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　石油荧光检测方法

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11 　石油的吸收光谱与激发光谱特性

石油产品种类不同 , 其所含荧光物质的种类以及各类荧光物质的比例也不同 , 使其表现出不同的光

谱特性 , 须通过实验测定典型油品的吸收光谱 、激发光谱及荧光光谱 , 以确定最佳激发波长及荧光检测
波长 。实验结果表明 , 荧光发射波长固定在 360nm 时 , 石油的 2 个激发峰值波长在 254nm 和 294nm 附
近 ; 荧光发射波长固定在 460nm 时 , 石油的激发峰值波长在 360nm 附近

[ 3 ]

。不论是原油还是成品油 ,

都具有较宽形状的激发光谱 , 即所有的矿物油均有较宽的吸收光谱带 , 可根据需要在较大波段范围内选
择适宜油水混合物统一的荧光激发波长 。

荧光光谱是通过选定适当的激发波长 , 使发射单色器在一定的范围内进行扫描 , 并记录出荧光强度

和荧光发射波长之间的关系得到的 。为了确定最佳激发波长和最佳荧光检测波长 , 必须测定不同产地 、
不同种类 、不同含量的油水混合液的荧光光谱特性 。实验表明 , 不同油种的矿物油及不同种类的矿物油
成品油的荧光强度虽有不同 , 但它们的荧光光谱分布相似 , 而且覆盖了较大范围的光谱区 。由此可以选
择某一合适的波长作为各种矿物油荧光发射接收波长 。

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12 　原油含量与荧光强度的关系

对于原油含量小于 10mg/ L 的稀溶液 , 在一定频率和一定强度的光照射下 , 溶液所产生的荧光强度

与溶液中该荧光物质的含量成正比 :

　　

I

f

=

2

13

Y

F

A I

0

ε

cl

(

1

)

式中

, I

0

为入射光强

,

a

1 u1

; I

f

为测出的荧光强度

,

a

1 u1

; A

为吸光截面面积

,

cm

2

;

ε为荧光物质分子的摩

尔吸光系数

,

L / ( g ・cm)

; c

为溶液中荧光物质的浓度

,

g/ L

; l

为液槽厚度

,

cm

; Y

F

为荧光量子产额 。

上述理论是传统的石油荧光录

中所采用的二维发射荧光方法单一峰值进行含油量定量分析的依

据 。该方法存在测量范围窄 , 准确度不高 , 待测样品稀释实验繁琐等问题 。石油是含有多种芳烃化合物
的复杂的多组分体系 , 各组分的荧光光谱相互影响 , 当浓度发生变化 , 各组分之间的相互影响也会发生
变化 , 存在荧光猝灭引起的非线性加和 , 采用同步荧光光谱定量分析方法能消除相互影响所造成的误差
并能获得更多的信息 。

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13 　最佳激发波长和荧光检测波长的选择

通过对多种矿物油的非饱和油水混合液样品的测量实验 , 得到以下结论 : 对于矿物油的油水混合

液 , 在小于 290nm 的远紫外波长的激发光激发时 , 其峰值波长在 352～414nm 之间 , 其中最有效的激
发波长为 254nm ; 激发光波长大于 300nm 的近紫外波段的激发光激发时 , 其荧光峰值波长在 420～

480nm , 其中较有效的激发波长为 360nm 。激发光波长大于 400nm 的可见光短波区的激发光激发时 ,

对任何状况下的油水混合液都不发射荧光 。用可见光波区的 630nm 的红光作激发光激发矿物油水混合
液时 , 高含量混合液能发射出弱荧光信号 , 其荧光峰值波长在 740nm , 而中低含量混合液不发射荧光 。

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　荧光测量在生产测井中的应用探讨

由上述分析可知 , 随着原油性质的不同 、原油的含量的不同 , 原油产生的荧光光谱特征也不同 , 因

此可利用原油的荧光光谱特征来直接或间接的确定原油的性质和含量 。直接法就是根据原油在合适的溶

剂中产生的荧光直接进行检测的一种方法 。此类方法简便易行 , 对于有些在溶剂中能产生强荧光的物
质 , 其检测灵敏度可达 0

101mg/ L 。该方法可用于极高含水井的持率检测。间接法就是向溶液中添加溶

于油或溶于水的荧光染料 , 通过检测溶于原油或溶于水的荧光染料的荧光光谱特征间接得到溶液的特征
参数 。该方法可用于原油和水流动的跟踪监测 , 以确定井筒中原油或水的流动速度 。如果采用阵列微探
头测量技术 , 可以确定井筒中油水持率及其分布特征 。

考虑到生产测井井下环境复杂 , 井下荧光检测最好采取光纤传感器测量 。这种新型传感器与传统的