Способ пирохроматографического анализа органических включений в горных породах

 

Изобретение относится к газохроматографическому анализу и может быть использовано в нефтегазовой геологии. Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности анализа обеспечения идентификации типа горных пород. В способе пирохроматографического анализа проводят ступенчатый нагрев с 100-120 по 500-550°С с анализом после каждой ступени нагрева. Дополнительно анализируют общее содержание углерода, связанного с водородом, и по изменению углерода, связанного с кислородом, судят о типе горных пород и степени преобразования органического вещества, а по величине углерода, связанного с водородом, определяют способность к нефтегазогенерации. 3 ил. 1 табл.

Изобретение относится к газовой хроматографии и может быть использовано в нефтегазовой геологии и при проведении поисково-разведочных работ на нефть и газ. Цель изобретения - повышение чувствительности анализа и идентификации типа горных пород. На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки для анализа; на фиг. 2 - хроматограммы опыта после каждой ступени нагрева с помощью детектора ионизации в пламени (2,а) и в детекторе по теплопроводности (2,б), на фиг. 3 приведен график в координатах: логарифм высоты пика lg h - номер цикла (ступени) для известняка и глины. П р и м е р. Предлагаемый способ пирохроматического анализа горных пород осуществляют с помощью установки (см. фиг. 1). Навеску измельченной горной породы в количестве 50-100 мг зернением 0,25-0,5 насыпают в реактор 1, подсоединяют реактор к крану 2, который находится в положении I (как показано на фиг. 1), вводят в пиролитическую ячейку 3, нагретую до 100-120^оС, герметично подсоединяют к газовому хроматографу и в течение 10 мин вымывают из реактора в газовый хроматограф водяные пары и сорбированные газы. Затем кран 2 переводят в положение II, нагревают реактор с образцом породы с 100-120 до 250^оС, прогревают образец при этой температуре в течение 5 мин и, переключая кран в положение I на 10-20 с, осуществляют операцию дозирования, т.е. вымывают газом-носителем парообразные продукты и газы из реактора в газовый хроматограф. При этом поток газа-носителя при помощи тройников 4 разделяют на два потока, один из которых направляют через капиллярный дроссель 5 на ДИП 6 для определения суммарного содержания С_(н), а другой - через хроматографическую колонку 7 (длиной 2 м и диаметром 3 мм, заполненную активированным углем СКТ) направляют на ДТП 8 для определения оксидов углерода и метана. Цикл прогрев образца - дозирование при этой температуре проводят два раза. Сразу после второго дозирования образец прогревают с 250 до 350^оС и проводят при этой температуре два цикла, затем увеличивают температуру реактора до 500^оС и проводят пять-семь циклов (в зависимости от содержания карбонатов в горной породе). Завершают анализ при 500^оС непрерывным пропусканием газа-носителя через реактор в течение времени, необходимого для полного выхода соединений С_(н). На фиг. 2 приведены хроматограммы опыта после каждого цикла (прогрев образца - дозирование), проведенного по ступенчатой программе: хроматограмма 2,б показывает определение суммарного содержания С_(н) с помощью ДИП, а хроматограмма 2,а - определение окиси углерода (пик 1), метана (пик 2) и углекислого газа (пик 3) с помощью ДТП. Надежность определения С_(о) предлагаемым способом повышается благодаря тому, что на хроматографическую колонку дозируют малый объем (2-4 см³) газа-носителя с продуктами термической деструкции ОВ, обеспечивая их анализ в проявительном режиме. В способе при определении С_(о) используют результаты определения и окиси углерода. Кроме того, при проведении анализа появляется возможность раздельного определения содержания углекислого газа органического и карбонатного происхождения. На фиг. 3 представлены графики в координатах логарифм высоты пика-номер цикла, характеризующие процесс выделения углекислого газа при 550^оС из известняка и глины. В обоих случаях, начиная с четвертого цикла, зависимость становится линейной, что свидетельствует о протекании только одного процесса, сопровождающегося выделением углекислого газа, а именно разложения карбонатов. В связи с этим можно путем экстраполяции определить количество СО₂ карбонатного происхождения в первых циклах анализа. Относительное содержание карбонатного СО₂ в первом цикле при анализе известняка составляет 50%, а глины - 10%. Было установлено экспериментально, что процесс термической деструкции ОВ в горных породах различного литологического состава при 550^оС с образованием СО₂завершается практически полностью за два-три цикла. Предлагаемый способ пирохроматографического анализа горных пород позволяет повысить на порядок чувствительность при определении С_(н) по сравнению с прототипом, что очень важно для расчета генерационного потенциала изучаемых горных пород, находимого по суммарному содержанию С_(н), выделившегося в процессе опыта. Кроме того, метод повышает надежность при определении С_(o), а возможность одновременногo определения С_(н), С_(о) и СН₄ на всех ступенях анализа позволяет качественно по-новому охарактеризовать свойства органического вещества, входящего в состав горной породы. В таблице приведены показатели, рассчитанные по данным пирохроматического анализа. 1. Индекс кислорода ИК = позволяет оценить тип ОВ и степень его преобразования. Так, например, индекс кислорода менее 0,1 характерен для сапропелевого типа ОВ (водорослевого), а ИК более 0,6 - гумусового (высших растений). По этому показателю можно четко определить литофациальные характеристики отложений, представляемых образцом горной породы. 2. Индекс метана ИМ = - характеризует способность горной породы к нефте- или газогенерации. При значениях этого показателя менее 0,07 органическое вещество горной породы генерирует преимущественно нефть, а при ИМ более 0,10 - газ. Таким образом, из приведенных в таблице примеров следует, что для горных пород, содержащих гумусовое ОВ, характерны значения ИК больше 0,6 и ИМ больше 0,1, а для горных пород, содержащих сапропелевое ОВ, - ИК менее 0,1 и ИМ менее 0,07.

Формула изобретения

СПОСОБ ПИРОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ОРГАНИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ, заключающийся в последовательном нагреве образца измельченной горной породы в реакторе с периодической подачей газообразных продуктов разложения в колонку хроматографа и фиксации их содержания на хроматограммах, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности анализа и обеспечения идентификации типа горных пород, образец горной породы выдерживают при 100 - 120^oС и затем ступенчато нагревают до 550^oС с выдержкой при каждой ступени нагрева и при 550^oС выдерживают до полного окончания выделения всех газов, причем одновременно анализируют общее содержание углерода, связанного с водородом C_(н) (индекс метана), содержание углерода, связанного с кислородом C_(о) (индекс кислорода), и по изменению количества C_о в каждом цикле судят о соотношении карбонатного и органического CO₂ в горных породах, характеризующем тип и степень преобразования органического вещества в горных породах, а по величине C _н определяют способность горной породы к нефтегенерации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4