CN109374810A - 一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法，该方法包括以下步骤：⑴准确称取研磨好的烃源岩样品于热解杯中；⑵用注射器吸入已知浓度的C24D50标样和全氘代菲标样，并加入到热解杯中；⑶将热解杯放入通风橱，待标样溶剂完全挥发后，将热解杯放入热解炉准备热解；⑷将多功能热解仪直接连接到气相色谱三重四级杆质谱联用仪；⑸启动液氮冷井装置；⑹设定热解炉程序升温条件；⑺热解开始，热解气体进入冷井控温的毛细管柱并富集，设定热解程序结束后自动进入GC/MS/MS分析程序并进行分析；⑻将产物的特征离子、相对保留时间及NIST 11谱库的检索相结合来确定化合物的组分。本发明可实现快速、准确地一次完成烃源岩可溶有机组分定性和定量分析。

Description

一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法
技术领域
本发明涉及一种分析方法，尤其涉及一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法。
背景技术
烃源岩中可溶有机组分含烃类和非烃类生标化合物，而这些生标化合物指标是判识烃源岩沉积环境、成熟度、油气运移的主要途径。遗憾的是，目前仍然缺乏对烃源岩中轻烃组分高效、快速的检测方法。常规的检测仍是通过索氏抽提，先利用有机溶剂溶解出可溶有机质，再旋转蒸发去除有机溶剂，然后再用少量溶剂溶解后分析。由于在旋转蒸发去除有机溶剂过程中，溶液中的轻质组分（小于C11的小分子烃类化合物）随着溶剂挥发被完全带走了，只剩下相对分子量大的化合物，这样就失去了烃源岩中有机组分的部分信息，从而不能全面地描述此烃源岩的性质。另外，常规定量分析烃源岩组分，需要经4步才能完成，第一步首先通过索氏抽提（72h），第二步提取液旋转蒸发(12h)，第三步可溶有机质定量，第四步加标样进入GC/MS分析(2h)，所以完成一个样品分析至少需要86h。且在第一步索氏抽提过程中，所需样品量一般为10~50g，至少得1g，否则提取可溶有机质量太少达不到色谱检测线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种时间短、效率高的烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法，包括以下步骤：
⑴将烃源岩样品研磨过200目筛后，准确称取1~5mg研磨好的样品于热解杯中；
⑵用注射器吸入浓度为0.082mg/mL的C24D50标样和浓度为0.056mg/mL的全氘代菲标样，并加入到所述热解杯中；
⑶将加入样品及标样的所述热解杯放入通风橱，常温下放置5分钟后待标样溶剂完全挥发后，将所述热解杯放入热解炉准备热解；
⑷将多功能热解仪直接连接到气相色谱三重四级杆质谱联用仪；
⑸启动液氮冷井装置，调整冷井氮气流速使冷井温度恒定在-197±1℃；
⑹设定所述热解炉程序升温条件：热解装置预升温至60℃，然后将载着样品的热解杯推进热解炉，以20℃/min 的升温速率从60℃升温至 290℃并保持5 min；
⑺热解开始，热解气体进入冷井控温的毛细管柱并富集，设定热解程序结束后自动进入GC/MS/MS分析程序并进行分析；
⑻将产物的特征离子、相对保留时间及NIST 11谱库的检索相结合来确定化合物的组分。
所述步骤⑵中C24D50标样的质量根据烃源岩总有机质的质量的1/30~1/40加入。
所述步骤⑵中全氘代菲标样的质量根据烃源岩总有机质的质量的1/50~1/60加入。
所述步骤⑷中气相色谱三重四级杆质谱联用仪的色谱柱采用30 m × 0.25 mm× 0.25 μm 的Ultra Alloy Plus-5耐低温毛细管柱(Frontier - LAB，日本)，载气为氦气，恒定流速1.1 mL/min；色谱柱箱升温条件为初始温度40℃恒定5 min，以 4℃/min 的升温速率从40℃升温至 290℃并保持30min；质谱离子源为EI 源，电离能为70eV，离子源温度为230℃，扫描的质量范围为10~650 amu。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明完整保留了烃源岩抽提过程中的低分子量的有机组分，解决了烃源岩中低分子量的有机组分化合物在索氏抽提溶剂蒸发浓缩过程中由于温度过高，随着溶剂挥发低分子量的化合物也伴随着挥发而完全损失，从而使烃源岩中的低分子量生标化合物无法检测到的问题。
2、本发明避免在索氏抽提过程中将标准样品加入烃源岩提取液后进行定量分析，从而使结果偏小（原因是索氏抽提后的残渣总是仍然残留部分可溶有机质，由于溶解度的不同，不可能所有组分100%被完全溶解）。
3、本发明可实现快速、准确地一次完成烃源岩可溶有机组分定性和定量分析。
