專利名稱：：一種石油烴源巖中輕餾分化合物的分析方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種石油烴源巖殘留烴的輕餾分化合物的冷凍、沖擊粉碎、熱解析、氦氣吹掃色譜在線進(jìn)樣分析的方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
：石油地質(zhì)中通常說的各種烴含量如游離烴、熱解烴、產(chǎn)烴潛量等是指烴源巖中殘留的烴，原油中輕餾分(c5—c13)是非常重要的組成部分，對于輕質(zhì)油、凝析油來說，c5—(:13餾分幾乎占據(jù)全油質(zhì)量的90%以上，而有無可置疑的代表性，其所包含的地化信息不容忽視，國內(nèi)外已有眾多的研究成果。與原油輕餾分研究項對應(yīng)的，烴源巖分散有機(jī)質(zhì)中的輕餾分段化合物研究方面，BeMentetal.l995[1]發(fā)表了用烴源巖中輕烴類化合物研究原油成熟度的公式，W.Odden等分別用烴源巖的Q-Cn熱解吸和熱裂解數(shù)據(jù)與油進(jìn)行了油一巖對比研究。國內(nèi)中石化無錫中心實驗室推出了用氟利昂抽提烴源巖，揮發(fā)、濃縮后，再進(jìn)行色譜分析的成套裝置"WX-2001型巖屑密閉切削抽提儀"等，獲得<36《32烴類組成的色譜分析成果，該方法使用氟里昂抽提故存在環(huán)保問題；中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院分析巖石中輕烴的裝置是將澳大利亞SGE公司生產(chǎn)的熱解裝置與HP5890A氣相色譜儀相連接在線進(jìn)行的，效果很好，存在的問題主要是進(jìn)樣前需將大塊巖樣破碎成直徑在4mm左右，破碎過程易有輕烴損失，且樣品尺寸較??；大慶油田研究院則將巖樣密閉粉碎，用排水取氣法收集巖樣中吸附烴，再進(jìn)行色譜分析。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是設(shè)計一種用液氮冷凍、沖擊粉碎、密閉加熱脫附、氦氣吹掃，冷阱捕集后色譜分析的在線分析裝置，分析烴源巖中分散有機(jī)質(zhì)所含有的輕餾分段化合物及含量，用于石油勘探地球化學(xué)研究中的油、巖對比，為石油勘探地球化學(xué)的油源研究提供一個新的研究方法。本發(fā)明的方案是烴源巖中分散有機(jī)質(zhì)所含有的輕餾分段化合物的分析在一個液氮冷凍、沖擊粉碎裝置和一個密封加熱、氦氣吹掃色譜在線進(jìn)樣分析裝置中進(jìn)行，首先將巖樣在液氮冷凍的樣品容器中被沖擊錘迅速粉碎成粉末狀，然后將粉末狀樣品密封，加熱，樣品中分散有機(jī)質(zhì)被熱解析，并被氦氣吹掃至色譜爐箱內(nèi)的液氮冷阱中，熱解析完成后，取下冷阱，啟動色譜分析程序。分析樣品的直徑最大可達(dá)2cm。液氮加入量約7ml，放空時間90sec，熱解析溫度20(TC，恒溫時間約20min(熱解析溫度和恒溫時間可視具體樣品做調(diào)整)。(1)液氮冷凍、沖擊粉碎裝置包括有真空液氮杯、樣品容器、空氣壓縮機(jī)、沖擊錘、直線軸承支架和升降氣缸。樣品容器置于真空液氮杯內(nèi)，由支撐板固定在裝置的下方，沖擊錘位于樣品容器口的上方，固定在直線軸承支架上，直線軸承支架固定在裝置兩端的滑軌上，滑軌垂直固定在裝置兩側(cè)，空氣壓縮機(jī)位于直線軸承支架上與沖擊錘連接，空氣壓縮機(jī)上端與氣缸橫桿連接，氣缸橫桿與兩端的兩個氣缸的升降桿連接，升降由兩個氣缸完成，真空液氮杯中裝有液氮，樣品容器裝有液氮和樣品。由氣缸帶動沖擊錘錘頭下降至樣品容器中，沖擊錘錘擊將液氮冷凍的巖石樣品迅速粉碎成粉末狀。(2)密封加熱、氦氣吹掃色譜在線進(jìn)樣分析裝置包括密封加熱爐、真空保溫杯、毛細(xì)管柱、色譜分析儀，毛細(xì)管柱一端與密封加熱爐底部連接，中部一段浸泡在真空保溫杯中的液氮中構(gòu)成冷阱，末端與色譜分析儀的FID檢測器連接。