CN110426443B - 运用铜同位素开展油源对比的方法 - Google Patents
运用铜同位素开展油源对比的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110426443B CN110426443B CN201910608132.5A CN201910608132A CN110426443B CN 110426443 B CN110426443 B CN 110426443B CN 201910608132 A CN201910608132 A CN 201910608132A CN 110426443 B CN110426443 B CN 110426443B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- copper
- crude oil
- oil
- hno
- 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.)
- Active
Links
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 136
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 94
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 26
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 29
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 29
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 18
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical group ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 12
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 11
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 11
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 8
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000000120 microwave digestion Methods 0.000 claims description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000100 multiple collector inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 123
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 6
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 208000035126 Facies Diseases 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000011978 dissolution method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001407959 Talima Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002133 sample digestion Methods 0.000 description 1
- 239000009671 shengli Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- 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
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
-
- 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
- G01N1/34—Purifying; Cleaning
-
- 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
-
- 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
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
- G01N2001/2866—Grinding or homogeneising
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种运用铜同位素开展油源对比的方法。该方法包括以下步骤:S100、原油中铜元素的分离富集;S200、烃源岩中铜元素的分离富集;S300、测试分析铜元素的含量;S400、检测分析铜的稳定同位素组成;S500、通过对已知的不同沉积环境、不同成熟度烃源岩、以及不同性质的原油和烃源岩中铜同位素的分析,建立δ65Cu(‰)‑油藏类型判识指标图版;S600、根据建立的判识指标图版,确定未知油源来源和成因,指导勘探部署。本发明运用铜同位素判识油气来源与成因,通过快速确定油气成因,为油气勘探目标确定提供技术和理论指导。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探技术领域,具体涉及一种运用铜同位素开展油源对比的方法。
背景技术
有机地球化学研究主要关注地质体中有机质的组成、结构、起源与演化,在油气勘探领域中,尤其是油气成因与油源对比至关重要,关系到勘探目标评价与井位优选、油气藏规模与分布规律等,因此,受到高度重视。常规方法是用生物标志物、碳同位素等指标,确定油气成因与来源,在大部分地区或油气田中均得到成功运用。但是,一些复杂地区,比如,塔里木盆地,油气是来自寒武系还是奥陶系,一直存在争议。因此,有必要研发新的指标体系,确定油气成因。
铜易被有机质吸附和螯合,因此铜易富集在烃源岩,并在成烃过程中进入油气,随油气发生运移,因此铜伴随沉积中有机质形成、热成熟度生烃、运移聚集等过程,具有重要示踪价值。不同台盆区、不同成因类型和不同热演化阶段的烃源岩和油气中的铜稳定同位素信息有一定差值,运用这些差值可以对油气成因进行判识,指导油气勘探。
发明内容
基于以上背景技术,本发明提供一种运用铜同位素开展油源对比的方法。本发明填补了目前运用铜同位素判识油气来源与成因的空白,通过快速确定油气成因,为油气勘探目标确定提供技术和理论指导。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
本发明一方面提供一种运用铜同位素开展油源对比的方法,该方法包括以下步骤:
S100、原油中铜元素的分离富集;
S200、烃源岩中铜元素的分离富集;
S300、测试分析铜元素的含量;
S400、检测分析铜的稳定同位素组成;
S500、通过对已知的不同沉积环境、不同成熟度烃源岩、以及不同性质的原油和烃源岩中铜同位素的分析,建立δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版;
S600、根据建立的判识指标图版,确定未知油源来源和成因,指导勘探部署。
优选地,所述δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版中,煤系原油的δ65Cu(‰)范围为-1.13‰~-0.24‰,煤系烃源岩的δ65Cu(‰)范围为-1.22‰~0.20‰,海相原油的δ65Cu(‰)范围为0.12‰~0.71‰,海相烃源岩的δ65Cu(‰)范围为0.05‰~0.87‰,陆相原油的δ65Cu(‰)范围为0.82‰~1.55‰,陆相烃源岩的δ65Cu(‰)范围为0.90‰~1.98‰。
在以上方法中,所述烃源岩和原油分别来自于油田取芯井岩芯或周缘露头岩石样品、正常生产井的石油样品,包括不同成因类型和不同成熟度、以及不同性质的原油、岩石样品等。
以下针对每一步骤进行详细说明:
S100、原油中铜元素的分离富集。
优选地,S100具体包括:
S110、原油样品的制备;
S120、原油样品中铜的分离提纯。
进一步优选地,S110原油样品的制备包括:
S111、取新鲜原油,依次加入石油醚和乙醇混溶,进行加热,得到初步样品;其中,石油醚和乙醇是溶解原油中有机质效果较好的有机溶剂。
优选地,原油、石油醚和乙醇的比例为:(6~8g):14~16mL:14~16mL。更优选地如(6~8g):15mL:15mL。
优选地,加热的温度为75~85℃,时间为11~13小时。更优选地,加热的温度为80℃,时间为12小时。
例如在本发明的实施例中,此步骤具体包括:
从生产井场的出油井口,取新鲜原油样品20g左右;称取新鲜原油6~8g于石英烧杯中,加入石油醚15mL,摇匀以使原油与石油醚基本混溶,加入无水乙醇15mL,摇匀后在电热板80℃加热12小时。
S112、再次称取新鲜原油,重复S111流程。
S113、将两次制备的初步样品在常温下静置后,分别抽取上部油样并混合,加入无水乙醇,摇匀后加热,制成待测试原油样品。
优选地,静置22~24个小时,60~70℃加热16~18小时。更优选地,静置24个小时,60℃加热18小时。
此实施例中分两次进行混溶是为了让有机组分充分溶解,同时缩短加热时间。
进一步优选地,S120原油样品中铜元素的分离提纯包括:原油样品的消解和铜元素的分离提纯。
