第34卷，第10期 2014年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 34 ,No. 10 -pp2779-2784
October,2014
油页岩含油率近红外光谱原位分析方法研究
刘杰，张福东，滕飞，李军，王智宏
吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林长春130026
摘要为实现油页岩含油率的原位检测，采用便携式近红外光谱分析技术，针对吉林扶余油页岩基地2 号错并的66个若芯样晶开展广原位检测的分析建模方法研究。采用自制便提式近红外光谱仪器获得反射率、吸光度、K-M函数三种数据形式光谱数据，结合主成分-马氏距离（PCA-MD)剔除异常样品、无信息变量消除法（UVE波长筛选及二者组合的四种建模数据优化方法，采用相同的数据预处理方法进行偏最小二乘(PLS)和反向传播神经网络(BPANN)两种方法的建模分析研究，确定最佳分析模型及方法。结果表明(1）不论是否采用四种不同的数据优化方法，两种建模方法所用建模数据库适合采用反射率或K-M函数的光谱数据形式；（2)两种建模方法，采用四种不同的数据优化方法，对相同数据库建模精度的影响不同：采用 PLS建模方法、以PCA-MD和UVE十PCA-MD两种方法进行数据优化、可以提高K-M函数光谱数据形式数据库的建模分析精度，采用BPANN建模方法、以UVE、PCA-MD与UVE组合的三种方法进行数据优化、对三种数据形式数据库的建模精度均有所提高；（3)除以反射率光谱数据并进行PCA-MD数据优化外，采用BPANN方法的建模精度好于PLS法。其中采用反射率光谱数据形式、只进行UVE数据优化外的 BPANN建模精度最高，预测相关系数为0.92、标准偏差为0.69%。
关键词近红外光谱；油页岩；含油率；原位分析；数据形式；建模方法；数据优化
中图分类号，0657.3
文献标识码：A
引言
DOI : 10, 3964 /j. issn. 1000-0593 (2014 )10-2779-06
其近红外区的特征分子键以C-H为主。因此要实现油员岩含油率的现场快速检测，便携式近红外光谱分析是一种有效方法。
油页若作为一种右油的替代能源，其勘查和并采对我国具有重要的战略意义"。油页岩含油率是指其所含页岩油的质量分数，是油页岩资源评价的关键指标之一。其常规的测定方法（低温干馏法，SH/T0508—92)需要在实验室进行，过程繁琐、效率低。而现有的其他检测方法，无法满足油页岩资源勘查和开采中评价指标快速检测的需要。如利用测并数据的含油率间接评价方法[3.4]，对没有地质钻并数据的地区无法使用；采用漫反射红外光谱实验室仪器的油页岩含油率分析58方法需要样品粉碎、压片等制样前处理，无法实现原位测量。
便携式近红外光谱分析技术可直接对目标进行现场和原位测定，具有分析速度快、绿色环保等特点，而且油页岩的主要成分页岩油、水分和矿物质"对应的分子基团(C—H，0—H，C—0等)在近红外光谱区（760～2526nm）有各自不同的吸收特征口。页岩油主要由液体烃类组成，
收稿日期：2014-05-24，修订日期：2014-07-29
针对吉林扶余油页岩科研基地2号错并（FK2)岩心的原位样品，采用漫反射近红外光谱分析，以反射率、吸光度、 K-M三种不司的光谱数据表示形式，结合异常样晶剔除和波长优化筛选及二者组合的数据优化方法，展开偏最小二乘(partial least squares，PLS）和反向传播神经网络(hack prop-agatingartificialneural network，BPANN》法建模分析实验，研究不同光谱数据形式、数据优化和建模方法对油页岩含油率分析精度的影响，以确定具有最高精度的分析方法。
1实验部分 1.1样品
扶科2号钻井（吉林扶余)359.7～390.8m岩芯，间隔 0.1～0.5m为一段，每段内均匀取样约200g，装一袋，共 66袋固体样晶，恒温十燥24h。
基金项目：吉林省科技发展计划项目(20116014）国家潜在油气资源(油页岩勘探开发利用)项目和产学研用合作创新项目(0SR-02-04)资助作者简介：刘杰，女，1969年生，吉林大学仪器科学与电气工程学院副教授
e-mail : I_jie@ jlu, edu. en
e-mail : zhwang@ jlu. edu, en
*通讯联系人