RU2739138C1 - Analytical complex and method of operation thereof for analysis of total and individual content of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks by pyrolysis chromatography - Google Patents
Analytical complex and method of operation thereof for analysis of total and individual content of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks by pyrolysis chromatography Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739138C1 RU2739138C1 RU2020115480A RU2020115480A RU2739138C1 RU 2739138 C1 RU2739138 C1 RU 2739138C1 RU 2020115480 A RU2020115480 A RU 2020115480A RU 2020115480 A RU2020115480 A RU 2020115480A RU 2739138 C1 RU2739138 C1 RU 2739138C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- analysis
- sample
- hydrocarbons
- thermal desorption
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
- G01N33/241—Earth materials for hydrocarbon content
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к области анализа материалов для изучения их свойств, в частности к методу и комплексу его воплощающему для анализа суммарного и индивидуального содержания углеводородов в образцах нефтеносных горных пород методом пиролитической хроматографии.The present invention relates to the field of analysis of materials for the study of their properties, in particular to a method and a complex embodying it for the analysis of the total and individual content of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks by pyrolytic chromatography.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
На сегодняшний день существует международный стандарт измерения содержания углеводородов (УВ) в образцах нефтеносных горных пород, который используют геохимиками для оценки нефтеносного потенциала горных пород. Для физической реализации этого подхода используются приборы, в частности, анализаторы, производимые такими компаниями, как: Vinci Techologies (Rock Eval 7 analyser, https://www.vinci-technologies.com/products-explo.aspx?IDR=82289&idr2=82568&idp=82288&IDM=536784), Wildcat Technologies (https://www.wildcattechnologies.com/products/hawk-1) и Weatcherford (https://www.weatherford.com/getattachment/bdede71f-a2da-4276-b9c5-dbe5009d2f5a/Source-Rock-Analyzer.pdf). Today there is an international standard for measuring the content of hydrocarbons (HC) in samples of oil-bearing rocks, which is used by geochemists to assess the oil-bearing potential of rocks. For the physical implementation of this approach, devices are used, in particular, analyzers manufactured by such companies as: Vinci Techologies (Rock Eval 7 analyzer, https://www.vinci-technologies.com/products-explo.aspx?IDR=82289&idr2=82568&idp = 82288 & IDM = 536784), Wildcat Technologies ( https://www.wildcattechnologies.com/products/hawk-1 ) and Weatcherford ( https://www.weatherford.com/getattachment/bdede71f-a2da-4276-b9c5-dbe5009d2f5a/ Source-Rock-Analyzer.pdf ) .
Общая методология была разработана в конце 70х Французским институтом нефти. Первый коммерческий прибор был предложен компанией Vinci Tehcnologies еще в 1998 году и до 2008 у них был патент на эту технологию. Поэтому коммерческих аналогов этому прибору не было. После 2008 года появились другие игроки на рынке, стали выпускать реплики этих приборов. Вышеперечисленные производители используют технологию, при которой детектор расположен над печью пиролиза для регистрации выделяющихся УВ. Также в классических приборах используется способ детектирования – пламенно-ионизационный детектор (FID) и ИК-детектор, которые не позволяют получить полную картину по требуемым параметрам содержания УВ в образцах.The general methodology was developed in the late 70s by the French Petroleum Institute. The first commercial device was proposed by Vinci Tehcnologies back in 1998 and until 2008 they had a patent for this technology. Therefore, there were no commercial analogues for this device. After 2008, other players appeared on the market, they began to produce replicas of these devices. The aforementioned manufacturers use a technology in which the detector is located above the pyrolysis furnace to register the emitted hydrocarbons. Also, classical devices use a detection method - a flame ionization detector (FID) and an IR detector, which do not allow obtaining a complete picture of the required parameters of the HC content in the samples.
Известные аппаратные средства позволяют определять такие показатели, как S1, S2 и Tmax. Этот известный метод представляет собой анализ с программируемой температурой пиролиза (EGA-MS). Другим известным методом для анализа индивидуальных показателей УВ в образце является метод пиролитической газовой хроматографии (PY-GC/MS), применяемый для индивидуального анализа типов УВ в каждой из температурных зон термодесорбции и пиролиза.Known hardware makes it possible to determine metrics such as S1, S2, and Tmax. This known method is programmable pyrolysis temperature analysis (EGA-MS). Another well-known method for analyzing individual HC parameters in a sample is pyrolytic gas chromatography (PY-GC / MS), which is used for the individual analysis of HC types in each of the temperature zones of thermal desorption and pyrolysis.