优选地,所述消解采用CEM微波消解系统,溶剂为二氯甲烷,消解试剂为HNO3-H2O2消解体系。
优选地,所述铜元素的提纯采用树脂柱提纯;所述树脂柱选用阴离子树脂AG MP-1,100-200目;先用7mol/L的HCl淋洗基质,然后加入7mol/L的HCl接收铜,提纯得到的铜溶液蒸干,转化为2%HNO3介质,待测。转化为2%HNO3介质具体为:加入8mol/L的HNO3约20μL将样品转化为2%HNO3介质;将样品转化为2%HNO3介质以满足仪器测试的酸性介质要求。
在S120中,原油铜元素的分离采用有机溶剂二氯甲烷溶解样品,CH2Cl2可以充分溶解石油,使得原油中各组分分散均匀,充分与消解试剂接触从而提高氧化效率,获得重复性较好的监测结果,消解试剂则选用HNO3-H2O2消解体系,利用CEM微波消解系统进行原油样品消解,以达到去除原油中H2S和有机质杂质的效果,微波辐射引起内加热和吸收极化作用,可以在较高稳压条件下加快消解速率,并达到密闭状态下彻底消解原油样品。
例如,本发明实施例中S120具体包括:
准确称量0.5g S113制备好的原油样品于20mL聚四氟乙烯(PTFE)高压密闭消解罐中,采用0.5mL二氯甲烷溶解原油组分并均匀分散后,加入5mL浓硝酸和2mL过氧化氢消解试剂,在密闭微波消解系统内消解,设定最大频率为1600MHz,共分四步进行,每一步设定温度分别为100℃、150℃、170℃和190℃,达到最大频率的时间分别设定为3min、7min、5min和5min,并在达到最高频率后分别保持3min、3min、3min和10min微波消解,冷却后上柱利用树脂柱将铜元素与其它元素分离。
铜元素的分离纯化选用阴离子树脂AG MP-1,100-200目,Bio rad完成的,先用9mL7mol/L的HCl淋洗基质,然后加入30mL 7mol/L的HCl接收铜元素,提纯得到的铜溶液蒸干,转化为2%HNO3介质,待测。转化为2%HNO3介质具体为:加入8mol/L的HNO3约20μL将样品转化为2%HNO3介质;将样品转化为2%HNO3介质以满足仪器测试的酸性介质要求。
S200、烃源岩中铜元素的分离富集。
优选地,S200具体包括:
S210、岩石样品的选取与碎样,得到烃源岩的样品粉末;
S220、样品粉末中铜元素的分离提纯。
优选地,S210包括:
S211、选取岩石样品;
S212、碎样,研磨得到样品粉末。
在本发明实施例中,S210制备样品粉末的过程包括:
1)选取岩石样品:观察岩石样品表面是否新鲜、遭受风化程度,拍照片描述样品信息录入样品表中。用干净的布包着样品,再将木板覆盖在样品顶底面,用钢锤锤打木板击碎样品,样品破碎后选取5g左右的四面新鲜、无石英脉、无虫孔构造的样品颗粒,用一次性钳子夹取样品放入样品袋中并记录取编号。
2)碎样:选取两个相同的研磨罐,其中一个放入玛瑙球,a)在有玛瑙球的研磨罐中加入石英砂半覆盖玛瑙球,将两个研磨罐拧紧放在碎样机上固定好以1300r/min转速转3分钟,结束后取下倒出石英粉末,观察研磨罐内部表面是否干净,如果不干净就继续此步骤。b)用一次性钳子夹取样品袋中的样品放入研磨罐中,拧紧放在碎样机上固定好1300r/min转速转3分钟,结束后取下将样品粉末倒在一次性纸上,并用一次性纸巾擦拭研磨罐内部表面及玛瑙球使样品粉末尽可能的倒出,然后将样品粉末倒入样品袋中记录编号。c)洗研磨罐,重复步骤a)2-3次(务必确认研磨罐内部表面是干净的)。然后依次进行下一个样品的碎样工作。
优选地,S220样品粉末中铜元素的分离提纯包括:
将样品粉末溶于HF和HNO3的混合酸中,静置2小时后加热蒸干样品,冷却之后转移至消解罐中再加入HNO3,80℃加热,1小时后移除上清液,残渣溶解于HNO3中利用树脂柱分离提纯铜元素。
优选地,所述铜元素的分离提纯采用树脂柱提纯;所述树脂柱选用阴离子树脂AGMP-1,100-200目;树脂在装柱之前先用MQ-H2O、0.5mol/L的HNO3和8mol/L的HCl交替清洗:先用MQ-H2O和0.5mol/L的HNO3交替清洗3次,再用MQ-H2O和8mol/L的HCl交替清洗2次,最后用8mol/L的HCl调节树脂环境,加入样品之后加入8mol/L的HCl淋滤基质离子,Na、Mg、Al、K、Ca、Mn基质离子淋滤出后,再加入8mol/L的HCl收集Cu元素;在进行S300和S400的测试之前,加入3%HNO3蒸干两次,最后样品溶解于3%HNO3中,待测。
优选地,所述8mol/L的HCl中加入相对于HCl 0.1%的H2O2。
在本发明实施例中,S220样品粉末中铜的分离提纯包括:
溶解样品时候使用封闭压力酸溶法,在聚四氟乙烯(Teflon)溶样坩埚里加入称量好的样品,再加入0.5mL 38%的HF和2.5mL 15.6mol/L的HNO3溶解,静置两小时后在电热板上160℃加热蒸干样品,冷却之后转移至7mL消解罐中再加入1-2mL15.6mol/L的HNO3,80℃加热,1小时后移除上清液至PFA容器内,残渣加入1mL7.8mol/L的HNO3中溶解实验所用。残渣溶解于HNO3中利用树脂柱分离提纯铜元素。
