CN110261191A - 一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法 - Google Patents
一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110261191A CN110261191A CN201910432618.8A CN201910432618A CN110261191A CN 110261191 A CN110261191 A CN 110261191A CN 201910432618 A CN201910432618 A CN 201910432618A CN 110261191 A CN110261191 A CN 110261191A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- source rock
- hydrocarbon source
- biomarker
- nickel catalyst
- bonding state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 49
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 49
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 47
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 17
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical class Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 238000004252 FT/ICR mass spectrometry Methods 0.000 claims description 9
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims description 8
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 7
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims description 7
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims 1
- SXGBREZGMJVYRL-UHFFFAOYSA-N butan-1-amine;hydrobromide Chemical compound [Br-].CCCC[NH3+] SXGBREZGMJVYRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000006197 hydroboration reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 14
- 238000000944 Soxhlet extraction Methods 0.000 abstract 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Natural products CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 102100022704 Amyloid-beta precursor protein Human genes 0.000 description 7
- 101000823051 Homo sapiens Amyloid-beta precursor protein Proteins 0.000 description 7
- DZHSAHHDTRWUTF-SIQRNXPUSA-N amyloid-beta polypeptide 42 Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@H](C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(=O)NCC(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O)[C@@H](C)CC)C(C)C)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C(C)C)C(C)C)C1=CC=CC=C1 DZHSAHHDTRWUTF-SIQRNXPUSA-N 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 6
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 6