Основным недостатком известных решений является то, что не существует на текущий момент средства позволяющих работать одновременно в двух вышеуказанных режимах, что критически снижает функциональность и усложняет процесс анализа за счет необходимости применения различных устройств для достижения должного эффекта. The main disadvantage of the known solutions is that there are currently no means allowing to work simultaneously in the above two modes, which critically reduces the functionality and complicates the analysis process due to the need to use various devices to achieve the desired effect.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Заявленное изобретение решает техническую проблему, заключающуюся в создании многофункционального аналитического комплекса, обеспечивающего возможность выполнения анализа УВ в образцах нефтеносных горных пород в режиме EGA-MS и PY-GC/MS. The claimed invention solves the technical problem of creating a multifunctional analytical complex that provides the ability to perform HC analysis in oil-bearing rock samples in the EGA-MS and PY-GC / MS modes.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей по анализу УВ в образцах нефтеносных горных пород, за счет обеспечения работы аналитического комплекса в двух режимах: EGA-MS и PY-GC/MS.The technical result is to expand the functionality for the analysis of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks, due to the provision of the analytical complex in two modes: EGA-MS and PY-GC / MS.
Заявленный результат достигается за счет аналитического комплекса для анализа суммарного и индивидуального содержания углеводородов (УВ) в образцах нефтеносных горных пород, состоящего из: The stated result is achieved due to the analytical complex for the analysis of the total and individual content of hydrocarbons (HC) in the samples of oil-bearing rocks, consisting of:
- газового хроматографа (ГХ), содержащего:- gas chromatograph (GC) containing:
- первый термостат, формируемый внутренним объемом ГХ;- the first thermostat formed by the internal volume of the GC;
- испаритель с установленной пиролитической ячейкой, обеспечивающей термодесорбцию и/или пиролиз образца нефтеносной породы; - an evaporator with an installed pyrolytic cell providing thermal desorption and / or pyrolysis of a sample of oil-bearing rock;
- криогенную ловушку, обеспечивающую улавливание продуктов термодесорбции и пиролиза на стадии нагрева образца;- a cryogenic trap that captures the products of thermal desorption and pyrolysis at the stage of heating the sample;
- хроматографическую колонку, обеспечивающую индивидуальное разделение УВ и соединенную с криогенной ловушкой;- chromatographic column providing individual separation of hydrocarbons and connected to a cryogenic trap;
- второй термостат, обеспечивающий программирование температуры хроматографической колонки;- the second thermostat providing programming of the temperature of the chromatographic column;
- переключатель Дина, соединенный с испарителем ГХ и хроматографической колонкой, обеспечивающий перенаправление потока с продуктами термодесорбции или пиролиза образца в канал с хроматографической колонкой или напрямую в МСД; - Dean's switch connected to the GC evaporator and the chromatographic column, which redirects the flow with the products of thermal desorption or pyrolysis of the sample to the channel with the chromatographic column or directly to the MSD;
- делитель потока, обеспечивающий объединение потоков с пробой из разных каналов в один канал для передачи в МСД;- a flow divider, providing a combination of flows with a sample from different channels into one channel for transmission to the MSD;
- МСД, соединенный с ГХ и обеспечивающий детектирование УВ в образце; - MSD connected to the GC and providing HC detection in the sample;
- источник подачи жидкого азота, соединенный с криогенной ловушкой, обеспечивающий криофокусировку продуктов термодесорбции и пиролиза в начальном участке колонки для их полного последующего разделения; - a liquid nitrogen supply source connected to a cryogenic trap, which provides cryofocusing of thermal desorption and pyrolysis products in the initial section of the column for their complete subsequent separation;
- вычислительное управляющее устройство, соединенное с ГХ; - computing control device connected to the GC;
причем moreover
исследование образца осуществляется в переключаемых режимах работы комплекса, при которых осуществляется анализ с программируемой температурой пиролиза (EGA-MS) для регистрации показателей суммарной массовой доли свободных УВ (S1) и УВ пиролиза (S2) и расчет температуры крекинга органического вещества Tmax, а также пиролитической газовой хроматографии (PY-GC/MS) для индивидуального анализа типов УВ в каждой из температурных зон термодесорбции и пиролиза. the study of the sample is carried out in switchable operating modes of the complex, in which analysis is carried out with a programmable pyrolysis temperature (EGA-MS) to register the indicators of the total mass fraction of free hydrocarbons (S1) and pyrolysis HCs (S2) and calculate the cracking temperature of organic matter Tmax, as well as gas chromatography (PY-GC / MS) for individual analysis of HC types in each of the temperature zones of thermal desorption and pyrolysis.