铜元素的分离使用的是离子交换层析法,分离树脂为AG MP-1,100-200目,biorad,树脂在装柱之前先用去离子水(MQ-H2O),0.5mol/L的HNO3和8mol/L的HCl(+0.1%H2O2)交替清洗:先用MQ-H2O和0.5mol/L的HNO3交替清洗3次,再用MQ-H2O和8mol/L的HCl(+0.1%H2O2)交替清洗2次,最后用8mol/L HCl(+0.1%H2O2)调节树脂环境,加入样品之后加入9mL8mol/L的HCl(+0.001%H2O2)淋滤基质离子,Na、Mg、Al、K、Ca、Mn等基质离子淋滤出后,再加入25mL HCl收集Cu元素。上机进行元素和同位素测试之前,需要加入3%HNO3蒸干两次,最后样品溶解于3%HNO3中,待测。
S300、测试分析铜元素的含量。
优选地,使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS测定铜元素的含量。
本发明铜元素的含量的测试具体包括:采用Elan DRC II型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析富集样品中的总铜元素浓度。以铜单元素标准溶液(NTSC SRM976)作为内标和基体匹配混标溶液作为标准进行样品测定,在做微量元素测试之前,先用3%HNO3重新溶解样品,再进行铜元素含量的测试。
S400、检测分析铜的稳定同位素组成。
优选地,使用多接收电感耦合等离子体质谱仪MC-ICP-MS检测分析铜的稳定同位素组成。
本发明实施例中用于检测分析铜的稳定同位素组成的分析仪器是英国NuInstruments公司生产的Nu plasma型多接收电感耦合等离子体质谱仪,为双聚焦磁质谱仪,使用标准—样品交叉法(SSB)校正仪器的质量歧视效应。在测试同位素比值之前,必须先对样品Cu浓度进行分析,根据样品Cu浓度,对样品做出相应稀释配制上机溶液,并配制与样品浓度一致的标准溶液。保证样品和标准溶液中的Cu浓度为100ppb,使用标准溶液对仪器进行参数优化,包括等离子体部分(矩管位置和载气流速等参数)和离子透镜参数,以达到最大灵敏度。将化学分离后的样品引入质谱,使得63Cu的信号强度为6V左右。样品测试过程中使用3%HNO3作为上机酸和清洗酸,清洗进样系统,然后开始下一个样品的测量。同位素组成采用相对于标准(NTSC SRM 976)的千分分馏表示。
S500、通过对已知的不同沉积环境、不同成熟度烃源岩、以及原油和天然气铜同位素的分析,建立δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版。在建立判识指标图版过程中,确定不同成因类型油藏的铜同位素比值的值域、界值参数,总结出不同类型油藏的铜质量分馏与非质量分馏信息特征,进而建立出δ65Cu-油藏类型判识指标图版。
S600、根据建立的判识指标图版,确定未知油源来源和成因,指导勘探部署。
使用本发明方法建立判识指标图版后,即可通过对新井原油样品进行铜同位素分析,确定油气来源与成因,指导后续勘探部署。
附图说明
图1为本发明实施例建立的δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版。
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。
本发明实施例以渤海湾盆地油藏为例进行具体说明,具体方法包括以下步骤:
S111、从生产井场的出油井口,取新鲜原油样品20g左右;称取新鲜原油6~8g于石英烧杯中,加入石油醚15mL,摇匀以使原油与石油醚基本混溶,加入无水乙醇15mL,摇匀后在电热板80℃加热12小时。
S112、再次称取新鲜原油6~8g于石英烧杯中,重复S110流程。
S113、将两次制备的初步样品在常温下静置24个小时后,分别抽取上部油样并混合,加入无水乙醇20mL,摇匀后在电热板60℃加热18小时,制成待测试原油样品。
S120、准确称量0.5g原油样品于20mL聚四氟乙烯(PTFE)高压密闭消解罐中,采用0.5mL二氯甲烷溶解原油组分并均匀分散后,加入5mL浓硝酸和2mL过氧化氢消解试剂,在密闭微波消解系统内消解,设定最大频率为1600MHz,共分四步进行,每一步设定温度分别为100℃、150℃、170℃和190℃,达到最大频率的时间分别设定为3min、7min、5min和5min,并在达到最高频率后分别保持3min、3min、3min和10min微波消解,冷却后上柱利用树脂柱将铜元素与其它元素分离。
铜同位素的分离纯化选用阴离子树脂AG MP-1(100-200目,Bio rad)完成的,先用9mL 7mol/L的HCl淋洗基质,然后加入30mL 7mol/L的HCl接收铜,提纯得到的铜溶液蒸干,加入8mol/L的HNO3约20μL将样品转化为2%HNO3介质,待测。铜元素的分离纯化选用阴离子树脂AG MP-1,100-200目,Bio rad完成的,先用9mL 7mol/L的HCl淋洗基质,然后加入30mL7mol/L的HCl接收铜元素,提纯得到的铜溶液蒸干,加入8mol/L的HNO3约20μL将样品转化为2%HNO3介质。