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007868 Raney catalyst Substances 0.000 description 2
- 229910000564 Raney nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N molybdenum(IV) oxide Inorganic materials O=[Mo]=O QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 1
- ARQRPTNYUOLOGH-UHFFFAOYSA-N chcl3 chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl.ClC(Cl)Cl ARQRPTNYUOLOGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- ZKKLPDLKUGTPME-UHFFFAOYSA-N diazanium;bis(sulfanylidene)molybdenum;sulfanide Chemical compound [NH4+].[NH4+].[SH-].[SH-].S=[Mo]=S ZKKLPDLKUGTPME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003963 dichloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000004648 ion cyclotron resonance mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 125000003944 tolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
本发明公开了一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，所述方法包括如下步骤：1)预处理烃源岩样品，对预处理后的烃源岩样品进行索氏抽提，除去游离态生物标志物；2)将步骤1)得到的索氏抽提后的烃源岩样品负载纳米镍催化剂；3)将步骤2)得到的负载纳米镍催化剂的烃源岩样品进行加氢热解，得到键合态生物标志物。本发明通过使用纳米镍催化剂对烃源岩加氢热解，释放出结合在烃源岩干酪根共价键中的生物标志物，加氢热解得到的键合态生物标志物重量为抽提得到的游离态生物标志物质量的100倍以上，有效提取烃源岩中键合态生物标志物及其分子信息，为油气地质勘探提供了丰富的地球化学信息。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探及地球化学技术领域。更具体地，涉及一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法。
背景技术
生物标志物是指存在于地壳和大气圈中，分子结构与特定天然产物之间有明确联系，或与特定生物类别的分子结构之间具有相关性的天然有机化合物。地质体中生物标志化合物被广泛地应用于烃源岩有机质类型与古沉积环境评价、热成熟度确定、油/油、油/源对比，为油气地质勘探提供了丰富的地球化学信息。
沉积有机质中生物标志化合物主要以游离态和化学键合态形式存在。游离态的生物标志化合物可通过有机溶剂抽提方式获取，化学键合的生物标志化合物在成岩作用阶段通过烷基化等反应以共价键形式结合于干酪根大分子上。我国高成熟(Ro>1.3％)以及过成熟(Ro>2.0％)烃源岩的分布很广，采用常规的有机质抽提等分离手段几乎得不到足够量的生物标志化合物，并且大多受热成熟作用强烈改造，其生源、环境指示意义基本丢失。而键合态生物标志化合物由于隐藏在大分子网络中，受到一定程度屏蔽保护，热演化过程中受热蚀变的影响显示出滞后效应。获取该部分键合态生物标志化合物一直是一个技术难题。现代科学仪器期刊2009第3期公开以了《一种加氢催化热解在提取生物标志化合物中的应用》的报道，然而其催化加氢的温度为520℃，氢气压力＞10MPa，条件较为苛刻。
因此，本发明提供了一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法。该方法索氏抽提除去游离态生物标志物；烃源岩颗粒表面负载纳米镍催化剂，在较为温和的加氢热解条件下将结合在烃源岩干酪根中的生物标志物释放，获得键合态生物标志物，解决了现有技术中难以获得隐藏在大分子网络中键合态生物标志化合物的问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，包括如下步骤：
1)预处理烃源岩样品，对预处理后的烃源岩样品进行索氏抽提，除去游离态生物标志物；
2)将步骤1)得到的索氏抽提后的烃源岩样品负载纳米镍催化剂；
3)将步骤2)得到的负载纳米镍催化剂的烃源岩样品进行加氢热解，得到键合态生物标志物。
优选地，步骤1)中所述烃源岩样品的成熟度为高成熟或过成熟；其中所述高成熟的成熟度指标为1.3％＜Ro≤2.0％，所述过成熟的成熟度指标为Ro>2.0％。
