[發明專利]一種烴源巖熱解產物輕烴單體烴碳同位素在線分析方法

有效

• 申請號: 201310108331.2
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103245735A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 王東良;馬成華;李劍;李志生;李謹;王義鳳;王曉波;代媛;莫午零;馬衛;郝愛勝;崔會英;孫慶伍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種烴源巖熱解產物輕烴單體烴碳同位素在線分析方法，屬于石油地質勘探技術領域。

背景技術

目前，在油氣地球化學研究方面，通過研究天然氣中常規組分的碳同位素組成特征(如：CH₄、C₂H₄、C₃H₈)對確定天然氣的形成、運移、聚集以及天然氣來源都有著重要的理論與實際意義，目前已有很多報道。CN102253163A公開了一種天然氣中微量烴類化合物單體烴碳同位素分析方法，其包括以下步驟：采用固相萃取技術對天然氣中微量組份烴類化合物進行富集，然后采用氣相色譜儀對富集的烴類化合物進行熱解析脫附并分離，將分離后的單分子烴類化合物氧化生成CO₂后，采用同位素比質譜儀測定CO₂的同位素比值。該方法需要先對烴類化合物進行富集，而后再采用氣相色譜儀-同位素比質譜儀聯用的方法進行碳同位素的測定。在富集和轉移的過程中，樣品會造成損失，耗時較長且重復性差，無法達到一次裝樣連續測定的需求。

雖然對于天然氣中組分的碳同位素測定已存在于現有技術中，但關于烴源巖熱解產物輕烴單體烴碳同位素測試分析方法的研究一直以來進展不大。這首先要歸因于這些烴類化合物的含量較低(大多在10-1000ppm之間)，一般無法達到同位素比質譜儀的正常檢測限；其次，由于這些烴類化合物包含的種類及異構體較多，將其分離為單一化合物也較為困難，這在一定程度上也限制了單體烴類碳同位素的組成分析。隨著油氣地球化學研究的深入，需要更多的烴類化合物碳同位素組成信息來解釋油氣在形成、運移、聚集過程中所包涵的地質信息。而烴源巖中熱解產生的烴類化合物中的輕烴單體烴碳同位素組成特征對于有效解決上述問題具有重要的意義。

在過去已有的方法中，測定烴源巖熱解產物中輕烴單體烴碳同位素組成主要是通過收集烴源巖熱解氣而后采用氣體低溫濃縮進樣法進行測定。這種方法在操作上程序繁雜、非常耗時、重復性差。此外，這些方法在樣品富集及同位素檢測操作過程中極容易導致同位素的分餾。

因此，研發出一種準確、簡單的烴源巖熱解產物輕烴單體烴碳同位素在線分析方法仍是本領域亟待解決的問題之一。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種烴源巖熱解產物輕烴單體烴碳同位素在線分析方法。該方法應具有可靠性高、操作簡便、分析快捷、分析成本低的特點。

為達到上述目的，本發明提供種烴源巖熱解產物輕烴單體烴碳同位素在線分析方法，其包括以下步驟：

(1)將烴源巖樣品顆粒裝入熱解爐中的樣品管中，用石英棉將所述樣品管的兩端填充滿；

(2)使所述樣品管與氣相色譜儀的進樣口相連接，連接處不漏氣；

(3)調節熱裂解器的載氣壓力到15-18psi；

(4)向熱解爐中通載氣5-10min后，向氣相色譜儀的液氮冷阱中加滿液氮；

(5)使熱解爐升溫至預置溫度后，恒溫保持30min，得到烴類化合物；

(6)將熱解爐降溫至80-85℃后，撤掉液氮冷阱，并啟動氣相色譜儀以及同位素比質譜儀；

(7)采用氣相色譜儀將所述烴類化合物分離為單分子烴類化合物，亦即單體烴；

(8)將所述單分子烴類化合物(單體烴)燃燒生成CO₂；

(9)采用同位素比質譜儀測定所述CO₂的碳同位素比值；

(10)記錄碳同位素比值并生成質譜圖。

在上述方法中，優選地，步驟(3)中，所述熱裂解器的載氣為氦氣。更優選地，氦氣的純度≥99.999％。

在上述方法中，優選地，所采用的熱裂解器的樣品管的容積為3mL。

在上述方法中，步驟(7)包括：使液氮冷阱吸附的烴類化合物通過氣相色譜儀的色譜柱以保留所述烴類化合物中的C₅-C₈組份，并將所述C₅-C₈組份分離為單分子化合物(例如：正己烷、環己烷、苯等)。需說明的是，液氮冷阱吸附的烴類化合物除包括C₅-C₈組份外，還包括其他組份，但是在經過色譜柱時，色譜柱只保留C₅-C₈組份并對其進行分離，而其他組份不屬于本發明的分析對象，被吹掃掉。

在上述方法中，優選地，步驟(8)包括：