CN102661885A - 原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法。本发明采用样品经炭化、灰化和酸溶过程，把原油或沉积有机质样品中的微量金属元素转移到溶液中，然后通过调节溶液不同pH值把金属元素吸附在巯基棉上，用少量热盐酸洗脱并定容完成对微量金属元素的富集，供分析检测仪器检测金属元素含量。本发明的优点是：通过富集技术处理使微量金属元素在溶液中的浓度增大，增大倍数可达1000倍以上，因而提高了用分析仪器检测样品中微量金属元素的检测灵敏度、准确度，对于样品中用常规处理方法无法检出的微量金属元素均可被检测出来，大大增加了检出金属元素的种类，为油田地质应用研究提供丰富的金属元素含量技术指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种微量金属元素富集技术，特别涉及把原油或沉积有机质中含有的微量金属元素富集到溶液中的方法。
背景技术
[0002] 原油或沉积有机质中含有元素周期表中大部分金属元素，如Li、Zn、Cr、Ba、Ga、Ca、Ti、Mg、Pb、Al、Ni、Fe、Mn、Nd、W、Bi、V、K、Na、Sr、Cu、Au、U、Ta、La、Cs等50余种，不同性质、不同地区的原油或沉积有机质中含有的金属元素种类以及含量不同，这些金属元素指标的分布特征与油气的来源、运移、储层沉积环境和油气藏的成藏史等有着密切的关系。因此，准确测定出原油或沉积有机质中微量金属元素含量，应用检测数据开展石油地质应用研究，可对油气有利聚集区进行预测，为勘探寻找油气资源提供技术支持。
原油或沉积有机质中的微量金属元素无法直接用分析仪器进行检测，需要把金属元素处理成溶于溶液中的金属离子，再利用电感耦合等离子体光谱仪、原子吸收分光光度仪或极谱分析仪等分析仪器检测溶于溶液中的金属元素含量，然后换算成金属元素在原油中的含量。由于分析检测仪器检测溶液中的金属元素含量最低检出限是一定的，而检测准确度随着金属元素含量的增大而提高，因此原油或沉积有机质中的微量金属元素，处理到溶液中浓度高于分析检测仪器最低检出限的金属元素种类越多、浓度越大，可检测出元素种类越多、准确度越高。目前国内外对于把原油或沉积有机质中的金属元素处理成溶于溶液中的金属离子，主要采用四种处理技术：1、湿法消解：用酸溶解样品，通过电热板准确温控方式加热，消解去除有机质，金属元素溶于酸溶液中。2、微波消解：用酸溶解样品，使用微波消解仪消解去除有机质，金属元素溶于酸溶液中。3、干法消解：不使用酸进行消解，样品通过燃烧炭化、高温茂弗炉灰化后，用酸溶解灰分中的金属元素。4、有机溶剂萃取：直接用有机溶剂把样品中的金属元素萃取到有机溶剂中。这四种处理技术共同的缺点是，处理到溶液中的金属离子含量比较低，大部分金属离子含量低于电感耦合等离子体光谱仪等先进分析检测仪器的最低检出限，因而只有诸如Cu、Fe、V、Ni、Al、Ca、Zn、Mg等在样品中含量相对高些的少数金属元素能被检测出来，并且准确度不是很高，无法满足地质研究的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法，本发明是把原油或沉积有机质中含有的微量金属元素，经过富集技术转变成金属离子含量比较高、可被分析检测仪器有效检出的金属离子溶液，进而提高原油或沉积有机质中微量金属元素检出种类和检测准确度。
本发明提供的原油或沉积有机质中微量金属元素富集技术，包含以下步骤：
（1）采集样品，原油样品取自油井井口或测试样品，沉积有机质样品按石油天然气行业标准SY/T 5118-2005《岩石中氯仿沥青的测定》提取；
（2）将步骤（1）得到的原油或沉积有机质样品，分别定量称取10g盛于不同的100ml石英坩埚中，分别加入1：1硝酸和硫酸的混合酸10ml，置于150℃电热板上炭化30min；
（3）将步骤（2）炭化后的样品，放入高温茂弗炉525℃±20℃进行灰化6h；
（4）在步骤（3）灰化好的样品中，分别加入1：1硝酸和盐酸的混合酸10ml，置于电热板上加热至溶液近沸，待溶液近干时加入高纯水10ml左右，把金属元素溶于溶液中；
（5）把步骤（4）所有坩埚中的金属元素溶液混合到一个烧杯中，用氨水调pH值为3左右；
（6）把步骤（5）金属元素溶液慢慢流入巯基棉富集装置，流出溶液用烧杯盛接；
（7）把步骤（6）流出溶液用氨水调pH值为4.5左右，流入另一个巯基棉富集装置，流出溶液用烧杯盛接；
