[发明专利]利用反射式近红外光纤探头构建快速预测原油性质的模型的方法及其应用

权利要求书

1.一种利用反射式近红外光纤探头构建快速预测原油性质的模型方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：构建原油校正集，测定校正集中原油的性质；

步骤二：利用反射式光纤探头采集原油近红外光谱；

步骤三：利用一阶微分对步骤二获得的原油近红外光谱进行预处理；

步骤四：利用主成分分析方法对预处理后的光谱数据进行训练集样本的选择；

步骤五：根据原油待测性质和原油光谱数据集，选择特定的光谱频段；

步骤六：利用偏最小二乘法建立原油性质与近红外光谱数据之间的数学关联模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤一中用于构建校正集的原油20℃的密度在0.7-1.1g/cm³的范围内，硫含量在0.03％-5.50％的范围内，酸值在0.01-12.00mgKOH/g的范围内；和/或

所述原油性质包括密度、残炭、酸值、硫含量、氮含量、蜡含量、胶质含量、沥青质含量和实沸点数据中的一个或多个。

3.如权利要求1－2中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤二包括，将校正集样品放置于30℃温度下，维持温度恒定，待原油样品温度达到稳定状态后，测定该原油样品的近红外光谱数据。

4.如权利要求1－3中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，利用配置反射式近红外光纤探头的离线/在线近红外分析仪，将该反射式近红外光纤探头直接插入原油，探头外部套筒底的蓝宝石光窗材料被原油浸没即可的方式，测得原油近红外光谱数据；

优选地，所述反射式近红外光纤探头含有14根光纤，7根输出，7根输入，探头外部加装有一个底部由蓝宝石材质制成光窗材料的金属套筒，套筒可拆卸；

优选地，检测时的扫描范围为4000-12500cm^-1，扫描次数为10-400次。

5.如权利要求1－4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤三包括，利用一阶微分对所述步骤二获得的波数范围为12500～4000cm^-1区域的原油样本近红外光谱图进行预处理，消除基线和背景干扰，建立初始训练集；

优选地，所述预处理为S-G一阶导数。

6.如权利要求1－5中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤四包括，对样本光谱进行主成分(PCA)分析后，利用主成分得分作为特征变量，再利用样本间的欧式距离来选择样本，确定最终的训练集；

优选地，步骤四包括，采用剔除的方式对校正样本进行选择，其过程为：首先对样本光谱进行主成分(PCA)分析，然后利用主成分得分作为特征计算每个样本与邻近样本之间的欧式距离，并根据样本分布的密度确定阈值；对于每一个样本，剔除与其距离小于阈值的样本，从而剔除冗余样本，剩余的样本作为校正样本；部分样本之间的欧式距离过小造成样本冗余，通过设定阈值并且剔除与其距离小于阈值的样本的方法来消除冗余样本；

更优选地，所述所有样本两两之间的欧式距离d_ij按下式计算：

dij=Σk=1m(xik-xjk)2]]>

式中，d_ij：第i个样本和第j个样本之间的欧式距离；

m：为主成分数；

x_i：为第i个样本的主成分得分；

x_j：为第j个样本的主成分得分。