赫茲時域光 譜裝置對所述待測樣品溶液進行檢測，得到所述待測巖石樣品的太赫茲時域光譜峰值；步 驟S105,將所述待測巖石樣品的太赫茲時域光譜峰值與所述體積比-峰值標準曲線進行比 對，得到所述待測樣品溶液中的原油與四氯化碳的體積比；步驟S106,根據(jù)所述待測樣品 溶液中的原油與四氯化碳的體積比，得到所述待測巖石樣品中的原油含量。
[0025] 在本實施例中，步驟S101中的原油與待測巖石樣品中的原油來自于同一地域的 含油區(qū)塊，即具有相同的物質(zhì)成分。其中，在步驟S101中，將脫水后的原油與四氯化碳溶 劑一同置于刻度試管中，于此作為優(yōu)選方案，混合配制成體積比分別為〇. 01、〇. 02、0. 03、 0. 04、0. 05、0. 06、0. 07、0. 08、0. 09、0. 1的10個原油四氯化碳標準溶液。
[0026] 在步驟S102中進行太赫茲時域光譜檢測時，測試環(huán)境為室溫、氮氣條件下，空氣 濕度范圍為4% -40%，原油四氯化碳標準溶液分別被置于lOmmXIOmmX 45mm、壁厚為1mm 的標準石英比色皿中進行太赫茲掃描；通過時域光譜獲取四氯化碳標準溶液的太赫茲波譜 峰值，所述標準溶液的體積比見于步驟S101中。
[0027] 原油四氯化碳溶液的太赫茲檢測是在如圖2所示的透射式太赫茲時域光譜裝置 上進行的，所述太赫茲波的范圍為〇. ΙΤΗζ-4. OTHz。如圖2所示，本實施例的太赫茲時域光 譜裝置主要由飛秒激光器1和太赫茲輻射系統(tǒng)組成。經(jīng)分束器2二分之一波片分束后，飛秒 激光器1發(fā)出的超短脈沖激光分成兩路互相垂直的超短脈沖激光，其中一路作為激發(fā)光， 一路作為探測光。實驗時裝有被測巖石樣品的標準石英比色皿放置于反射鏡4和聚焦透鏡 6的樣品架5上進行透射特性測量；太赫茲輻射源3發(fā)出的準連續(xù)太赫茲波透過樣品后，攜 帶有樣品信息的太赫茲波經(jīng)反射鏡7反射后被探測系統(tǒng)10收集，通過相應數(shù)據(jù)處理后便能 得到樣品的太赫茲時域光譜，讀取該時域譜的峰值。依次對各已知體積比的原油四氯化碳 標準溶液進行測量，獲取各自的太赫茲時域光譜峰值后，運用最小二乘法擬合出標準溶液 的體積比與峰值之間的關(guān)系曲線。
[0028] 將待測巖石樣品充分浸泡于一定體積比的四氯化碳中溶劑中，然后取出適量該溶 有待測巖石樣品的四氯化碳溶液（于此優(yōu)選3mL)置于標準石英比色皿中，通過圖2所示 的太赫茲時域光譜裝置測出其太赫茲時域光譜峰值，將此峰值與擬合好的標準曲線進行比 較，即可獲知該溶液中原油與四氯化碳的體積比，將該體積比乘上四氯化碳總體積便得到 所測巖樣的原油含量。
[0029] 應用本發(fā)明的技術(shù)方案得到已知體積比的四氯化碳標準溶液的太赫茲時域光譜 的峰值，建立標準曲線，作為檢測未知樣品的標準，與傳統(tǒng)的巖石孔隙原油含量檢測方法相 t匕，太赫茲技術(shù)具有掃描速度快、信息量豐富等特點，它對四氯化碳等非極性溶劑具有很強 的穿透力。而四氯化碳是一種常見的有機溶劑，也是良好的石油萃取劑，因此只需將待測巖 石充分浸泡于四氯化碳溶劑中，然后取出適當四氯化碳溶液進行太赫茲掃描，即可獲知巖 樣中原油的含量。另外，太赫茲波光子能量小，頻率為ITHz的光子對應的能量只有幾毫電 子伏，因此利用太赫茲波對原油四氯化碳溶液進行檢測，不會對人體，材料，原油造成損害， 即可做到無損檢測。本方法同樣適用于對儲層剩余油及殘余油的測量。
[0030] 本發(fā)明中應用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例 的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員， 依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi) 容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法，其特征在于，包括 如下步驟： 步驟1，制備若干個不同體積比的原油四氯化碳標準溶液； 步驟2，利用太赫茲時域光譜裝置對每一所述原油四氯化碳標準溶液進行檢測，獲取對 應的太赫茲時域光譜峰值； 步驟3,以所述原油四氯化碳標準溶液的體積比為橫坐標，對應的太赫茲時域光譜峰值 為縱坐標，采用最小二乘法擬合生成體積比-峰值標準曲線； 步驟4,將待測巖石樣品浸泡在一定體積的四氯化碳溶劑中，生成待測樣品溶液，應用 所述太赫茲時域光譜裝置對所述待測樣品溶液進行檢測，得到所述待測巖石樣品的太赫茲 時域光譜峰值； 步驟5,將所述待測巖石樣品的太赫茲時域光譜峰值與所述體積比-峰值標準曲線進 行比對，得到所述待測樣品溶液中的原油與四氯化碳的體積比； 步驟6,根據(jù)所述待測樣品溶液中的原油與四氯化碳的體積比，得到所述待測巖石樣品 中的原油含量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法， 其特征在于，在所述步驟1中的原油與待測巖石樣品中的原油來自于同一地域的含油區(qū) 塊，即具有相同的物質(zhì)成分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法， 其特征在于，所述步驟1中制備若干個不同體積比的原油四氯化碳標準溶液，包括： 將脫水后的原油與四氯化碳均勻混合，制成體積比分別為〇. 〇l、〇. 02、0. 03、0. 04、 0. 05、0. 06、0. 07、0. 08、0. 09、0. 1的10個原油四氯化碳標準溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法， 其特征在于，所述原油四氯化碳標準溶液被分別置于10mmX10mmX45mm、壁厚為1mm的標 準石英比色皿中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法， 其特征在于，在所述步驟2中，利用太赫茲時域光譜裝置進行檢測的測試環(huán)境為：室溫，氮 氣條件，空氣濕度范圍為4% -40%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法， 其特征在于，在所述步驟2中，太赫茲輻射源發(fā)出的準連續(xù)太赫茲波經(jīng)平面鏡反射后入射 到裝有所述原油四氯化碳標準溶液的樣品池上，透過所述樣品池的太赫茲波通過聚焦透鏡 后被探測器接收，得到所述原油四氯化碳標準溶液的太赫茲時域光譜峰值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油含量的方法， 其特征在于，在所述步驟4中，將所述待測巖石樣品置于一定體積的四氯化碳溶劑中，充分 萃取后，生成所述待測樣品溶液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項所述的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油 含量的方法，其特征在于，所述的太赫茲時域光譜裝置為透射式太赫茲時域光譜裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項所述的利用太赫茲時域光譜技術(shù)檢測巖石孔隙中原油 含量的方法，其特征在于，所述太赫茲波的范圍為〇. ΙΤΗζ-4. OTHz。
【文檔編號】G01N21/3577GK104215603SQ201410458168
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】陳少華, 王偉, 趙昆, 孟倩, 孫世寧 申請人:中國石油大學(北京)