S210、制备烃源岩样品粉末:
1)选取岩石样品:观察岩石样品表面是否新鲜、遭受风化程度,拍照片描述样品信息录入样品表中。用干净的布包着样品,再将木板覆盖在样品顶底面,用钢锤锤打木板击碎样品,样品破碎后选取5g左右的四面新鲜、无石英脉、无虫孔构造的样品颗粒,用一次性钳子夹取样品放入样品袋中并记录取编号。2)碎样:选取两个相同的研磨罐,其中一个放入玛瑙球,a)在有玛瑙球的研磨罐中加入石英砂半覆盖玛瑙球,将两个研磨罐拧紧放在碎样机上固定好以1300转速转3分钟,结束后取下倒出石英粉末,观察研磨罐内部表面是否干净,如果不干净就继续此步骤。b)用一次性钳子夹取样品袋中的样品放入研磨罐中,拧紧放在碎样机上固定好1300r/min转速转3分钟,结束后取下将样品粉末倒在一次性纸上,并用一次性纸巾擦拭研磨罐内部表面及玛瑙球使样品粉末尽可能的倒出,然后将样品粉末倒入样品袋中记录编号。c)洗研磨罐,重复步骤a)2-3次(务必确认研磨罐内部表面是干净的)。然后依次进行下一个样品的碎样工作。
S220、样品粉末中铜的分离提纯:
溶解样品时候使用封闭压力酸溶法,在聚四氟乙烯(Teflon)溶样坩埚里加入称量好的样品,再加入0.5mL 38%的HF和2.5mL 15.6mol/L的HNO3溶解,静置两小时后在电热板上160℃加热蒸干样品,冷却之后转移至7mL消解罐中再加入1-2mL15.6mol/L的HNO3,80℃加热,1小时后移除上清液至PFA容器内,残渣加入1mL7.8mol/L的HNO3中溶解实验所用。残渣溶解于HNO3中利用树脂柱分离提纯铜元素。
铜元素的分离使用的是离子交换层析法,分离树脂为AG MP-1,100-200目,biorad,树脂在装柱之前先用MQ-H2O,0.5mol/L的HNO3和8mol/L的HCl(+0.1%H2O2)交替清洗:先用MQ-H2O和0.5mol/L的HNO3交替清洗3次,再用MQ-H2O和8mol/L的HCl(+0.1%H2O2)交替清洗2次,最后用8mol/L HCl(+0.001%H2O2)调节树脂环境,加入样品之后加入9mL 8mol/L的HCl(+0.1%H2O2)淋滤基质离子,Na、Mg、Al、K、Ca、Mn等基质离子淋滤出后,再加入25mL HCl收集Cu元素。上机进行元素和同位素测试之前,需要加入3%HNO3蒸干两次,最后样品溶解于3%HNO3中,待测。
S300、测试分析铜含量:
采用Elan DRC II型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析富集样品中的总铜元素浓度。以铜单元素标准溶液(NTSC SRM 976)作为内标和基体匹配混标溶液作为标准进行样品测定,在做微量元素测试之前,先用3%HNO3重新溶解样品,再进行铜元素含量的测试。
S400、检测分析铜的稳定同位素组成:
分析仪器是英国Nu Instruments公司生产的Nu plasma型多接收电感耦合等离子体质谱仪,为双聚焦磁质谱仪,使用标准—样品交叉法(SSB)校正仪器的质量歧视效应。在测试同位素比值之前,必须先对样品Cu浓度进行分析,根据样品Cu浓度,对样品做出相应稀释配制上机溶液,并配制与样品浓度一致的标准溶液。保证样品和标准溶液中的Cu浓度为100ppb,使用标准溶液对仪器进行参数优化,包括等离子体部分(矩管位置和载气流速等参数)和离子透镜参数,以达到最大灵敏度。将化学分离后的样品引入质谱,使得63Cu的信号强度为6V左右。样品测试过程中使用3%HNO3作为上机酸和清洗酸,清洗进样系统,然后开始下一个样品的测量。同位素组成采用相对于标准(NTSC SRM 976)的千分分馏表示。
S500、通过对已知的不同沉积环境、不同成熟度烃源岩、以及原油和天然气铜同位素的分析,确定不同成因类型油藏的铜同位素比值的值域、界值参数,总结出不同类型油藏的铜质量分馏与非质量分馏信息特征,建立δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版。
分别采集典型渤海湾盆地下第三系湖相烃源岩、湖相原油(陆相油、岩),塔里木盆地海相烃源岩、海相原油以及库车煤系烃源岩、煤系原油,开展铜同位素分析,结果如下表1:
表1渤海湾盆地各油藏样品中铜同位素的δ65Cu(‰)数据
序号 | 样品 | δ<sup>65</sup>Cu(‰) |
1 | 渤海湾陆相烃源岩1 | 1.3 |
2 | 渤海湾陆相烃源岩2 | 1.1 |
3 | 胜利油田原油1 | 0.84 |
4 | 胜利油田原油2 | 0.89 |
5 | 塔里木海相烃源岩1 | 0.73 |
6 | 塔里木海相烃源岩2 | 0.70 |
7 | 塔里木海相原油1 | 0.67 |
8 | 塔里木海相原油2 | 0.63 |
9 | 库车煤系烃源岩1 | 0.06 |
10 | 库车煤系烃源岩2 | 0.02 |
11 | 库车煤系原油1 | -0.02 |
12 | 库车煤系原油2 | -0.10 |