本方法能獲得烴源巖中C5以上烴類物質(zhì)的色譜峰，自Cs至Cn可分離出約214個色譜峰，圖3為大慶油田五102井(765.18m)處青一段泥巖的分析記錄。由圖3可見Q至C7段較難分離的物質(zhì)對，2-甲基己垸與2,3-二甲基戊烷的分離效果在色譜峰的半峰寬以下，3-乙基戊烷也呈一小肩峰出現(xiàn)，其分離效果與優(yōu)質(zhì)的原油輕餾分分析效果一致，色譜的基線平直，且色譜峰保留時間的重現(xiàn)性良好。由于烴源巖中輕餾分段在烴源巖保存、粉碎過程極易揮發(fā)損失，本發(fā)明采用液氮冷凍、密封加熱，在粉碎和密閉加熱過程可避免液態(tài)輕餾分段的損失，既有效且環(huán)保。用本方法測定烴源巖的殘留烴量(mg徑/g巖)，由于輕餾分損失較小，更接近烴源巖殘留烴的真值，能獲得C5以上烴類物質(zhì)的色譜峰，分離效果與優(yōu)質(zhì)的原油輕餾分分析效果一致，色譜的基線平直，色譜峰具有良好的重現(xiàn)性。圖。圖1液氮冷凍、沖擊粉碎裝置結(jié)構(gòu)示意圖2密封加熱、氦氣吹掃色譜在線進(jìn)樣分析裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、氣缸橫桿2、空氣壓縮機(jī)3、沖擊綞4、氣缸5、液氮6、液氮和樣品7、真空液氮杯8、支撐板9、樣品容器10、升降桿11、直線軸承支架12、滑軌13、毛細(xì)管柱14、色譜分析儀FID檢測器15、密封加熱爐16、液氮17、真空保溫杯圖3發(fā)明效果(上圖)大慶濱縣王府凹陷五102井765.18m巖石樣品輕餾分分析GC圖；(下圖)C5-C8范圍放大的GC圖圖4不同條件的實驗效果(具體條件見表l)圖5不同條件的實驗效果(具體條件見表l)圖6不同條件的實驗效果(具體條件見表l)圖7不同條件的實驗效果(具體條件見表l)圖8不同條件的實驗效果(具體條件見表l)具體實施方式實施例l(1)液氮冷凍、沖擊粉碎裝置包括有真空液氮杯7、樣品容器9、空氣壓縮機(jī)2、沖擊錘3、直線軸承支架11和升降氣缸4。樣品容器9置于真空液氮杯7內(nèi)，由支撐板8固定在裝置的下方，沖擊錘3位于樣品容器口的上方，固定在直線軸承支架11上，直線軸承支架固定在裝置兩端的滑軌12上，滑軌垂直固定在裝置兩側(cè)，空氣壓縮機(jī)2位于直線軸承支架11上與沖擊錘3連接，空氣壓縮機(jī)上端固定在氣缸橫桿1下端面，氣缸橫桿1與兩端的兩個升降氣缸4的升降桿IO連接，升降由兩個氣缸完成，真空液氮杯中裝有液氮5，樣品容器裝有液氮和樣品6。(2)密封加熱、氦氣吹掃色譜在線進(jìn)樣分析裝置包括密封加熱爐15、真空保溫杯17、毛細(xì)管柱13、色譜分析儀14，毛細(xì)管柱13—端連接密封加熱爐15底部，中部一段浸泡在真空保溫杯中的氮液16中，末端與色譜分析儀FID檢測器14連接。實施例2-17用實施例1的設(shè)備，主要試驗條件列在表1中。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>1.試驗樣品有三類試驗樣品①配制的輕烴標(biāo)準(zhǔn)樣品正戊烷、正己垸、正庚垸和異辛垸(nC5-iC8)②輕質(zhì)原油平湖4井③巖心樣品大慶濱縣王府凹陷五102井765.18m2.液氮加入量和放空時間的確定液氮加入量和放空時間主要由色譜圖的效果決定，經(jīng)過調(diào)整液氮加入量和放空時間(詳細(xì)條件見表l)擇優(yōu)確定了7ml液氮和90min放空的條件，從圖1和圖2的對比可以看出加入液氮后色譜圖的基線很平，效果比較理想。3.熱解析溫度和恒溫時間的確定熱解析溫度和恒溫時間直接影響加熱爐內(nèi)樣品的烴類氣化和冷阱捕集程度，圖3和圖4的對比可以看出加熱200。