⑴可检测到烃源岩可溶有机质中轻质组分（轻烃类化合物），如小于C11的烃类化合物。
⑵操作简单，样品用量少（1~5mg），检测限低，可达到1×10-9g/kg。
⑶提高了准确度：热解过程中烃源岩可溶有机质组分全部得到热解析，进入色谱质谱进行定性定量分析，从而更加准确地判识烃源岩的生烃潜力，尤其通过轻烃组分判识生气潜力。
⑷分析时间短：热解（5min）+GC/MS分析（2h）总共2个多小时，大大缩短了分析时间，提高了工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明绿河页岩——热解产物与索氏抽提物全扫面对比色谱图。
具体实施方式
一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法，包括以下步骤：
⑴将烃源岩样品研磨过200目筛后，准确称取1~5mg研磨好的样品于热解杯中。
⑵用注射器吸入浓度为0.082mg/mL的C24D50标样和浓度为0.056mg/mL的全氘代菲标样，并加入到热解杯中。
其中：C24D50标样的质量根据烃源岩总有机质的质量的1/30~1/40加入。
全氘代菲标样的质量根据烃源岩总有机质的质量的1/50~1/60加入。
⑶将加入样品及标样的热解杯放入通风橱，常温下放置5分钟后待标样溶剂完全挥发后，将热解杯放入热解炉准备热解。
⑷将EGA/PY3030D (Frontier, 日本)多功能热解仪直接连接到7890/7000B GC/MS/MS（Agilent, 美国）气相色谱三重四级杆质谱联用仪。
其中：气相色谱三重四级杆质谱联用仪的色谱柱采用30 m × 0.25 mm × 0.25μm 的Ultra Alloy Plus-5耐低温毛细管柱(Frontier - LAB，日本)，载气为氦气，恒定流速1.1 mL/min；色谱柱箱升温条件为初始温度40℃恒定5 min，以 4℃/min 的升温速率从40℃升温至 290℃并保持30min；质谱离子源为EI 源，电离能为70eV，离子源温度为230℃，扫描的质量范围为10~650 amu。
⑸启动液氮冷井装置，调整冷井氮气流速使冷井温度恒定在-197±1℃。
⑹设定热解炉程序升温条件：热解装置预升温至60℃，然后将载着样品的热解杯推进热解炉，以20℃/min 的升温速率从60℃升温至 290℃并保持5 min。
⑺热解开始，热解气体进入冷井控温的毛细管柱并富集，设定热解程序结束后自动进入GC/MS/MS分析程序并进行分析。
⑻将产物的特征离子、相对保留时间及NIST 11谱库的检索相结合来确定化合物的组分。
实施例 一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法，包括以下步骤：
⑴将绿河页岩样品研磨过200目筛后，准确称取3.075mg研磨好的样品于热解杯中。
⑵根据前期绿河页岩总有机碳分析数据，按烃源岩总有机质的质量的1/30~1/40和1/50~1/60分别计算好需要加入0.082mg/mL的C24D50和0.056mg/mL全氘代菲的量，然后用注射器准确吸入4.0 uL已知浓度的C24D50和2.5 uL全氘代菲（吸入标准物质的体积尽量取整数，便于减少误差），并加入到热解杯中。
⑶将加入样品及标样的热解杯放入通风橱，常温下放置5分钟后待标样溶剂完全挥发后，将热解杯放入热解炉准备热解。
⑷将EGA/PY3030D (Frontier, 日本)多功能热解仪直接连接到7890/7000B GC/MS/MS（Agilent, 美国）气相色谱三重四级杆质谱联用仪。
气相色谱三重四级杆质谱联用仪的色谱柱采用30 m × 0.25 mm × 0.25 μm 的Ultra Alloy Plus-5耐低温毛细管柱(Frontier - LAB，日本)，载气为氦气，恒定流速1.1mL/min；色谱柱箱升温条件为初始温度40℃恒定5 min，以 4℃/min 的升温速率从40℃升温至 290℃并保持30min；质谱离子源为EI 源，电离能为70eV，离子源温度为230℃，扫描的质量范围为10~650 amu。
⑸启动液氮冷井装置，调整冷井氮气流速使冷井温度恒定在-197±1℃。
⑹设定热解炉程序升温条件：热解装置预升温至60℃，然后将载着样品的热解杯推进热解炉，以20℃/min 的升温速率从60℃升温至 290℃并保持5 min。
⑺热解开始，热解气体进入冷井控温的毛细管柱并富集，设定热解程序结束后自动进入GC/MS/MS分析程序并进行分析。
⑻分析结果色谱质谱图如图1所示，热解烃类组分鉴定结果见表1。
表 1. 绿河页岩热解产物色谱峰鉴定
由图1与表1可以看出，本发明与传统方法分别对绿河页岩样品进行处理，结果发现本发明不仅得到了与常规索氏抽提完全一致的高碳数（C15以上）烃类组分，而且最主要的是还得到了常规索氏抽提通常损失的低碳数（C13~C14）烃类组分。