优选地，步骤1)中所述预处理烃源岩样品的过程具体包括如下步骤：将烃源岩样品研磨为100～200目的粉末状。本发明中将烃源岩样品研磨为100-200目的粉末可以增加烃源岩与抽提溶剂的接触面积，进一步提高索氏抽提的收率。
优选地，步骤1)中所述索氏抽提使用的溶剂包括三氯甲烷和甲醇，所述溶剂d的用量为100～200ml；所述三氯甲烷和所述甲醇的体积比为95：1～100：1。
优选地，步骤1)中所述索氏抽提的时间为至少24小时。
优选地，步骤2)中所述纳米镍催化剂的粒径为1～100nm。进一步地，在本发明的某些具体实施方式中，步骤2)中所述纳米镍催化剂的粒径为5～30nm。本发明经大量实验证实，所述纳米镍催化剂的粒径过高会导致收率明显降低。
优选地，步骤2)中所述纳米镍催化剂由六水合二氯化镍、四丁基溴化铵、三苯基膦、硼氢化钠、丙酮和正己烷制备得到；其中所述六水合二氯化镍、所述四丁基溴化铵、所述三苯基膦和所述硼氢化钠的摩尔比为1：1～2：1～2：2～4，所述六水合二氯化镍、所述丙酮和所述正己烷的摩尔比为1：500～2000：200～1000。
优选地，步骤2)中所述纳米镍催化剂的制备方法包括如下步骤：0～50℃温度条件下将六水合二氯化镍、四丁基溴化铵和丙酮混合以300～500rpm的转速搅拌5～15分钟后，加入三苯基膦，继续以300～500rpm的转速搅拌10～30分钟后，加入硼氢化钠，继续以300～500rpm的转速搅拌1～3小时，蒸发除去溶剂，再经正己烷洗涤后得到纳米镍催化剂。
优选地，步骤2)中所述将步骤1)得到的索氏抽提后的烃源岩样品负载纳米镍催化剂的过程具体包括如下步骤：将索氏抽提后的烃源岩样品、盐酸和纳米镍催化剂混合并搅拌，加热至沸，直至无气泡冒出，经过滤、干燥得到负载纳米镍催化剂的烃源岩样品；其中，所述索氏抽提后的烃源岩样品、所述盐酸和所述纳米镍催化剂的摩尔比为50～150：10～20：1～2；所述将索氏抽提后的烃源岩样品、盐酸和纳米镍催化剂混合并搅拌中搅拌的转速为100～300转/分钟；所述加热至沸在100～120℃油浴条件下进行；所述干燥的温度为100～110℃，所述干燥的时间为1～3h。
优选地，步骤3)中所述加氢热解的条件为：升温速率为1～2℃/min，终温为250～300℃，在终温保持恒温120～180min，氢气压力保持在3～5MPa，氢气流量为0.5～1.0L/min。
优选地，步骤3)中所述加氢热解在固定床反应器中进行。
优选地，所述固定床反应器所用溶剂为芳香性溶剂，所述芳香性溶剂的体积与固定床反应器容积的比例为1:1～5；所述芳香性溶剂为甲苯或二甲苯。
优选地，所述生物标志物采用大气压光电离傅里叶变换离子回旋共振质谱(APPIFT-ICR MS)进行分析。
另外，如无特殊说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过制备纳米镍催化剂对烃源岩加氢热解，使催化加氢的条件大大缓和。
(2)本发明通过使用纳米镍催化剂对烃源岩加氢热解，释放出结合在烃源岩干酪根共价键中的生物标志物，加氢热解得到的键合态生物标志物重量为抽提得到的游离态生物标志物质量的100倍以上，有效提取高/过成熟烃源岩中生物标志化合物及其分子信息，为油气地质勘探提供了丰富的地球化学信息。
(3)本发明使用APPI FT-ICR MS对所得生物标志物进行分析，能够获取分子量100～800范围内的信息，得到的信息更完善，油/源对比结果更精确。
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示出本发明实施例1提取得到的键合态生物标志物的APPI FT-ICR MS分析结果图。
图2示出本发明实施例2提取得到的键合态生物标志物的APPI FT-ICR MS分析结果图。
图3示出塔里木油田玛3井原油样品的APPI FT-ICR MS分析结果图。
图4示出本发明实施例1中负载纳米镍催化剂的烃源岩样品的扫描电镜图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法；所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得；所述室温为25℃。
实施例1
本实施例提供一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，包括如下步骤：
1)称取37.7g成熟度Ro为2.1％的烃源岩样品，将其干燥粉碎至100-200目；以总体积为100mL三氯甲烷和甲醇(体积比为98：2)为溶剂进行索氏抽提24小时除去游离态生物标志物；
2)在室温下将0.38g六水合二氯化镍和0.62g四丁基溴化铵溶解于0.48L丙酮中，将溶液以300～500rpm的转速拌10分钟后，加入0.25g三苯基膦，继续以300～500rpm的转速搅拌20分钟后，加入0.77g硼氢化钠，继续以300～500rpm的转速搅拌1-3小时；使用旋转蒸发仪除去丙酮后，用0.48L正己烷均分三次洗涤，以除去过量的四丁基溴化铵和三苯基膦，得到纳米镍催化剂0.51g；
3)向200mL浓度为5wt％的盐酸中加入步骤1)得到的索氏抽提后的烃源岩样品，于200转/分钟的转速条件下进行搅拌，加入0.51g纳米镍催化剂，在油浴中加热至沸腾，直至无气泡冒出，过滤，105℃干燥2h后得到负载纳米镍催化剂的烃源岩样品，其扫描电镜照片见图4，该样品的扫描电镜照片显示催化剂尺寸为5～30nm；