根据表1数据确定不同成因类型油藏的铜同位素比值的值域、界值参数,建立δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版如图1所示。
在δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版中,煤系原油的δ65Cu(‰)范围为-1.13‰~-0.24‰,煤系烃源岩的δ65Cu(‰)范围为-1.22‰~0.20‰,海相原油的δ65Cu(‰)范围为0.12‰~0.71‰,海相烃源岩的δ65Cu(‰)范围为0.05‰~0.87‰,陆相原油的δ65Cu(‰)范围为0.82‰~1.55‰,陆相烃源岩的δ65Cu(‰)范围为0.90‰~1.98‰。S600、根据建立的图1判识指标图版,即可确定未知油源来源和成因,指导勘探部署。
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 (8)
1.一种运用铜同位素开展油源对比的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
S100、原油中铜元素的分离富集;
S200、烃源岩中铜元素的分离富集;
S300、测试分析铜元素的含量;
S400、检测分析铜的稳定同位素组成;
S500、通过对已知的不同沉积环境、不同成熟度烃源岩、以及不同性质的原油和烃源岩中铜同位素的分析,建立δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版;
S600、根据建立的判识指标图版,确定未知油源来源和成因;
所述δ65Cu(‰)-油藏类型判识指标图版中,煤系原油的δ65Cu(‰)范围为-1.13‰~-0.24‰,煤系烃源岩的δ65Cu(‰)范围为-1.22‰~0.20‰,海相原油的δ65Cu(‰)范围为0.12‰~0.71‰,海相烃源岩的δ65Cu(‰)范围为0.05‰~0.87‰,陆相原油的δ65Cu(‰)范围为0.82‰~1.55‰,陆相烃源岩的δ65Cu(‰)范围为0.90‰~1.98‰;
S100具体包括:
S110、原油样品的制备;
S111、取新鲜原油,依次加入石油醚和乙醇混溶,进行加热,得到初步样品;
S112、再次称取新鲜原油,重复S111流程;
S113、将两次制备的初步样品在常温下静置后,分别抽取上部油样并混合,加入无水乙醇,摇匀后加热,制成待测试原油样品;
S120、原油样品中铜元素的分离提纯:
原油样品的消解和铜元素的分离提纯;
所述消解采用CEM微波消解系统,溶剂为二氯甲烷,消解试剂为HNO3-H2O2消解体系;
所述铜元素的分离提纯采用树脂柱提纯;所述树脂柱选用阴离子树脂AG MP-1,100-200目;先用7mol/L的HCl淋洗基质,然后加入7mol/L的HCl接收铜元素,提纯得到的铜溶液蒸干,转化为2%HNO3介质,待测;
S200具体包括:
S210、岩石样品的选取与碎样,得到烃源岩的样品粉末;
S220、样品粉末中铜元素的分离提纯:
将样品粉末溶于HF和HNO3的混合酸中,静置2小时后加热蒸干样品,冷却之后转移至消解罐中再加入HNO3,80℃加热,1小时后移除上清液,残渣溶解于HNO3中利用树脂柱分离提纯铜元素;所述树脂柱选用阴离子树脂AG MP-1,100-200目;树脂在装柱之前先用去离子水、0.5mol/L的HNO3和8mol/L的HCl交替清洗:先用去离子水和0.5mol/L的HNO3交替清洗3次,再用去离子水和8mol/L的HCl交替清洗2次,最后用8mol/L的HCl调节树脂环境,加入样品之后加入8mol/L的HCl淋滤基质离子,Na、Mg、Al、K、Ca、Mn基质离子淋滤出后,再加入8mol/L的HCl收集Cu元素;在进行S300和S400的测试之前,加入3%HNO3蒸干两次,最后样品溶解于3%HNO3中,待测;所述8mol/L的HCl中加入相对于HCl 0.1%的H2O2。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述烃源岩和原油分别来自于油田取芯井岩芯或周缘露头岩石样品、正常生产井的石油样品。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,S111中,原油、石油醚和乙醇的比例为:6~8g:14~16mL:14~16mL。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,S111中,加热的温度为75~85℃,时间为11~13小时。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,S113中,静置22~24个小时,60~70℃加热16~18小时。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,S210包括:
S211、选取岩石样品;