Claims (4)

1.一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法，包括以下步骤：
⑴将烃源岩样品研磨过200目筛后，准确称取1~5mg研磨好的样品于热解杯中；
⑵用注射器吸入浓度为0.082mg/mL的C24D50标样和浓度为0.056mg/mL的全氘代菲标样，并加入到所述热解杯中；
⑶将加入样品及标样的所述热解杯放入通风橱，常温下放置5分钟后待标样溶剂完全挥发后，将所述热解杯放入热解炉准备热解；
⑷将多功能热解仪直接连接到气相色谱三重四级杆质谱联用仪；
⑸启动液氮冷井装置，调整冷井氮气流速使冷井温度恒定在-197±1℃；
⑹设定所述热解炉程序升温条件：热解装置预升温至60℃，然后将载着样品的热解杯推进热解炉，以20℃/min 的升温速率从60℃升温至 290℃并保持5 min；
⑺热解开始，热解气体进入冷井控温的毛细管柱并富集，设定热解程序结束后自动进入GC/MS/MS分析程序并进行分析；
⑻将产物的特征离子、相对保留时间及NIST 11谱库的检索相结合来确定化合物的组分。
2.如权利要求1所述的一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法，其特征在于：所述步骤⑵中C24D50标样的质量根据烃源岩总有机质的质量的1/30~1/40加入。
3.如权利要求1所述的一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法，其特征在于：所述步骤⑵中全氘代菲标样的质量根据烃源岩总有机质的质量的1/50~1/60加入。
4.如权利要求1所述的一种烃源岩可溶有机质轻烃组分快速分析方法，其特征在于：所述步骤⑷中气相色谱三重四级杆质谱联用仪的色谱柱采用30 m × 0.25 mm × 0.25 μm的Ultra Alloy Plus-5耐低温毛细管柱，载气为氦气，恒定流速1.1 mL/min；色谱柱箱升温条件为初始温度40℃恒定5 min，以 4℃/min 的升温速率从40℃升温至 290℃并保持30min；质谱离子源为EI 源，电离能为70eV，离子源温度为230℃，扫描的质量范围为10~650amu。
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Address before: Chengguan District of Gansu city of Lanzhou province Donggang West Road 730000 No. 382

Applicant before: Lanzhou Center for Oil and Gas Resources, Institute of Geology and Geophysics, CAS

GR01 Patent grant
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