В одном из частных вариантов выполнения комплекса испаритель, переключатель Дина и делитель находятся в первом термостате ГХ и соединены кварцевыми капиллярами.In one of the particular embodiments of the complex, the evaporator, Dean switch and divider are located in the first GC thermostat and are connected by quartz capillaries.
В другом частном варианте выполнения комплекса содержится кран, управляющий переключателем Дина. Another particular embodiment of the complex contains a crane that controls the Dean switch.
В другом частном варианте выполнения комплекса дополнительный термостат является модулем низкой термальной инерции (LTM).In another particular embodiment of the complex, the additional thermostat is a low thermal inertia module (LTM).
В другом частном варианте выполнения комплекса модуль LTM размещен снаружи, на дверце первого термостата ГХ.In another particular embodiment of the complex, the LTM is located externally, on the door of the first GC oven.
В другом частном варианте выполнения комплекса источник подачи жидкого азота представляет собой сосуд Дьюара. In another particular embodiment of the complex, the liquid nitrogen supply source is a Dewar vessel.
В другом частном варианте выполнения комплекса вычислительное управляющее устройство представляет собой персональный компьютер, ноутбук, планшет или смартфон. In another particular embodiment of the complex, the computing control device is a personal computer, laptop, tablet or smartphone.
В другом частном варианте выполнения комплекса вычислительное управляющее устройство осуществляет регистрацию и обработку данных хроматограмм в режиме работы Py-GCMS и пирограмм для режима работы EGA-MS.In another particular embodiment of the complex, the computer control device registers and processes chromatogram data in the Py-GCMS operating mode and pyrograms for the EGA-MS operating mode.
Заявленное изобретение также осуществляется с помощью способа анализа содержания массовой доли свободных УВ и УВ пиролиза в образцах нефтеносных пород с помощью вышеуказанного комплекса, при котором анализ осуществляется в автоматическом режиме, выбираемом из режима EGA-MS с заданным диапазоном температуры пиролиза и исследованием образцов в МСД, и режима пиролитической газовой хроматографии PY-GC/MS для анализа типов УВ в каждой из температурных зон термодесорбции и пиролиза. The claimed invention is also carried out using a method for analyzing the content of the mass fraction of free hydrocarbons and hydrocarbons of pyrolysis in oil-bearing rock samples using the above complex, in which the analysis is carried out in an automatic mode, selected from the EGA-MS mode with a given pyrolysis temperature range and examining the samples in the MSD, and the mode of pyrolytic gas chromatography PY-GC / MS for the analysis of HC types in each of the temperature zones of thermal desorption and pyrolysis.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
На Фиг. 1 представлена общий вид заявленного комплекса.FIG. 1 shows a general view of the claimed complex.
На Фиг. 2А представлена схема работы комплекса в режима EGA-MS.FIG. 2A shows a diagram of the complex operation in the EGA-MS mode.
На Фиг. 2Б представлена пирограмма показаний в режиме EGA-MS.FIG. 2B shows a pyrogram of readings in the EGA-MS mode.
На Фиг. 3А представлена схема работы комплекса в режиме PY-GC/MS.FIG. 3A shows a diagram of the complex operation in the PY-GC / MS mode.
На Фиг. 3Б представлены хроматограммы детального анализа фракции S1 и S2.FIG. 3B shows chromatograms of detailed analysis of fractions S1 and S2.
На Фиг. 3В представлен фрагмент нижней хроматограммы на Фиг. 3Б.FIG. 3B is a fragment of the lower chromatogram in FIG. 3B.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION
На Фиг. 1 представлена схема аналитического комплекса (10). Комплекс (10) построен на базе хромато-масс-спектрометра и пиролитической приставки для газовой хроматографии, и включает в себя пиролитическую ячейку (110), внутри которой помещается тигель (111) с образцом горной породы, установленную в газовом хроматографе (ГХ) (120), который соединен в масс-детектором (МСД) (130) и управляющим вычислительным устройством (140).FIG. 1 shows a diagram of the analytical complex (10). The complex (10) is built on the basis of a gas chromatography-mass spectrometer and a pyrolytic attachment for gas chromatography, and includes a pyrolytic cell (110), inside which is placed a crucible (111) with a rock sample installed in a gas chromatograph (GC) (120 ), which is connected to a mass detector (MSD) (130) and a control computer (140).