4)将步骤3)得到的负载纳米镍催化剂的烃源岩样品置于容积为100mL的固定床反应器中进行加氢热解，以45mL甲苯为溶剂，在固定床反应器中通入4MPa的氢气，氢气流量为0.8L/min，加热反应器，升温速率为每分钟2℃，终温为290℃，终温保持恒温150min，反应结束后，经过萃取、离心分离，旋转蒸发得到键合态生物标志物。
利用APPI FT-ICR MS技术对步骤4)得到的键合态生物标志物进行分析得到图1所示结果。本实施例总离子流图中各保留时间对应的生物标志物分析结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，包括如下步骤：
1)称取13.6g成熟度Ro为1.7％的烃源岩样品，将其干燥粉碎至100～200目；以总体积为100mL三氯甲烷和甲醇(体积比为98：2)为溶剂进行索氏抽提24小时除去的游离态生物标志物；
2)在室温下将0.38g六水合二氯化镍和0.62g四丁基溴化铵溶解0.48L丙酮中；将溶液以300～500rpm的转速搅拌10分钟后，加入0.25g三苯基膦，继续以300～500rpm的转速搅拌20分钟后，加入0.77g硼氢化钠，继续以300～500rpm的转速搅拌2小时；使用旋转蒸发仪除去丙酮后，用0.48L正己烷均分三次洗涤，以除去过量的四丁基溴化铵和三苯基膦，得到纳米镍催化剂0.51g；
3)向200mL浓度为5wt％的盐酸中加入步骤1)得到的索氏抽提后的烃源岩样品，于200转/分钟的转速条件下进行搅拌，加入0.51g纳米镍催化剂，在油浴中加热至沸腾，直至无气泡冒出，过滤，110℃干燥2h后得到负载纳米镍催化剂的烃源岩样品；该样品的扫描电镜照片显示催化剂尺寸为5～30nm；
4)将步骤3)得到的负载纳米镍催化剂的烃源岩样品置于容积为100mL的固定床反应器中进行加氢热解，以25mL甲苯为溶剂，在固定床反应器中通入3MPa的氢气，氢气流量为0.8L/min，加热反应器，升温速率为每分钟2℃，终温为290℃，终温保持恒温150min，反应结束后，经过萃取、离心分离，旋转蒸发得到键合态生物标志物。
利用APPI FT-ICR MS技术对步骤3)得到的键合态生物标志物进行分析得到图2所示结果。本实施例总离子流图中各保留时间对应的生物标志物分析结果如表1所示。
图3示出塔里木油田玛3井原油的APPI FT-ICR MS分析结果图。从图1、2、3对比，可明显看出实施例1中的生物标志信息与图3中原油的分子生物标志信息更为类似，故可知实施例1中的烃源岩样品为该原油的烃源岩。
对比例1
本对比例提供一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，包括如下步骤：
1)称取200目以下度Ro为2.1％的烃源岩样品37.7g，用氯仿抽提氯仿抽提过的滤纸桶包好，放入500mL的索氏抽提器中，加入蒸馏过的氮仿，在70-80℃中加热抽提至荧光三级以下，抽提液浓缩得到抽提产物和剩余固体残渣；将固体残渣用HCl和HF处理得到不溶于酸不溶于碱的有机大分子干酪根，然后将干酪根继续用氯仿抽提72小时，干酪根样品中没有可溶于有机溶剂的有机物存在；
2)干酪根样品用催化剂前驱物二硫代钼酸铵((NH4)2MoO2S2)的甲醇水溶液浸渍,使得负载质量分数达1％；称取干燥后的样品，与石英砂以1:2(W/W)的比例混合,装入微型反应器中，采用程序升温法加热固定床微型反应器进行实验，得到负载钼催化剂的烃源岩样品；
3)将步骤2)得到的负载钼催化剂的烃源岩样品置于容积为100mL的固定床反应器中进行加氢热解，以45mL甲苯为溶剂，在固定床反应器中通入4MPa的氢气，加热反应器，升温速率为每分钟2℃，终温为290℃，终温保持恒温150min，反应结束后，经过萃取、离心分离，旋转蒸发得到键合态生物标志物。
对比例2
本对比例提供一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，包括如下步骤：
1)称取13.6g成熟度Ro为1.7％的烃源岩样品，将其干燥粉碎至80目；然后用二氯甲烷和甲醇(DCM:MeOH＝93:7，v:v)的混合溶剂在46℃水浴中恒温抽提72h，得到氯仿沥青“A”；从抽提过的烃源岩中提取干酪根，并将干酪根用三元溶剂(苯/丙酮/甲醇＝5:5:2，v:v:v)抽提2周充分去除吸附烃以备催化加氢热解；
2)抽提处理过的样品加入[(NH4)2MoO2S2]，使得Mo的含量达到5wt％，得到负载钼催化剂的烃源岩样品；
3)将步骤2)得到的负载钼催化剂的烃源岩样品置于容积为100mL的固定床反应器中进行加氢热解，以25mL甲苯为溶剂，在固定床反应器中通入3MPa的氢气，加热反应器，升温速率为每分钟2℃，终温为290℃，终温保持恒温150min，反应结束后，经过萃取、离心分离，旋转蒸发得到键合态生物标志物。
对比例3
本实施例提供一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，包括如下步骤：
1)称取37.7g成熟度Ro为2.1％的烃源岩样品，将其干燥粉碎至100-200目；以总体积为100mL三氯甲烷和甲醇(体积比为98：2)为溶剂进行索氏抽提24小时除去游离态生物标志物；