C比10(TC流出的輕餾分(C5-C15)更完全，nC15/nC13比值分別為1.51和0.84，詳細(xì)數(shù)據(jù)參見表2。因此確定原油加熱溫度200°C，10min，巖石加熱溫度200。C，20min.表2熱解析溫度和恒溫時間實驗數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>4.平行性試驗分別用輕質(zhì)油PH4和巖心樣品做了平行性實驗，從計算的參數(shù)(表3)中可以看出，分析數(shù)據(jù)有較好的平行性，原油樣品分析數(shù)據(jù)的平行性比巖心樣品的平行性更好，這是因為原油樣品有相當(dāng)高的均勻性，而巖心樣品存在非均質(zhì)性。表3平行性實驗數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種石油烴源巖中含有輕餾分化合物的分析方法，其特征在于烴源巖中分散有機(jī)質(zhì)所含有的輕餾分段化合物的分析在一個液氮冷凍、沖擊粉碎裝置和一個密封加熱、氦氣吹掃的色譜在線進(jìn)樣分析裝置中進(jìn)行，首先將巖樣在液氮冷凍的樣品容器中被沖擊錘迅速粉碎成粉末狀，然后將粉末狀樣品密封，加熱，樣品中分散有機(jī)質(zhì)被熱解析，并被氦氣吹掃至色譜爐箱內(nèi)的液氮冷阱中，熱解析完成后，取下冷阱，啟動色譜分析；分析樣品直徑最大可達(dá)2cm，液氮加入量約7ml，放空時間90sec，熱解析溫度200℃，恒溫時間20min。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油烴源巖中含有輕餾分化合物的分析方法的設(shè)備，其特征在于液氮冷凍、沖擊粉碎裝置包括有真空液氮杯、樣品容器、空氣壓縮機(jī)、沖擊錘、直線軸承支架和升降氣缸，樣品容器置于真空液氮杯內(nèi)，由支撐板固定在裝置的下方，沖擊錘位于樣品容器口的上方，固定在直線軸承支架上，直線軸承支架固定在裝置兩端的滑軌上，滑軌垂直固定在裝置兩側(cè)，空氣壓縮機(jī)位于直線軸承支架上與沖擊錘連接，空氣壓縮機(jī)上端與氣缸橫桿連接，氣缸橫桿與兩端的兩個氣缸的升降桿連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油烴源巖中含有輕餾分化合物的分析方法的設(shè)備，其特征在于密封加熱、氦氣吹掃的色譜在線進(jìn)樣分析裝置包括密封加熱爐、真空保溫杯、毛細(xì)管柱、色譜分析儀，毛細(xì)管柱一端與連接在密封加熱爐底部，前端有中部一段浸泡在真空保溫杯中的液氮中構(gòu)成冷阱，末端與色譜全文摘要本發(fā)明涉及一種石油烴源巖中輕餾分化合物的分析方法及其設(shè)備，烴源巖中分散有機(jī)質(zhì)所含輕餾分化合物的分析在一個液氮冷凍、沖擊粉碎裝置和一個密封加熱、色譜在線進(jìn)樣分析裝置中進(jìn)行，首先將巖樣在液氮冷凍的樣品容器中被沖擊錘迅速粉碎成粉末狀，然后將粉末狀樣品密封，加熱，樣品中分散有機(jī)質(zhì)被熱解析，并被氦氣吹掃至色譜爐箱內(nèi)的液氮冷阱中，熱解析完成后，取下冷阱，啟動色譜分析程序，分析樣品的最大直徑可達(dá)2cm，液氮加入量7ml，放空時間90sec，熱解析溫度200℃，恒溫時間10min，本方法不損失輕餾分，能獲得C5以上烴類物質(zhì)的色譜峰，分離效果與優(yōu)質(zhì)的原油輕餾分分析效果一致，色譜的基線平直，色譜峰具有良好的重現(xiàn)性。文檔編號G01N1/28GK101354383SQ200710119460公開日2009年1月28日申請日期2007年7月25日優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日發(fā)明者劉建憲,宋孚慶,徐冠軍,王培榮,肖廷榮申請人:中國石油天然氣股份有限公司