ГХ (120) представляет собой устройство для анализа сложных газовых смесей веществ путем их дифференцирования на монокомпоненты. Далее компоненты смеси подвергаются анализу на предмет качественных и количественных характеристик. При этом исследования можно проводить с применением любых физических и химических способов. ГХ (120) работает согласно общим принципам хроматографии. Это значит, что элементы смеси распределяются между двумя фазами: подвижной (элюентом) и неподвижной. Для ГХ (120) характерно проведение исследований, где в качестве подвижной фазы выступает газ или пар. Чаще всего в качестве элюента выступают гелий, водород и азот. Неподвижной фазой может быть как твердое тело (тогда речь идет о газообсорбционной хроматографии), так и жидкое вещество (в таком случае, принято говорить о газожидкостной хроматографии).GC (120) is a device for analyzing complex gas mixtures of substances by differentiating them into monocomponents. Further, the components of the mixture are analyzed for qualitative and quantitative characteristics. In this case, research can be carried out using any physical and chemical methods. GC (120) operates according to the general principles of chromatography. This means that the elements of the mixture are distributed between two phases: mobile (eluent) and stationary. For GC (120), it is typical to conduct research where gas or vapor acts as a mobile phase. The most common eluents are helium, hydrogen and nitrogen. The stationary phase can be either a solid (then we are talking about gas absorption chromatography), and a liquid substance (in this case, it is customary to talk about gas-liquid chromatography).
ГХ (120) содержит основной внутренний объем, который формирует первый термостат. Внутри термостат установлены: испаритель (121), криогенная ловушка (122), капилляры (1251-1254), делитель (126) и переключатель Дина (127). На дверцу первого термостат установлен второй термостат (124), внутри которого размещена хроматографическая колонка 123). МСД (130) обеспечивает детектирование УВ в образце. The GC (120) contains the main internal volume that forms the first oven. Inside the thermostat are installed: evaporator (121), cryogenic trap (122), capillaries (1251-1254), divider (126) and Dean switch (127). A second thermostat (124) is installed on the door of the first thermostat, inside of which is a chromatographic column 123). MSD (130) provides HC detection in the sample.
Испаритель (121) служит интерфейсом для переноса продуктов пиролиза в ГХ (120). Криогенная ловушка (122) обеспечивает криофокусировку (улавливание) продуктов пиролиза в режиме Py-GCMS комплекса (10). Хроматографическая колонка (123) реализует функцию разделения смеси, при этом колонка (123) располагается во втором термостате (124).An evaporator (121) serves as an interface for transferring pyrolysis products to the GC (120). A cryogenic trap (122) provides cryofocusing (trapping) of pyrolysis products in the Py-GCMS mode of the complex (10). The chromatographic column (123) implements the function of separating the mixture, while the column (123) is located in the second thermostat (124).
Второй термостат (124) cлужит для размещения хроматографической колонки (123) и ее негрева/охлаждения в независимости от температуры первого термостата (внутреннего объема ГХ (120)). Капилляры (1251 - 1254)ГХ (120) служат элементами коммутации всех узлов для объединения всех элементов комплекса (10) в одну схему для прохождения продуктов пиролиза/термодесорбции из пиролитической ячейки (110) в МСД (130).The second thermostat (124) is used to place the chromatographic column (123) and its non-heating / cooling, regardless of the temperature of the first thermostat (internal volume of the GC (120)). Capillaries (125 1 - 125 4 ) GC (120) serve as switching elements of all nodes to combine all elements of the complex (10) into one circuit for the passage of pyrolysis / thermal desorption products from the pyrolytic cell (110) into the MSD (130).
Пиролитическая ячейка (110) обеспечивает нагрев измельченного образца горной породы, помещенного предварительно в тигель (111) для последующего анализа УВ с помощью МСД (130). Ячейка (110) закрепляется на испарителе (121) и соединяется с источником газа-носителя (баллон с гелием (112)), через с регулятор (128), установленным на ГХ (120) или в ином месте, обеспечивающем его функциональность. Регулятор (128) позволяет задать нужное давление и скорость потока гелия из резервуара (112) для прохождения продуктов пиролиза/термодесорбции от ячейки (110) до МСД (130).The pyrolytic cell (110) provides heating of a crushed rock sample, which was previously placed in a crucible (111) for subsequent HC analysis using an MSD (130). The cell (110) is fixed to the evaporator (121) and is connected to the carrier gas source (helium bottle (112)), through the regulator (128), installed on the GC (120) or in another place providing its functionality. Regulator (128) allows you to set the desired pressure and flow rate of helium from reservoir (112) for the passage of pyrolysis / thermal desorption products from cell (110) to MSD (130).
Капилляры (1251-1254), применяемые в ГХ (120), выполняются в частности из кварцевого стекла, или стали, что обеспечивает коммуникацию всех элементов газовой схемы для возможности автоматического переключения между режимами EGA-MS и Py-GCMS. Capillaries (125 1 -125 4 ) used in GC (120) are made, in particular, of quartz glass or steel, which provides communication of all elements of the gas circuit for the possibility of automatic switching between the EGA-MS and Py-GCMS modes.