2)在室温下将0.38g六水合二氯化镍和0.62g四丁基溴化铵溶解于0.48L丙酮中，将溶液以50rpm的转速拌10分钟后，加入0.25g三苯基膦，继续以50rpm的转速搅拌20分钟后，加入0.77g硼氢化钠，继续以50rpm的转速搅拌0.5小时；使用旋转蒸发仪除去丙酮后，用0.48L正己烷均分三次洗涤，以除去过量的四丁基溴化铵和三苯基膦，得到镍催化剂0.51g；
3)向200mL浓度为5wt％的盐酸中加入步骤1)得到的索氏抽提后的烃源岩样品，于50转/分钟的转速条件下进行搅拌，加入0.51g镍催化剂，在油浴中加热至沸腾，直至无气泡冒出，过滤，105℃干燥2h后得到负载镍催化剂的烃源岩样品，该样品的扫描电镜照片显示催化剂尺寸为220～300nm；
4)将步骤3)得到的负载镍催化剂的烃源岩样品置于容积为100mL的固定床反应器中进行加氢热解，以45mL甲苯为溶剂，在固定床反应器中通入4MPa的氢气，氢气流量为0.8L/min，加热反应器，升温速率为每分钟2℃，终温为290℃，终温保持恒温150min，反应结束后，经过萃取、离心分离，旋转蒸发得到键合态生物标志物。
表1生物标志物分析结果
结果表明：即使在索氏抽提所用的溶剂中加入较强极性的甲醇作为溶剂，成熟和过成熟烃源岩中的生物标志物也不能被有效的抽提出来，说明成熟和过成熟烃源岩中的生物标志物不是以吸附形式赋存于烃源岩中，而是以化学键键合在成熟和过成熟烃源岩中的干酪根大分子中。使用采用本发明提供的方法加氢热解生物标志物的收率可达到索氏抽提生物标志物收率100倍以上，说明该方法提供的纳米镍催化能够在300℃和氢气压力3～5MPa的温和条件下进行加氢热解，能够较为有效的键合在烃源岩干酪根共价键中的生物标志物将释放出来。
对比例1中步骤1)和2)是按照《现代科学仪器》2009第3期104-106页的“加氢催化热解在提取生物标志化合物中的应用”进行的，步骤3)按照实施例1中反应条件(终温290℃，氢气压力4MPa)进行。结果表明，该对比例除去游离态生物标志物后，加氢热解生物标志物收率远低于实施例1。
对比例2中步骤1)和2)是按照《科学通报》2012第32期3067-3077页的“不同成熟度烃源岩的催化加氢热解与索氏抽提在生物标志物特征上的对比”进行的，步骤3)按照实施例2中反应条件(终温290℃，氢气压力3MPa)进行。结果表明，该对比例除去游离态生物标志物后，加氢热解生物标志物收率远低于实施例2。
对比例3表明，催化剂尺寸＞100nm会降低键合态生物标志化合物提取的收率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)预处理烃源岩样品，对预处理后的烃源岩样品进行索氏抽提，除去游离态生物标志物；
2)将步骤1)得到的索氏抽提后的烃源岩样品负载纳米镍催化剂；
3)将步骤2)得到的负载纳米镍催化剂的烃源岩样品进行加氢热解，得到键合态生物标志物。
2.根据权利要求1所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，步骤1)中所述烃源岩样品的成熟度为高成熟或过成熟；其中所述高成熟的成熟度指标为1.3％＜Ro≤2％，所述过成熟的成熟度指标为Ro>2.0％。
3.根据权利要求1或2所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，步骤2)中所述纳米镍催化剂的粒径为1～100nm。
4.根据权利要求3所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，步骤2)中所述纳米镍催化剂由六水合二氯化镍、四丁基溴化铵、三苯基膦、硼氢化钠、丙酮和正己烷制备得到；其中，所述六水合二氯化镍、所述四丁基溴化铵、所述三苯基膦和所述硼氢化钠的摩尔比为1：1～2：1～2：2～4，所述六水合二氯化镍、所述丙酮和所述正己烷的摩尔比为1：500～2000：200～1000。
5.根据权利要求4所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，步骤2)中所述纳米镍催化剂的制备方法包括如下步骤：0～50℃温度条件下将六水合二氯化镍、四丁基溴化铵和丙酮混合以300～500rpm的转速搅拌5～15分钟后，加入三苯基膦，继续以300～500rpm的转速搅拌10～30分钟后，加入硼氢化钠，继续以300～500rpm的转速搅拌1～3小时，蒸发除去溶剂，再经正己烷洗涤后得到纳米镍催化剂。
6.根据权利要求1或2所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，步骤2)中所述将步骤1)得到的索氏抽提后的烃源岩样品负载纳米镍催化剂的过程具体包括如下步骤：将索氏抽提后的烃源岩样品、盐酸和纳米镍催化剂混合并搅拌，加热至沸，直至无气泡冒出，经过滤、干燥得到负载纳米镍催化剂的烃源岩样品。
7.根据权利要求6所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，所述索氏抽提后的烃源岩样品、所述盐酸和所述纳米镍催化剂的摩尔比为50～150：10～20：1～2。