S212、碎样,研磨得到样品粉末。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,S300中使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS测定铜元素的含量。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,S400中使用多接收电感耦合等离子体质谱仪MC-ICP-MS检测分析铜的稳定同位素组成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910608132.5A CN110426443B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 运用铜同位素开展油源对比的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910608132.5A CN110426443B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 运用铜同位素开展油源对比的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110426443A CN110426443A (zh) | 2019-11-08 |
CN110426443B true CN110426443B (zh) | 2022-03-29 |
Family
ID=68410334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910608132.5A Active CN110426443B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 运用铜同位素开展油源对比的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110426443B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114018678A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-08 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种土壤中铜同位素纯化分离的装置及方法 |
CN117606894A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-02-27 | 中国地质大学(北京) | 一种地质样品中铜同位素的分离纯化及检测方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106442698A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-02-22 | 南京大学 | 一种用于油气系统有机质研究的Re‑Os同位素分析方法 |
CN109253994A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-22 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油气源汞同位素检测方法及装置 |
CN109975386A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-07-05 | 核工业北京地质研究院 | 一种用于镉同位素测量的高效分离方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011136858A1 (en) * | 2010-04-30 | 2011-11-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Measurement of isotope ratios in complex matrices |
-
2019
- 2019-07-08 CN CN201910608132.5A patent/CN110426443B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106442698A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-02-22 | 南京大学 | 一种用于油气系统有机质研究的Re‑Os同位素分析方法 |
CN109253994A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-22 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油气源汞同位素检测方法及装置 |
CN109975386A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-07-05 | 核工业北京地质研究院 | 一种用于镉同位素测量的高效分离方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