Комплекс (10) также содержит сосуды с гелием (112) и жидким азотом (113) для обеспечения работы в заявленных режимах. В режиме EGA-MS задействуется гелий из баллона (112), для режима Py-GC/MS – гелий (112) и жидкий азот (113). В качестве емкости для хранения жидкого азота (113) может применяться, например, сосуд Дьюара. The complex (10) also contains vessels with helium (112) and liquid nitrogen (113) to ensure operation in the stated modes. In the EGA-MS mode, helium from a cylinder (112) is used, for the Py-GC / MS mode, helium (112) and liquid nitrogen (113). A Dewar vessel can be used as a container for storing liquid nitrogen (113).
На Фиг. 2А показан пример работы комплекса в режиме EGA-MS. FIG. 2A shows an example of the complex operation in the EGA-MS mode.
Навеска образца в пиролитической ячейке (110) начинает нагреваться. Все углеводороды, выделяющиеся в течение стадии термодесорбции (S1) (при температуре от 100 до 300 °С) и пиролиза (S2) (при температуре от 400 и до 650 °С) количественно фиксируются на (или с помощью) МСД (130) в режиме регистрации полного ионного тока. Количественный расчет проводится по площади интегрированных пиков на пирограмме с помощью коэффициента отклика МСД (130), рассчитанного после измерения площади пиков аналогичных продуктов при анализе стандартного образца. Полученная EGA-пирограмма (Фиг. 2Б) также используется для расчета Tmax (Температура крекинга органического вещества или температура, при которой отмечается максимальная интенсивность образования углеводородов пиролиза) и служит основой для дальнейших экспериментов с образцов в других режимах.The sample in the pyrolytic cell (110) starts to heat up. All hydrocarbons released during the stage of thermal desorption (S1) (at temperatures from 100 to 300 ° С) and pyrolysis (S2) (at temperatures from 400 to 650 ° С) are quantitatively recorded on (or using) MSD (130) in the recording mode of the total ion current. The quantitative calculation is carried out from the area of the integrated peaks in the pyrogram using the MSD response coefficient (130), calculated after measuring the area of the peaks of similar products in the analysis of a standard sample. The resulting EGA pyrogram (Fig. 2B) is also used to calculate Tmax (the temperature of cracking of organic matter or the temperature at which the maximum intensity of formation of pyrolysis hydrocarbons is noted) and serves as the basis for further experiments with samples in other modes.
Для определения типов УВ в каждой из температурных зон (зона термодесорбции и зона пиролиза) измерительный комплекс (10) необходимо активировать в режиме Py-GC/MS (Фиг. 3А). Вместо EGA-капилляра (1252) используется хроматографическая колонка (123) (например, кварцевая трубка длинной 30 м и диаметром 0.25 мм, на внутренней стенке которого химически привит сорбент – полидиметилсилоксан, обладающий разной сорбционной силой к разным классам химических соединений) для разделения продуктов термодесорбции и пиролиза на индивидуальные УВ. При этом начальный участок колонки (123) проходит через криогенную ловушку (122) для улавливания всех продуктов термодесорбции и пиролиза на стадии нагрева образца, до хроматографического разделения. To determine the types of hydrocarbons in each of the temperature zones (thermal desorption zone and pyrolysis zone), the measuring complex (10) must be activated in the Py-GC / MS mode (Fig. 3A). Instead of an EGA capillary (125 2 ), a chromatographic column (123) is used (for example, a quartz tube 30 m long and 0.25 mm in diameter, on the inner wall of which a sorbent is chemically grafted - polydimethylsiloxane, which has a different sorption force to different classes of chemical compounds) to separate products thermal desorption and pyrolysis for individual hydrocarbons. In this case, the initial section of the column (123) passes through a cryogenic trap (122) to trap all products of thermal desorption and pyrolysis at the stage of heating the sample, prior to chromatographic separation.
Образец (также предварительно измельченный и взвешенный) подвергается уже двухстадийному анализу. Сначала его анализируют в режиме термодесорбции (температура ячейки (110) устанавливается в районе 300 °С) с накоплением всех свободно выделившихся продуктов в криогенной ловушке (122) и последующим их хроматографическим разделением (анализ фракции S1), а затем, не вынимая образца, активации с помощью вычислительного управляющего устройства (140) стадии пиролиза (температура ячейки устанавливается в районе 650 °С), также с накоплением и хроматографией всех продуктов термического крекинга органических веществ (анализ фракции S2). The sample (also preliminarily crushed and weighed) undergoes a two-stage analysis. First, it is analyzed in the thermal desorption mode (the cell temperature (110) is set around 300 ° C) with the accumulation of all freely released products in a cryogenic trap (122) and their subsequent chromatographic separation (analysis of the S1 fraction), and then, without removing the sample, activation using a computer control device (140) for the pyrolysis stage (the cell temperature is set at 650 ° C), also with the accumulation and chromatography of all products of thermal cracking of organic substances (analysis of the S2 fraction).