8.根据权利要求7所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，所述搅拌的转速为100～300转/分钟；所述加热至沸在100～120℃油浴条件下进行；所述干燥的温度为100～110℃，所述干燥的时间为1～3h。
9.根据权利要求1或2所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，步骤3)中所述加氢热解的条件为：升温速率为1～2℃/min，终温为250～300℃，在终温保持恒温120～180min，氢气压力保持在3～5MPa，氢气流量为0.5～1.0L/min。
10.根据权利要求1或2所述的提取烃源岩中键合态生物标志物的方法，其特征在于，所述生物标志物采用大气压光电离傅里叶变换离子回旋共振质谱进行分析。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910432618.8A CN110261191B (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910432618.8A CN110261191B (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110261191A true CN110261191A (zh) | 2019-09-20 |
| CN110261191B CN110261191B (zh) | 2021-11-02 |
Family
ID=67915212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910432618.8A Active CN110261191B (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110261191B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1016704A2 (en) * | 1998-12-19 | 2000-07-05 | University of Strathclyde | Improvements in hydropyrolysis |
| CN1806920A (zh) * | 2006-02-14 | 2006-07-26 | 钢铁研究总院 | 一种负载型纳米镍加氢催化剂的气相渗透沉积制备方法 |
| CN102191074A (zh) * | 2011-03-29 | 2011-09-21 | 新乡学院 | 一种利用干酪根加氢热解催化剂处理生物标志物的方法 |
| CN103314078A (zh) * | 2010-09-14 | 2013-09-18 | Ifp新能源公司 | 将生物油提质为运输级烃燃料的方法 |
| CN104383924A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-03-04 | 穆华 | 一种复合型纳米镍基催化剂及其制备与应用方法 |
-
2019
- 2019-05-23 CN CN201910432618.8A patent/CN110261191B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1016704A2 (en) * | 1998-12-19 | 2000-07-05 | University of Strathclyde | Improvements in hydropyrolysis |
| CN1806920A (zh) * | 2006-02-14 | 2006-07-26 | 钢铁研究总院 | 一种负载型纳米镍加氢催化剂的气相渗透沉积制备方法 |
| CN103314078A (zh) * | 2010-09-14 | 2013-09-18 | Ifp新能源公司 | 将生物油提质为运输级烃燃料的方法 |
| CN102191074A (zh) * | 2011-03-29 | 2011-09-21 | 新乡学院 | 一种利用干酪根加氢热解催化剂处理生物标志物的方法 |
| CN104383924A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-03-04 | 穆华 | 一种复合型纳米镍基催化剂及其制备与应用方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 羊德文 等: "纳米镍加氢催化剂的研究与发展", 《广东化工》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110261191B (zh) | 2021-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Curiale et al. | Organic geochemical applications to the exploration for source-rock reservoirs–A review | |