（8）把步骤（7）流出溶液用氨水调pH值为6左右，再流入另一个巯基棉富集装置，废弃流出溶液；
（9）用5ml左右10%热盐酸分别洗脱步骤（6）、步骤（7）和步骤（8）巯基棉上的金属元素于同一个25ml容量瓶中，用高纯水定容，摇匀，得到富集的金属元素溶液。
本发明具有的有益效果是：本发明通过富集技术处理使微量金属元素在溶液中的浓度增大，增大倍数可达1000倍以上，因而提高了用分析仪器检测样品中微量金属元素的检测灵敏度、准确度，对于样品中用常规处理方法无法检出的微量金属元素均可被检测出来，大大增加了检出金属元素的种类，为油田地质应用研究提供丰富的金属元素含量技术指标。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
（1）称取10个质量均为10g的西部斜坡区4-13号原油样品，原油样品经过脱水处理，样品中含水量0.03%，分别盛于10个100ml石英坩埚中，分别加入体积比为1：1硝酸和硫酸的混合酸10ml，置于150℃电热板上炭化30min；
（2）将步骤（1）炭化后的样品，放入高温茂弗炉525℃±20℃进行灰化6h；
（3）在步骤（2）灰化好的样品中，分别加入体积比为1：1硝酸和盐酸的混合酸10ml，置于电热板上加热至溶液近沸，待溶液近干时加入高纯水10ml左右，把金属元素溶于溶液中；
（4）把步骤（3）所有坩埚中的金属元素溶液混合到一个烧杯中，用质量浓度为10%氨水调pH值为3左右；
（5）把步骤（4）金属元素溶液慢慢流入巯基棉富集装置，流出溶液用烧杯盛接；溶液从巯基棉富集装置流出时控制流出液流速为20d/min～30d/min。
（6）把步骤（5）流出溶液用质量浓度为10%氨水调pH值为4.5左右，流入另一个巯基棉富集装置，流出溶液用烧杯盛接；溶液从巯基棉富集装置流出时控制流出液流速为20d/min～30d/min。
（7）把步骤（6）流出溶液用质量浓度为10%氨水调pH值为6左右，再流入另一个巯基棉富集装置，废弃流出溶液；溶液从巯基棉富集装置流出时控制流出液流速为20d/min～30d/min。
（8）用5ml、质量浓度为10%、80℃盐酸分别洗脱步骤（5）、步骤（6）和步骤（7）巯基棉上的金属元素于同一个25ml容量瓶中，用高纯水定容，摇匀，得到富集的金属元素溶液。
（9）用电感耦合等离子体发射光谱仪测定步骤（8）富集溶液中的金属元素含量，然后换算成金属元素在原油中的含量。结果数据见表1。
实施例2：
（1）称取20个质量均为5g的古龙黑帝庙油层8-16号原油样品，分别盛于20个100ml石英坩埚中，分别加入1：1硝酸和硫酸的混合酸5ml，置于150℃电热板上炭化30min；
（2）按实施例1中步骤（2）-步骤（9）实施，结果数据见表1。
实施例3：
（1）称取40个质量均为15g的萨尔图油层10-7号原油样品，分别盛于40个100ml石英坩埚中，分别加入1：1硝酸和硫酸的混合酸15ml，置于150℃电热板上炭化30min；
（2）按实施例1中步骤（2）-步骤（9）实施，结果数据见表1。
原油中微量金属元素检测结果（mg/Kg） 表1
| 样号\元素 | Ag | Al | Zn | Ba | Bi | Ca | Cr | Cu |
| 4-13 | 13.7700 | 4.3575 | 3.2238 | 4.3125 | 0.3454 | 14.1600 | 0.0546 | 1.2395 |
| 8-16 | 2.5988 | 3.8163 | 11.4325 | 0.4141 | 0.0706 | 8.4288 | 0.0300 | 0.4576 |
| 10-7 | 10.4600 | 5.4013 | 12.4413 | 0.7174 | 0.0865 | 13.3638 | 0.0175 | 0.5606 |
| 样号\元素 | Fe | In | Ir | Zr | La | Ga | Mg | Mn |
| 4-13 | 74.9500 | 0.0068 | 0.3114 | 0.0058 | 0.4919 | 0.0710 | 2.0060 | 0.7745 |
| 8-16 | 43.7750 | 0.0035 | 0.1059 | 0.0080 | 0.3008 | 0.7898 | 1.3064 | 0.4453 |