Такой подход позволяет получить дополнительную информацию об образце, недоступную на традиционных системах. Например, детальный компонентный анализ пика S1 даст информацию о распределении нормальных парафинов и изопреноидных соединений (см Фиг 3Б). Анализ фракции S2 позволяет без предварительной экстракции обнаружить ряд биомаркеров, характеризующих обстановку осадконакопления, литологические условия, зрелость и тип органических веществ (ОВ) и кинетику его преобразования. Можно также оценить количество серосодержащих веществ и их структуру.This approach provides additional information about the sample that is not available on traditional systems. For example, detailed component analysis of peak S1 will provide information on the distribution of normal paraffins and isoprenoid compounds (see FIG. 3B). Analysis of the S2 fraction makes it possible, without preliminary extraction, to detect a number of biomarkers characterizing the sedimentation environment, lithological conditions, maturity and type of organic matter (OM) and the kinetics of its transformation. You can also estimate the amount of sulfur-containing substances and their structure.
На Фиг. 3Б изображена хроматограмма детального анализа фракции S1. Места выхода нормальных парафинов обозначены на хроматограммах номером, соответствующим количеству атомов углерода в молекуле. Пристан и фитан были уверено обнаружены на хроматограмме фракции S1 после выхода н-С17 и н-С18 соответственно, что подтверждается сигналами по характеристическим ионам (m/z 55 и 57), детектируемых на масс-селективном детекторе (130).FIG. 3B shows a chromatogram of a detailed analysis of the S1 fraction. The exit points of normal paraffins are indicated on the chromatograms with a number corresponding to the number of carbon atoms in the molecule. Pristane and phytane were confidently detected in the chromatogram of the S1 fraction after the release of n-C17 and n-C18, respectively, which is confirmed by signals from characteristic ions (m /
После детального анализа хроматограммы фракции S2 (см. Фиг. 3В), полученной в режиме полного сканирования, были проведены эксперименты с накоплением сигнала по отдельным специфическим ионам (m/z 184, 198 и 212), характерным для ароматических соединений, таких как дибензотиофен и его гомологи. Анализируя SIM-хроматограмму по иону 191.2, можно извлечь информацию о трициклических терпенах и, например, соотношении таких важнейших биомаркеров как гопаны С27.After a detailed analysis of the chromatogram of the S2 fraction (see Fig.3B) obtained in the full scan mode, experiments were carried out with the accumulation of a signal for individual specific ions (m / z 184, 198 and 212) characteristic of aromatic compounds such as dibenzothiophene and its homologues. By analyzing the SIM-chromatogram for ion 191.2, it is possible to extract information about tricyclic terpenes and, for example, the ratio of such important biomarkers as hopanes C27.
Для автоматического переключения между режимом EGA-MS и Py-GC/MS предложена схема комплекса (10), при которой испаритель (121) ГХ (120) соединяется с переключателем Дина (127) с помощью кварцевого капилляра (1251). Переключатель Дина (127) имеет два выхода, один из которых подсоединяется к EGA-капилляру (1252), а второй - к хроматографичской колонке (123). Переключатель Дина (127) перенаправляет поток с продуктами термодесорбции или пиролиза образца либо в канал с хроматографической колонкой (123), либо сразу в МСД (130) через EGA капилляр (1252). For automatic switching between the EGA-MS and Py-GC / MS modes, a scheme of the complex (10) is proposed, in which the GC evaporator (121) (120) is connected to the Dean switch (127) using a quartz capillary (125 1 ). The Dean switch (127) has two outputs, one of which is connected to the EGA capillary (125 2 ), and the other to the chromatographic column (123). Dean's switch (127) redirects the flow with the products of thermal desorption or pyrolysis of the sample either to the channel with the chromatographic column (123), or directly to the MSD (130) through the EGA capillary (125 2 ).