| Cuypers et al. | Amorphous and condensed organic matter domains: the effect of persulfate oxidation on the composition of soil/sediment organic matter | |
| Craddock et al. | Evolution of kerogen and bitumen during thermal maturation via semi-open pyrolysis investigated by infrared spectroscopy | |
| Tannenbaum et al. | Role of minerals in thermal alteration of organic matter--II: a material balance | |
| Whelan et al. | Chemical methods for assessing kerogen and protokerogen types and maturity | |
| Cheng et al. | Geochemical evolution of occluded hydrocarbons inside geomacromolecules: a review | |
| Bernard et al. | Graphitic carbons and biosignatures | |
| Kholodov et al. | Structure of humic acids in zonal soils from 13 C NMR data | |
| CN110346197B (zh) | 一种吸附石油液态烃的页岩载体制备方法 | |
| CN107722287A (zh) | 一种表面疏水金属有机框架材料及其制备与应用 | |
| Singh et al. | Impact of degassing time and temperature on the estimation of pore attributes in shale | |
| Jacob et al. | New insights into the chemical composition of chitinozoans | |
| CN110261191A (zh) | 一种提取烃源岩中键合态生物标志物的方法 | |
| US20230349864A1 (en) | Thermal simulation experiment method for hydrocarbon-water-rock interactions based on isotope tracing | |
| CN110538485A (zh) | 纳米氮化碳/氧化铜复合材料、纳米氮化碳/氧化铜复合固相微萃取器及其制备方法和应用 | |
| Wood et al. | Biochars at the molecular level. Part 1--Insights into the molecular structures within biochars | |
| CN112304799B (zh) | 一种页岩油储层不同赋存状态有机质定量分析的方法 | |
| Havens et al. | Chemical characterization of solid coals through magic-angle 13C nuclear magnetic resonance | |
| CN110819445A (zh) | 从油脂中脱除多环芳烃的方法 | |
| CN105330524B (zh) | 5,9‑二甲基‑6‑异丙基‑2‑癸酮和4,9,11‑三甲基‑6‑异丙基‑2‑十二烷酮及其制备方法和应用 | |
| CN110243957B (zh) | 一种提取高/过成熟沥青中生物标志化合物的方法 | |
| CN113884612A (zh) | 一种分析焦炭包裹体中游离烃类化合物的方法 | |
| Song et al. | Relationships between Organic Structure Carbonization and Organic Pore Destruction at the Overmatured Stage: Implications for the Fate of Organic Pores in Marine Shales | |
| Agnelli et al. | Organic matter stabilization in soil aggregates and rock fragments as revealed by low-temperature ashing (LTA) oxidation | |
| Myhr et al. | Characterization of asphaltenes and co-precipitated material from a Californian crude oil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |