CN110455950A - 一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法 - Google Patents

一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，包括以下步骤：⑴将烃源岩进行索式抽提，得到抽提物；⑵抽提物中加入正庚烷沉淀沥青质，得到沉淀后的沥青质；⑶沉淀后的沥青质反复进行索式抽提，直至所得的抽提液经GC/MS检测无有机组分为止，即得沥青质；⑷沥青质用经过二氯甲烷抽提过的滤纸包住，然后置于通风橱室温自然晾干后研碎，得到研磨的沥青质；⑸研磨的沥青质经超声、滤膜过滤、族组分分离、洗脱，即得饱和烃、芳烃、非烃组分；⑹饱和烃、芳烃、非烃组分经非极性固相微萃取柱头直接萃取，然后将萃取柱头插入GC进样口，于280℃解析进样检测即可。本发明可提高检测准确度，解决严重生物降解烃源岩油源对比、成熟度及沉积环境的判识的难题。

Description

一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法
技术领域
本发明涉及分析技术领域，尤其涉及一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法。
背景技术
沥青质中包裹烃类组分是被沥青质大分子网状结构保护的烃类化合物，在烃源岩后期改造中未遭受微生物破坏，保留了其原始面貌，可用于判识严重降解烃源岩沉积环境、成熟度，干酪根类型及油源对比的主要手段。遗憾的是，目前仍然缺乏对烃源岩沥青质中包裹烃类组分快速准确的提取方法。
钌离子催化-氧化法可以在不破坏脂族结构的情况下将大分子上的稠环芳烃氧化为各种苯多元酸, 使与芳烃相连或含杂原子官能团的脂族结构以脂肪酸的形式出现在产物中，通过这些脂肪酸和芳羧酸产物可研究大分子内部单元组成及其结构。但研究发现，在不同反应温度下从沥青质分子上裂解下来的产物组成和结构存在很大差异，即随着加氢反应温度的升高，沥青质芳香环上的取代侧链开始二次裂解而变短。同时沥青质钌离子催化-氧化过程中产生较多的副产物，从而影响油源对比的准确性。
超声波萃取可提取出烃源岩沥青质大分子包裹的原始组分，即用一定功率的超声波处理烃源岩沥青质包裹体，使沥青质包裹的大分子急剧震荡破裂，从而释放出其包裹的原始组分，此原始组分包含烃源岩成岩初期的原始生物标志化合物，这些原始生物标志化合物由于受沥青质大分子的保护而未遭受生物降解，包含烃源岩成岩初期的原始信息，完全可用于其油源对比等的研究。但有些烃源岩有机碳含量低，其沥青包裹组分含量更低。这样本来就很微量的藿烷、甾烷类生标化合物达不到质谱检测线而无法准确测定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高检测准确度的烃源岩沥青质包裹烃提取方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，包括以下步骤：
⑴将烃源岩进行索式抽提，得到抽提物；
⑵所述抽提物中加入抽提物总质量10~15倍的正庚烷沉淀沥青质，得到沉淀后的沥青质；
⑶所述沉淀后的沥青质采用二氯甲烷-甲醇混合液于40±0.5℃水浴加热下反复进行索式抽提，直至所得的抽提液经GC/MS检测无有机组分为止，即得沥青质；
⑷所述沥青质用经过二氯甲烷抽提过的滤纸包住，然后置于通风橱室温自然晾干后研碎，得到研磨的沥青质；
⑸准确称取50~60mg所述研磨的沥青质于100mL试管中，向试管中加入30mL甲苯摇匀使沥青质充分溶解完全后再加入20mL二氯甲烷-甲醇混合液，然后将该试管放入1000mL烧杯中，烧杯中加入400mL水，在超声波频率为120KHZ、功率为500瓦、温度为35℃的条件下超声提取3次，每次15分钟，合并提取液；该提取液在缓和的氮气流下使溶液浓缩至1 mL，再加入50 mL正庚烷用玻璃棒搅拌5分钟，使沥青质分散完全，静置过夜；第二天用0.45um的滤膜过滤，得到滤液；所述滤液在缓和的氮气流下浓缩至 1 mL，然后对滤液进行族组分分离，最后分别用正己烷、氯仿和甲醇洗脱，即得饱和烃、芳烃、非烃组分；
⑹所述饱和烃、芳烃、非烃组分在超声波搅拌下，采用非极性固相微萃取柱头直接萃取，萃取温度为30℃，pH值为7.2，超声波频率为120KHZ、功率为500瓦的情况下萃取30min，然后将萃取柱头插入GC进样口，于280℃解析进样检测即可。
所述步骤⑴中抽提物制备方法是指准确称取200~300g烃源岩样品装入用氯仿抽提处理过的滤纸筒内，用脱脂棉线封捆纸筒口，然后将滤纸筒放入直径为2~2.5cm的抽提管内，加入二氯甲烷-甲醇混合液至抽提瓶2/3处，在40±0.5℃水浴下抽提72h，回收溶剂，然后将溶剂放在40±0.5℃水浴锅蒸发至1~2mL后移入称量瓶，并用二氯甲烷-甲醇混合液冲洗回收瓶3次，合并冲洗液于称量瓶，称量瓶放在通风橱中自然晾干待衡重后称量即得。
所述二氯甲烷-甲醇混合液是指将二氯甲烷与甲醇按9：1的体积比混合均匀所得的溶液。
所述步骤⑷中经过二氯甲烷抽提过的滤纸是指将滤纸用脱脂棉线轻轻扎住，放入索式抽提柱中用二氯甲烷抽提72h，除去滤纸上吸附的脂类化合物，然后取出自然凉干即得。
所述步骤⑸中族组分分离所采用的分离柱是指体积比为3:1的硅胶-氧化铝柱。
所述步骤⑹中非极性固相微萃取头的膜厚为100um，采用PDMS萃取头。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明将超声波萃取与固相微萃取技术结合，对沥青质包裹烃首先进行超声波萃取提取其包裹的生物标志化合物，然后运用固相微萃取柱进行进一步富集，可使提取物浓度提高一个数量级，如原来烃源岩沥青质包裹体组分提取物含量为12~20 ng/g, 有些生物标志化合物含量很低，检测不到。而通过固相微萃取柱富集后可达到150~200ng/g，大大提高了生标化合物分析浓度，完全可以检测到微量的生物标志化合物，从而提高GC/MS检测的准确度。
2、本发明烃源岩沥青质包裹体组分经过一定的超声波提取出包裹体大分子中未遭受微生物降解的组分，然后运用膜厚为100um 的 PDMS 固相微萃取头对严重降解烃源岩沥青质包裹体中未遭受微生物降解的有机组分进行提取富集，提高提取组分中生物标志化合物的浓度，使得可以得到完整清晰的生物标志化合物色谱质谱图，从而解决了严重生物降解烃源岩油源对比、成熟度及沉积环境的判识的难题。
如图1所示，烃源岩索式提取液GC/MS形成明显大鼓包，其生物标志化合物几乎丧失殆尽，说明此烃源岩经历了严重的微生物降解过程。图2、3、4是对烃源岩沥青质进行超声波提取得到的烃源岩沥青质包裹体组分中的生标化合物，其中左图分别为只经过一定波长的超声波击破沥青质大分子包裹体提取出的正构烷烃系列、甾烷系列及藿烷系列生物标志化合物，右图分别为经过一定波长的超声波击破沥青质大分子包裹体后对提取液运用膜厚为100um的PDMS固相微萃取头进行萃取富集后，其萃取液直接进行GC/MS分析得到的正构烷烃系列、甾烷系列及藿烷系列生物标志化合物色谱质谱图。由于藿烷系列更加抗微生物降解，因此图4藿烷系列虽然变化不大，但也明显看出右图的浓度较左图有所提高；由图2和图3可以明显看出，通过固相微萃取后烃源岩沥青质包裹烃组分正构烷烃和甾烷系列生物标志化合物的浓度得到了大大的提高，其谱图能够清晰的进行油源对比、成熟度及沉积环境的判识研究。说明固相微萃取富集烃源岩沥青质包裹烃组分中的生物标志化合物具有一定的优势。
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为本发明烃源岩索式提取总离子流色谱质谱图。
图2为本发明烃源岩沥青质包裹体组分固相微萃取前后正构烷烃系列M/Z85离子流色谱质谱图。
图3为本发明烃源岩沥青质包裹体组分固相微萃取前后甾烷系列（M/Z217）离子流色谱质谱图。
图4为本发明烃源岩沥青质包裹体组分固相微萃取前后藿烷系列M/Z191离子流色谱质谱图。
具体实施方式
一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，包括以下步骤：
⑴将烃源岩进行索式抽提，得到抽提物。具体过程如下：
准确称取200~300g烃源岩样品装入用氯仿抽提处理过的滤纸筒内，用脱脂棉线封捆纸筒口，然后将滤纸筒放入直径为2~2.5cm的抽提管内，加入二氯甲烷-甲醇混合液至抽提瓶2/3处，在40±0.5℃水浴下抽提72h，回收溶剂，然后将溶剂放在40±0.5℃水浴锅蒸发至1~2mL后移入称量瓶，并用二氯甲烷-甲醇混合液（v:v，9:1）冲洗回收瓶3次，合并冲洗液于称量瓶，称量瓶放在通风橱中自然晾干待衡重后称量，即得抽提物。
⑵抽提物中加入抽提物总质量10~15倍的正庚烷沉淀沥青质，得到沉淀后的沥青质。
⑶沉淀后的沥青质采用二氯甲烷-甲醇混合液（v:v，9:1）于40±0.5℃水浴加热下反复进行索式抽提，直至所得的抽提液经GC/MS检测无有机组分为止，即得沥青质。其目的是清除所有沥青质外壳黏附的有机质，以保证下面超声提取出的有机质均来自沥青质包裹组分而不受吸附沥青质包裹体外组分干扰。
⑷沥青质用经过二氯甲烷抽提过的滤纸包住，然后置于通风橱室温自然晾干后研碎，得到研磨的沥青质。
其中：经过二氯甲烷抽提过的滤纸是指将滤纸用脱脂棉线轻轻扎住，放入索式抽提柱中用二氯甲烷抽提72h，除去滤纸上吸附的脂类化合物，然后取出自然凉干即得。
⑸准确称取50~60mg所述研磨的沥青质于100mL试管中，向试管中加入30mL甲苯摇匀使沥青质充分溶解完全后再加入20mL二氯甲烷-甲醇混合液（v:v，9:1），然后将该试管放入1000mL烧杯中，烧杯中加入400mL水，在超声波频率为120KHZ、功率为500瓦、温度为35℃的条件下超声提取3次，每次15分钟，合并提取液；该提取液在缓和的氮气流下使溶液浓缩至1 mL，再加入 50 mL正庚烷用玻璃棒搅拌5分钟，使沥青质分散完全，静置过夜；第二天用0.45um的滤膜过滤（滤膜直径47mm，孔径0.45um），得到滤液；滤液在缓和的氮气流下浓缩至1 mL，然后对滤液进行族组分分离，族组分分离所采用的分离柱是指体积比为3:1的硅胶-氧化铝柱。最后分别用正己烷、氯仿和甲醇洗脱，即得饱和烃、芳烃、非烃组分。
⑹饱和烃、芳烃、非烃组分在超声波搅拌下，采用非极性固相微萃取柱头直接萃取，萃取温度为30℃，pH值为7.2，超声波频率为120KHZ、功率为500瓦的情况下萃取30min，然后将萃取柱头插入GC进样口，于280℃解析进样检测即可。
其中：非极性固相微萃取头的膜厚为100um，采用PDMS萃取头。