| 10-7 | 30.7500 | 0.0174 | 0.1431 | 0.0093 | 0.2174 | 0.0344 | 2.1851 | 0.3991 |
| 样号\元素 | Au | Ni | Pb | Sb | Si | Sr | Ti | V |
| 4-13 | 0.0235 | 11.3800 | 1.1083 | 0.6325 | 4.1238 | 0.6265 | 0.0816 | 0.6228 |
| 8-16 | 0.1820 | 2.1354 | 0.8486 | 0.3558 | 3.2775 | 0.0575 | 0.0785 | 0.0430 |
| 10-7 | 0.0268 | 8.5213 | 0.8859 | 0.2389 | 3.5988 | 0.1200 | 0.1163 | 0.4719 |
| 样号\元素 | Os | Ru | Rh | Pt | Pd | Nb | ||
| 4-13 | 0.0045 | 0.0083 | 0.0056 | 0.0075 | 0.0147 | 0.0008 | ||
| 8-16 | 0.0012 | 0.0034 | 0.0087 | 0.0016 | 0.0026 | 0.0006 | ||
| 10-7 | 0.0076 | 0.0114 | 0.0045 | 0.0084 | 0.0092 | 0.0017 |
Claims (7)
1.一种原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法，包括以下步骤：
（1）采集样品，原油样品取自油井井口或测试样品，沉积有机质样品按石油天然气行业标准提取；
（2）将步骤（1）得到的原油或沉积有机质样品，分别定量称取10g盛于不同的100ml石英坩埚中，分别加入硝酸和硫酸的混合酸10ml，置于电热板上炭化30min；
（3）将步骤（2）炭化后的样品，放入高温茂弗炉进行灰化；
（4）在步骤（3）灰化好的样品中，分别加入硝酸和盐酸的混合酸10ml，置于电热板上加热至溶液近沸，待溶液近干时加入纯水10ml左右，把金属元素溶于溶液中；
（5）把步骤（4）所有坩埚中的金属元素溶液混合到一个烧杯中，用氨水调pH值为3左右；
（6）把步骤（5）金属元素溶液慢慢流入巯基棉富集装置，流出溶液用烧杯盛接；
（7）把步骤（6）流出溶液用氨水调pH值为4.5左右，流入另一个巯基棉富集装置，流出溶液用烧杯盛接；
（8）把步骤（7）流出溶液用氨水调pH值为6左右，再流入另一个巯基棉富集装置，废弃流出溶液；
（9）用5ml、质量浓度为10%的热盐酸分别洗脱步骤（6）、步骤（7）和步骤（8）巯基棉上的金属元素于同一个25ml容量瓶中，用纯水定容，摇匀，得到富集的金属元素溶液。
2.根据权利要求1 所述的原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法，其特征在于：步骤（1）中样品要经过脱水处理，使样品中含水量小于0.05%。
3.根据权利要求1 所述的原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法，其特征在于：步骤（2）中硝酸和硫酸的体积比为1：1，纯度为优级纯试剂，控制电热板温度为130℃～150℃。
4.根据权利要求1 所述的原油或沉积有机质中微量金属元素富集技术，其特征在于：步骤（3）中高温茂弗炉灰化温度为525℃±20℃，时间为6h～8h。
5.根据权利要求1 所述的原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法，其特征在于：步骤（4）中硝酸和硫酸的体积比为1：1，纯度为优级纯试剂。
6.根据权利要求1 所述的原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法，其特征在于：步骤（5）～（8）中氨水要用纯水稀释成质量浓度为10%，溶液从巯基棉富集装置流出时控制流出液流速为20d/min～30d/min。
7.根据权利要求1 所述的原油或沉积有机质中微量金属元素富集方法，其特征在于：步骤（9）中热盐酸温度为70℃～80℃，要逐次加入到巯基棉富集装置洗脱金属元素，得到富集的金属元素溶液避光保存。
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