Это направление может регулироваться краном (129), к которому подключен переключатель Дина (127). В зависимости от положения крана (129) продукты анализа поступают напрямую в МСД (130), что позволяет получить пирограмму анализа пиков S1 и S2. Когда кран (129) выключен, продукты анализа поступают в МСД (130), что позволяет получить хроматограмму, представленную на Фиг. 2Б, т.е. два пика - S1 и S2.This direction can be controlled by a tap (129) to which a Dean switch (127) is connected. Depending on the position of the valve (129), the analysis products go directly to the MSD (130), which allows obtaining a pyrogram of the analysis of peaks S1 and S2. When the valve (129) is off, the analysis products enter the MSD (130), which produces the chromatogram shown in FIG. 2B, i.e. two peaks - S1 and S2.
Если кран (129) включен, то углеводороды идут под давлением газа (гелия) в другом направлении в колонку (123), и в ней делятся по температурам кипения, что позволяет получить хроматограмму, представленную на Фиг. 3Б. If the valve (129) is turned on, then the hydrocarbons under the pressure of gas (helium) in the other direction into the column (123), and in it are divided by boiling points, which allows you to obtain the chromatogram shown in Fig. 3B.
EGA капилляр (1252) и хроматографическая колонка (123) не могут находиться в первом термостате ГХ (120) одновременно, потому что у них должны быть разные температуры - для капилляра (1252) постоянная (обычно 300 °С), а для колонки (123) программа (например, от 70 до 320 0С со скоростью 100 °С/мин). Для того чтобы снять это ограничение используется второй термостат (124), например, технология LTM - модуль низкой термальной инерции, который может быть размещен на внешней стороне корпуса (дверцы) ГХ (120), т.е. первого термостата. The EGA capillary (125 2 ) and the chromatographic column (123) cannot be in the first GC oven (120) at the same time, because they must have different temperatures - for the capillary (125 2 ) a constant (usually 300 ° C), and for the column (123) program (for example, from 70 to 320 ° C at a rate of 100 ° C / min). In order to remove this limitation, a second thermostat (124) is used, for example, LTM technology - a low thermal inertia module that can be placed on the outside of the GC housing (door) (120), i.e. the first thermostat.
Второе ограничение – наличие двух выходов (с капилляра (1252) и с колонки (123)) и один вход, поскольку используется один МСД (130), регистрирующий сигнал. Таким образом, необходимо объединить два упомянутых канала в один. Для этого используется делитель потоков (126) (англ. 2-way splitter with make up). Делитель потока (126) может представлять собой две сваренные друг с другом металлические пластинки, внутри которых протравлены микроканалы с образование двух входов и одного выхода, а также возможности поддува газа-носителя через регулятор (128) (например, гелий) для создания перепада давления между каналами.The second limitation is the presence of two outputs (from the capillary (125 2 ) and from the column (123)) and one input, since one MSD (130) is used, which records the signal. Thus, it is necessary to combine the two mentioned channels into one. For this, the flow divider (126) (eng. 2-way splitter with make up) is used. The flow divider (126) can be two metal plates welded to each other, inside which microchannels are etched to form two inlets and one outlet, as well as the possibility of blowing a carrier gas through a regulator (128) (for example, helium) to create a pressure difference between channels.
В итоге в ПО устройства (140), например, компьютера, ноутбука, планшета или смартфона, для управления комплексом (10) имеется возможность выбора требуемого режима работы, содержащего предустановленные температурные параметры, положение крана (129) для переключателя Дина (127), все необходимы давления и расходы газов. Устройство (140) автоматически обеспечивает передачу и установку в ГХ (120) прибор автоматически выставит эти параметры и образец можно будет анализировать в одном из выбранных режимах – либо в EGA-MS либо в Py-GCMS.As a result, in the software of the device (140), for example, a computer, laptop, tablet or smartphone, to control the complex (10), it is possible to select the required operating mode containing preset temperature parameters, the position of the tap (129) for the Dean switch (127), all pressure and gas flow rates are required. The device (140) automatically provides transfer and installation in the GC (120), the device will automatically set these parameters and the sample can be analyzed in one of the selected modes - either in EGA-MS or Py-GCMS.
Устройство (140) подключается к ГХ (120) с помощью проводного или беспроводного принципа связи, например, Ethernet, USB, RS232, WLAN, WAN, Bluetooth, Wi-Fi и т.п. Управление режимами работы комплекса (10) может происходить как в ручном, так и в дистанционном режиме. The device (140) is connected to the GC (120) using a wired or wireless communication principle, for example, Ethernet, USB, RS232, WLAN, WAN, Bluetooth, Wi-Fi, etc. The operation modes of the complex (10) can be controlled both manually and remotely.
Заявленное решение также позволяет расширить арсенал технических средств и реализовать более функциональные комплексы по анализу УВ в образцах нефтеносных горных пород. The claimed solution also allows to expand the arsenal of technical means and implement more functional complexes for the analysis of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks.
