王波

摘 要：类比三维荧光光谱技术中三维荧光光谱总体积积分法同时测定多组分质量浓度的方法，提出了基于同步荧光光谱技术的同步荧光光谱总面积积分法确定原油质量浓度的新方法。将其用于胜利油田孤北井区原油样品的质量浓度定量，结果表明：原油质量浓度与荧光强度总面积积分值在高、低两个质量浓度段上均呈双对数线性关系（亦即乘幂关系）。

关键词：同步荧光光谱；Monte-Carlo积分；质量浓度；荧光录井；原油

在定量荧光分析技术中，同步荧光光谱技术和三维荧光光谱技术都是近年来快速发展的荧光光谱技术[1～2]。同步荧光光谱技术具有光谱简单、谱带窄化、重叠少、散色光干扰小、操作方便和费用低等优点[3～5]，这使得同步荧光光谱技术比三维荧光光谱技术更适应于录井现场快速便捷的要求[5～8]。

1同步荧光光谱技术简介

1971年Lloyd[3]首先提出了同步荧光光谱技术。同步荧光法按光谱扫描方式的不同可分为恒（固定）波长法、恒能量法、可变角法和恒基体法[13]。常说的同步荧光光谱技术是指固定波长同步荧光光谱技术。固定波长同步荧光光谱采用固定波长差（发射波长-激发波长）方式扫描，实际上是以特殊的二维截面反映三维荧光光谱信息。

2同步荧光光谱总面积积分法

同步荧光光谱总面积积分法的主要思路是：运用Monte-Carlo原理，选定荧光物质同步荧光光谱的某一特征区域后，构造一个发射波长-荧光强度平面，由计算机产生随机点，将出现在荧光峰内的随机点所对应的荧光强度累加起来得到的值称面积值，利用面积值进行定量分析。应用该方法随机误差被抑制，大大增加了信噪比，因此提高了灵敏度[1，12]。

荧光录井中，由于同一井区内相同质量浓度的原油在相同萃取剂、相同扫描波长差下得到的同步荧光光谱重复性极好[10]，因此，可以通过测量标准样品的同步荧光光谱图，分别建立该井区原油质量浓度的工作曲线，然后测量待测样品的同步荧光光谱，再用同步荧光光谱总面积积分法计算其荧光强度总面积积分值，依据工作曲线确定其质量浓度。还可依据荧光系列对比级别与含油质量浓度的关系，计算荧光系列对比级别。

3应用实例

文献[9]用正己烷作萃取剂，获得胜利油田孤北363井区不同质量浓度原油样品在固定波长差Δλ= 40 nm条件下的同步荧光光谱，各光谱曲线对应质量浓度为：2.0，1.0，5×10-1，2.5×10-1，1.3×10-1，3.9×10-3，1.7×10-2，7.8×10-3，6.3×10-2，3.1×10-2g/L。

为了保证同步荧光光谱信息的完整性，使得提取的同步荧光光谱信息更加丰富，积分区间应该涵盖荧光峰，大小适中即可。

将上述质量浓度分成高、低两个质量浓度段，分别为3.1×10-2—1.3×10-1 g/L和2.5×10-1—2.0g/L， 分别运用同步荧光光谱总面积积分法，积分区间均为285—700nm，得到原油质量浓度与荧光强度积分总面积的关系。

值得指出的是，确定待测样品的质量浓度时，需先结合其峰位特征，确定其属于哪个质量浓度段，再用公式计算其质量浓度。

4结论及建议

（1）类比三维荧光光谱总体积积分确定质量浓度的方法，提出了同步荧光光谱总面积积分法。原油质量浓度与荧光强度总面积积分值在高、低两个质量浓度段上均呈双对数线性关系（亦即乘幂关系）；

（2）通过对胜利油田孤北井区原油实测同步荧光光谱资料的应用，结果表明同步荧光光谱总面积积分法在质量浓度定量范围和精度上都取得了显著效果；

（3）同步荧光光谱总面积积分法充分利用了光谱信息，有效抑制了随机误差。鉴于同步荧光光谱技术操作的便捷性及其与三维荧光光谱指正的一致性，录井现场可用同步荧光光谱分析代替三维荧光光谱分析；

（4）同步荧光光谱总面积积分法不仅适应于原油质量浓度的定量，还可以用于其他物质质量浓度的定量。

参考文献：

[1]刘志宏，蔡汝秀.三维荧光光谱技术分析应用进展[J].分析科学学报.2000，16（6）：516-523.

Liu Zhihong， Cai Ruxiu. Progresses and applications of three dimensional fluorescent spectroscopy[J]. Journal of Analytical Science， 2000，16（6）：516-523.

[2]吳晓红，高生平.同步荧光技术的应用进展[J].光谱实验室.2008，25（4）：651-654.

Wu Xiaohong， Gao Shengping. The application progress of synchronous fluorescence[J]. Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory， 2008，25（4）：651-654.