Claims (6)

1.一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，包括以下步骤：
⑴将烃源岩进行索式抽提，得到抽提物；
⑵所述抽提物中加入抽提物总质量10~15倍的正庚烷沉淀沥青质，得到沉淀后的沥青质；
⑶所述沉淀后的沥青质采用二氯甲烷-甲醇混合液于40±0.5℃水浴加热下反复进行索式抽提，直至所得的抽提液经GC/MS检测无有机组分为止，即得沥青质；
⑷所述沥青质用经过二氯甲烷抽提过的滤纸包住，然后置于通风橱室温自然晾干后研碎，得到研磨的沥青质；
⑸准确称取50~60mg所述研磨的沥青质于100mL试管中，向试管中加入30mL甲苯摇匀使沥青质充分溶解完全后再加入20mL二氯甲烷-甲醇混合液，然后将该试管放入1000mL烧杯中，烧杯中加入400mL水，在超声波频率为120KHZ、功率为500瓦、温度为35℃的条件下超声提取3次，每次15分钟，合并提取液；该提取液在缓和的氮气流下使溶液浓缩至1 mL，再加入50 mL正庚烷用玻璃棒搅拌5分钟，使沥青质分散完全，静置过夜；第二天用0.45um的滤膜过滤，得到滤液；所述滤液在缓和的氮气流下浓缩至 1 mL，然后对滤液进行族组分分离，最后分别用正己烷、氯仿和甲醇洗脱，即得饱和烃、芳烃、非烃组分；
⑹所述饱和烃、芳烃、非烃组分在超声波搅拌下，采用非极性固相微萃取柱头直接萃取，萃取温度为30℃，pH值为7.2，超声波频率为120KHZ、功率为500瓦的情况下萃取30min，然后将萃取柱头插入GC进样口，于280℃解析进样检测即可。
2.如权利要求1所述的一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，其特征在于：所述步骤⑴中抽提物制备方法是指准确称取200~300g烃源岩样品装入用氯仿抽提处理过的滤纸筒内，用脱脂棉线封捆纸筒口，然后将滤纸筒放入直径为2~2.5cm的抽提管内，加入二氯甲烷-甲醇混合液至抽提瓶2/3处，在40±0.5℃水浴下抽提72h，回收溶剂，然后将溶剂放在40±0.5℃水浴锅蒸发至1~2mL后移入称量瓶，并用二氯甲烷-甲醇混合液冲洗回收瓶3次，合并冲洗液于称量瓶，称量瓶放在通风橱中自然晾干待衡重后称量即得。
3.如权利要求1或2所述的一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，其特征在于：所述二氯甲烷-甲醇混合液是指将二氯甲烷与甲醇按9：1的体积比混合均匀所得的溶液。
4.如权利要求1所述的一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，其特征在于：所述步骤⑷中经过二氯甲烷抽提过的滤纸是指将滤纸用脱脂棉线轻轻扎住，放入索式抽提柱中用二氯甲烷抽提72h，除去滤纸上吸附的脂类化合物，然后取出自然凉干即得。
5.如权利要求1所述的一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，其特征在于：所述步骤⑸中族组分分离所采用的分离柱是指体积比为3:1的硅胶-氧化铝柱。
6.如权利要求1所述的一种烃源岩沥青质包裹烃提取方法，其特征在于：所述步骤⑹中非极性固相微萃取头的膜厚为100um，采用PDMS萃取头。
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