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники. In the present application materials, the preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution was presented, which should not be used as limiting other, particular embodiments of its implementation, which do not go beyond the scope of the claimed scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020115480A RU2739138C1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Analytical complex and method of operation thereof for analysis of total and individual content of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks by pyrolysis chromatography |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020115480A RU2739138C1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Analytical complex and method of operation thereof for analysis of total and individual content of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks by pyrolysis chromatography |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739138C1 true RU2739138C1 (en) | 2020-12-21 |
Family
ID=74063051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020115480A RU2739138C1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Analytical complex and method of operation thereof for analysis of total and individual content of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks by pyrolysis chromatography |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739138C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112858543A (en) * | 2020-12-25 | 2021-05-28 | 上海炫一智能科技有限公司 | Multifunctional on-line chromatographic split-flow sample injection method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2198398C2 (en) * | 2000-10-05 | 2003-02-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Procedure for chromatographic determination of total content of hydrocarbons |
-
2020
- 2020-05-07 RU RU2020115480A patent/RU2739138C1/en active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2198398C2 (en) * | 2000-10-05 | 2003-02-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Procedure for chromatographic determination of total content of hydrocarbons |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ГОСТ 13379-82. "НЕФТЬ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ С1-С6 МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ", 1982. * |
ФР.1.31.2004.01279 "МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ ДОЛИ ПОЛИАРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПРОБАХ ПОЧВ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ", 1996. ВЕРШИНИН В.И., ВЛАСОВА И.В., ПЕТРОВ С.В., УСОВА С.В., ФЕДОРОВА М.А. "ОЦЕНКА СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ В НЕРАЗДЕЛЕННЫХ СМЕСЯХ С ПОМОЩЬЮ МНОГОМЕРНЫХ ГРАДУИРОВОК", ВЕСТНИК ОМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, N. 3(77), PP. 36-41, 2015. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112858543A (en) * | 2020-12-25 | 2021-05-28 | 上海炫一智能科技有限公司 | Multifunctional on-line chromatographic split-flow sample injection method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10551249B2 (en) | Process and system for sample analysis | |
Korytár et al. | Practical fast gas chromatography: methods, instrumentation and applications | |
US3403978A (en) | Analysis of fluids | |
RU2739138C1 (en) | Analytical complex and method of operation thereof for analysis of total and individual content of hydrocarbons in samples of oil-bearing rocks by pyrolysis chromatography | |
Liu et al. | Hyphenation of short monolithic silica capillary column with vacuum ultraviolet spectroscopy detector for light hydrocarbons separation | |
US4536199A (en) | Gas chromatograph for reseparating a sampel into pure components | |
Lehotay et al. | There is no Time to waste: low-pressure gas chromatography-mass spectrometry is a proven solution for fast, sensitive, and robust GC-MS analysis | |
Marriott et al. | Time-resolved cryogenic modulation for targeted multidimensional capillary gas chromatography analysis | |
Harries et al. | Characterization of a headspace sampling method with a five-component diesel fuel surrogate | |
Yokouchi et al. | Automated analysis of C3-C13 hydrocarbons in the atmosphere by capillary gas chromatography with a cryogenic preconcentration | |
Manka | Complete Gas Chromatographic Analysis of Fixed Gases with One Detector Using Argon as Gas Carrier. | |
US20230160863A1 (en) | Methods for obtaining adsorption isotherms of complex mixtures | |
Kolb et al. | A water trap for static cryo‐headspace gas chromatography | |
JPH05223799A (en) | Quantitative analysis method of saturated compound, olefin and aromatic hydrocarbon component | |
Himberg et al. | Multidimensional gas chromatography: State of the art | |
Shi et al. | Sulfur-selective chemiluminescence detection with packed column supercritical fluid chromatography | |
Ketola et al. | Temperature‐programmed desorption for membrane inlet mass spectrometry | |
Bruno | Simple, quantitative headspace analysis by cryoadsorption on a short alumina PLOT column | |
Krock et al. | Quantitative aspects of a valve-based, multi-stage multidimensional gas chromatography-infrared spectroscopy-mass spectrometry system | |
Snow | Basic Care and Feeding of Your Detector | |
EP3077809A1 (en) | Fast field mud gas analyzer | |
Wang et al. | Peak tailoring concept in gas chromatographic analysis of volatile organic pollutants in the atmosphere | |
Ross et al. | Development of pyrolysis–GC with selective detection: coupling of pyrolysis–GC to atomic emission detection (py–GC–AED) | |
James et al. | achievements in gas chromatography | |
Snow | GC Connections: Basic Care and Feeding of Your Detector |