MC-ICP MS测定富钴结壳中的铜锌同位素的化学分离方法研究;何连花等;《分析测试学报》;20161025;第35卷(第10期);第1348页倒数第2段至1349页第1段 * |
含水原油中金属含量的测定;居美华;《杭州化工》;20040930;第34卷(第3期);第37页左栏第1段、最后1段,右栏第3段 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110426443A (zh) | 2019-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110412112B (zh) | 运用镁同位素开展油源对比的方法 | |
CN110412107B (zh) | 运用铀同位素开展油源对比的方法 | |
CN110426443B (zh) | 运用铜同位素开展油源对比的方法 | |
CN110530960B (zh) | 一种碳酸盐岩油气储层黄铁矿铷-锶同位素年代学方法 | |
Huang et al. | High-precision determination of stable potassium and magnesium isotopes utilizing single column separation and multicollector inductively coupled plasma mass spectrometry | |
CN111289499A (zh) | 一种同时检测含铁废酸中多种痕量元素的方法 | |
CN110412110B (zh) | 运用锂同位素开展油源对比的方法 | |
CN110412111B (zh) | 运用铬同位素开展油源对比的方法 | |
CN110412113B (zh) | 运用锶同位素开展油源对比的方法 | |
Lo et al. | Dithiocarbamate extraction and Au (III) back extraction for determination of mercury in water and biological samples by anodic stripping voltammetry | |
CN110412106B (zh) | 运用钼同位素开展油源对比的方法 | |
CN110412108B (zh) | 运用铁同位素开展油源对比的方法 | |
Lan et al. | Synthesis, properties and applications of silica-immobilized 8-quinolinol: Part 2. On-line column preconcentration of copper, nickel and cadmium from sea water and determination by inductively-coupled plasma atomic emission spectrometry | |
CN112461945B (zh) | 同时快速分析磷酸二丁酯、磷酸一丁酯、正丁酸、no3-和no2-的方法 | |
CN106979930B (zh) | 一种定量分析土壤沉积物样品中游离铁含量的方法 | |
Linge | Recent developments in trace element analysis by ICP‐AES and ICP‐MS with particular reference to geological and environmental samples | |
CN110412109B (zh) | 运用锌同位素开展油源对比的方法 | |
CN114113036A (zh) | 拉曼光谱测定海相高-过成熟度泥页岩沥青反射率的方法 | |
CN110286154B (zh) | 一种完全消解锰矿石样品进行元素分析的方法 | |
CN112710724B (zh) | 基于铀同位素含量的页岩气高产井组快速确定方法及装置 | |
Han et al. | A fast double-stack column chemical separation of Zn and Mo from geological samples for isotopic analysis by MC-ICP-MS | |
CN112710725B (zh) | 一种砂岩型铀矿深穿透地球化学电离弱信息提取方法 | |
CN117250253B (zh) | 一种生物样品中铁、铜和锌的测定方法 | |
CN114624363B (zh) | 一种水体中钚的快速分离及测量方法 | |
CN115993391B (zh) | 第四纪石盐样品U-Th定年和Mg同位素分析的方法 |
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 |