[3]J.B.F.Lloyd. Multicomponent analysis by synchronous luminescence spectrometry[J]. Nature， 1971，231：64.

[4]陈国珍.荧光分析法（第二版）[M].北京：科学出版社，1990：201.

Chen Guozhen. Fluorescence analysis（second edition）[M]. Beijing： Science Press， 1990：201.

[5]宋继梅，王凌峰.油气样品的固定波长同步荧光光谱特征研究[J]. 光谱学与光谱分析.2002，22（5）：803-805.

Song Jimei， Wang Lingfeng. Study on the characteristic and significance of synchronous fluorescence spectrum of crude oil and nature gas samples[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis， 2002，22（5）：803-805.

[6]宋继梅，邓平.荧光分析法在综合录井中的应用[J].石油勘探与开发.2000，27（5）：53-55.

Song Jimei， Dengping. Applications of fluorescence spectra analysis of detritus in the synthesizing well log[J]. Petroleum Exploration and Development， 2000，27（5）：53-55.

[7]宋继梅，吴杰颖，王凌峰.荧光分析法在油气化探中的应用[J].物探与化探.2002，26（5）：347-349.

Song Jimei， Wu Jieying， Wang Lingfeng. The application of fluorescence spectral analytical method to oil and gas geochemical exploration[J]. Geophysical and Geochemical Exploration， 2002，26（5）：347-349.

[8]王春艳，王新顺，王延华，高居伟，郑荣儿.基于不同光谱技术的原油样品的荧光分析[J].光谱学与光谱分析.2006，26（4）：728-732.

Wang Chunyan， Wang Xinshun， Wang Yanhua， Gao Juwei， Zheng Ronger. Fluorescence analysis of crude oil samples with different spectral approaches[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis， 2006，26（4）：728-732.

[9]王春艳，邓美寅，杨晓明，张金亮，郑荣儿.同步荧光光谱多点函数拟合确定原油样品浓度技术[J].石油勘探与开发.2006，33（2）：205-207.

Wang Chunyan， Deng Meiyin， Yang Xiaoming， Zhang Jinliang， Zheng Ronger. A new method for concentration determ ination of crude oil sample using multipoint function simulation of synchronous fluorescence spectrum[J]. Petroleum Exploration and Development， 2006， 33（2）：205～207.

[10]王春艳，江华鸿，高居伟，张金亮，郑荣儿.基于三维同步荧光光谱确定原油样品浓度的新方法[J].光谱学与光谱分析.2006，26（6）：1080-1083.

Wang Chunyan， Jiang Huahong， Gao Juwei， Zhang Jinliang Zheng Ronger. A new method for concentration determination of crude oil sample using three-dimensional synchronous fluorescence spectra[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis， 2006，26（6）：1080-1083.

[11]肖篆，戴家才. 利用同步熒光光谱分段函数确定原油质量浓度[J].新疆石油地质.2010，31（4）：404-405.

Xiao Zhuan， Dai Jiacai. Determination of mass concentration of crude oil with piecewise function of synchronous fluorescence spectrum[J]. Xinjiang Petroleum Geology， 2010，31（4）：404-405.

[12]鄢远，许金钩，陈国珍.三维荧光光谱总体积积分法[J].科学通报.1997，42（7）：714-716.

Yan Yuan， Xu Jingou， Chen Guozhen. Three-dimensional fluorescence spectrometry by detecting total fluorescence intensity[J]. Chinese Science Bulletin， 1997，42（7）：714-716.

[13]何立芳，林丹丽，李耀群.同步荧光分析法的应用及其新进展[J].化学进展.2004，16（6）：879-885.

He Lifang， Lin Danli， Li Yaoqun. Application and development of synchronous fluorescence spectrometry[J]. Progress In Chemistry， 2004，16（6）：879-885.

[14]栾晓宁，王春艳，李颖，辛美丽，郑荣儿.从浓度定量分析探讨异丙醇作原油萃取剂的可行性[J]. 海洋湖沼通报.2009（2）： 151-156.

Luan Xiaoning， Wang Chunyan， Li Ying， Xin Meili， Zheng Ronger. Discussion on the feasibility of isopropanol as an extractant of crude oil on the basis of concentration quantitative analysis[J]. Transactions of Oceanology and Limnology， 2009（2）：151-156.

[15]王春艳，李文东，栾晓宁，张登英，张金亮，郑荣儿.基于浓度参量同步荧光光谱的相近油源溢油鉴别[J]. 光谱学与光谱分析.2010，30（10）：2700-2705.

Wang Chunyan， Li Wendong， Luan Xiaoning， Zhang Dengying， Zhang Jinliang， Zheng Ronger. Fingerprint discrimination technique of spill oil based on concentration auxiliary parameter fluorescence spectra[J].Spectroscopy and Spectral Analysis， 2010，30（10）：2700-2705.