[發明專利]一種在線取樣測定微區碳酸鹽中碳、氧同位素的方法

在審

• 申請號: 201710946339.4
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107941891A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 王永生;郭慶新;蔣義敏;胡安平
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;G01N1/28
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 沈金輝

技術領域

本發明涉及一種微區碳酸鹽中碳、氧同位素的測定方法，尤其涉及一種在線取樣的微區碳酸鹽中碳、氧同位素的測定方法，屬于石油天然氣地質勘探技術領域。

背景技術

碳酸鹽巖穩定同位素(碳、氧)分析是碳酸鹽巖地球化學研究的重要組成部分，在碳酸鹽巖油氣地質研究中有著廣泛的應用。然而，碳酸鹽巖碳、氧同位素分析的常規磷酸溶解法測得是混合組分的碳、氧同位素，不能分別對碳酸鹽巖的結構組分(顆粒、泥、膠結物、晶粒和生物格架等)進行碳、氧同位素分析，在碳酸鹽巖地質學中應用受到限制。因此，提高碳酸鹽巖碳、氧同位素分析的空間分辨率(微區取樣)變得越來越重要。

20世紀80年代，提出了使用顯微鉆具，費時費勁，效率不高，精度不高，應用不廣泛。1986年Jones提出了能否利用激光技術，分辨率在5-20μm。90年代國內以強子同教授為首的項目組成功研制出可以用作分析碳酸鹽微區組構分析的激光微區離線取樣設備，原理是：在真空達到10^-5Pa的條件下，用氦氖激光器(紅光)引導，在顯微鏡下找到樣品盒中待分析的目標，啟動Nd：YAG(釔鋁石榴石)激光，在熱作用下，碳酸鹽發生分解，產生CO₂氣體，用冷阱原理在真空凈化系統中純化CO₂氣體，收集CO₂氣體并送入質譜儀中進行碳﹑氧同位素測定。由于采用抽真空的純化設備，需要真空達到10^-5Pa，抽真空時間較長，取樣手續繁瑣，取一個樣品數據點需要2小時左右，效率低下。同時樣品需要收集瓶轉移，微量氣體進一步稀釋，所以要求微區面積至少需要300μm×300μm才能滿足儀器測試強度要求，很多結構組分由于面積小于這個尺寸不能分析。

因此，提供一種微區面積更小、效率更高、精度更高的在線取樣的微區碳酸鹽中碳、氧同位素的測定方法成為了本領域亟待解決的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種微區碳酸鹽在線取樣穩定同位素的測定方法，該測定方法可以實現微區面積更小、對微區碳酸鹽組構進行快速、精度更高的碳、氧同位素測試。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種在線取樣測定微區碳酸鹽中碳、氧同位素的方法，該方法包括以下步驟：

以惰性氣體作為載氣，高溫熔蝕碳酸鹽樣品，生成二氧化碳，將生成的二氧化碳經過富集、除水和分離，得到純二氧化碳氣體，分析純二氧化碳中碳、氧同位素，完成在線取樣對微區碳酸鹽中碳、氧同位素的測定。

在上述方法中，優選地，富集是經過液氮冷阱富集。

在上述方法中，優選地，除水采用填充高氯酸鎂的水阱進行。

在上述方法中，優選地，分離是通過毛細管進行雜氣分離。

在上述方法中，優選地，高溫熔蝕碳酸鹽樣品的方式為激光熔蝕；更優選地，選擇Nd：YAG(釔鋁石榴石)激光。

在上述方法中，優選地，高溫熔蝕碳酸鹽樣品的步驟在樣品池中進行，樣品池采用不銹鋼材質，樣品池的上、下兩端設置有可視窗，樣品池的進氣口低于出氣口。

在上述方法中，優選地，惰性氣體包括氦氣。

在上述方法中，優選地，在熔蝕碳酸鹽樣品之前還包括制備碳酸鹽樣品的步驟：

選取待分析的碳酸鹽組構；

將選取的碳酸鹽組構制成薄片，薄片單面拋光；

采用污水乙醇清洗拋光后的薄片，在105℃-110℃下烘干，得到碳酸鹽樣品。

在上述方法中，優選地，碳酸鹽組構的面積大于150μm×150μm。

在上述方法中，優選地，薄片的厚度為40μm-60μm。

本發明的在線取樣測定微區碳酸鹽中碳、氧同位素的方法，具體包括以下步驟：

根據巖心構造選取碳酸鹽樣品，并將選取的樣品制備成薄片，單面拋光，在測試之前需要揭片，用無水乙醇把粘結的膠水擦拭干凈、105℃-110℃烘干，準備好的薄片放入樣品池中，樣品池及連接組件充滿流動的載氣He氣，啟動激光設備熔蝕選定的碳酸鹽組構，生成的CO₂氣體經過液氮冷凍富集、水阱除水和毛細管進行雜氣分離，選擇純的CO₂氣體進入穩定同位素質譜儀進行測定，測定其碳、氧同位素比值。

本發明的在線取樣測定微區碳酸鹽中碳、氧同位素的方法，測試速度提高8-10倍，測試精度提高近1倍，微區測試面積降低至150μm×150μm，解決了以前很多碳酸鹽組構不能測定的問題，擴大測試樣品種類。