岩石热解分析中离子化干扰对热解参数的影响

第21卷第6期新疆石油地质Vol. 21, No.62000年12月XINJIANG PETROLEUM GEOL0GYDee. 2000文章编号:1001-3873( 2000 )06 -0474- -02岩石热解分析中离子化干扰对热解参数的影响方孝林I黄晓芳2朱翠山'(1.江汉石油学院湖北荆州434102;2. 江苏油田江苏真武225265 )摘要:在岩石热解分析中,当岩样碱金属和碱土金属离子含量较高时经常发生离子化干扰的影响。在实验分析的基础上,详细探讨了发生离子化干扰的原因;并从中找到了-个简便易行的消除离子化干扰方法;指出了消除离子化干扰后如何确定岩石热解参数的方法。主题词:岩石热解电离;干扰参数影响中图法分类号:TE125.2文献标识码A岩石样品中含有大量的无机金属离子，这些离子的能量增加,被电离的离子数目增大，这些离子被氢特别是碱金属离子和碱土金属离子在岩石样品热解焰检测器检测的结果;当热解炉到达终温停止加热分析中常造成离子化干扰。时离子化停止离子化干扰峰迅速降为零。1离子化干扰存在时的热解峰形态在有离子化干扰存在时热解参数和热解峰温度Tm会明显受到影响这是因为离子化干扰峰的存在,图1b是塔里木轮南12井岩石样品热解分析时增大了仪器计算热解烃S2峰的峰面积,而使热解烃离子化干扰的热解峰形。它的特征是在热解烃峰(S2S2值增大;同时由于离子化干扰峰的峰高超过了热解峰)后面又出现一个异常峰。此峰的特点是起峰在烃S2的峰高使热解峰的峰顶温度Tms值不反应热解500C左右随热解炉温度升高而升高,当热解炉温度烃峰的峰顶温度;岩石样品的总有机碳含量是根据岩升至接近终温或终温600%时此峰迅速降为零。这是石样品的热解烃值计算而得到的,因此表1中所列的因为随着热解炉温度的升高,样品中的微量金属元总有机碳含量Cmoc值也是不正确的。素特别是碱金属元素、碱土金属元素由于其电离电位低,在得到外界的能量后开始电离，且随外界提供表1离子化干扰时的热解 参数值实验样品重量S编号(mg) (mg/g) (mg/g) (mg/g) (C) (%)16005121.40.023.651.77910.58160190.01 4.283.222870.96电离干扰2消除离子化干扰的方法及热解参数值的认定32 |由于易电离的元素主要是碱金属元素和碱土金属元素,因此在岩石样品热解分析时产生电离干扰16003的盐类多为由碱金属和碱土金属所组成的无机盐类。离子化干扰消除后的b离子化干扰存在时的它们都易溶于水根据这个特点,采用将岩石样品水热解峰形态洗消除离子化干扰的方法十分简单有效。具体方法如图1离子化干扰消除后和离子化干扰存在时的热解峰形下:第21卷第6期方孝林等岩石热解分析中离子化干扰对热解参数的影响475.(1)将岩石样品粉碎至100目/时过筛。(3)离子化对残余碳S4不产生影响 残余碳S4(2)将0.5g左右的样品置于500mL干净烧杯中,是岩石样品经过热解后移到氧化炉中,在600C温度加入400mL蒸馏水。下恒温5分种,把样品中的残余碳燃烧生成二氧化(3)充分搅拌后静置2小时。碳,由热导检测的无机二氧化碳气体换算而来。由于(4 )用定性滤纸过滤在阴凉通风处放置4小时碱金属和碱土金属所组成的无机盐类的气化温度大至样品干燥。大高于600C ,因此离子化干扰对S,值不产生影响。样品用上述方法进行处理后进行热解分析完全(4)热解峰温度T在离子化干扰存在时可能消除了离子化干扰(图1a)出现两种情况①当热解峰的峰高大于离子化干扰峰表2所示是样品消除离子化干扰后的热解参数的峰高时，离子化干扰对热解峰温度T不产生影值。与消除离子化干扰前的热解参数值(表1 )对比响;②当热解峰的峰高小于离子化干扰峰的峰高时，可以看出SoS、S2Cme和Tms等热解参数的数值都发离子化干扰对热解峰温度Tm产生影响,使热解峰温生了变化。因此要做到正确运用这些参数必须对样度Tmx变大。品消除电离干扰前、后的热解参数值进行认定。综合上述分析要得到岩石样品的准确的热解参数值,对具有离子化干扰的样品,需要在热解仪相同表2消除离子化干 扰前后的热解参数值的分析条件下进行消除离子化干扰前和消除离子化样品重量S干扰后两次热解分析分别得到So前入Su前小Sx前卜实验编号(mg) (mg/g) (mg/g) (mg/g) (Crox前入Tmu前和Sx后》Sk后入Sx后入Crox后入Tm(后两组热16005121.30.002.341.1378 0.5016019121.70.00 2.691.43380 0.87解参数。再根据上面的讨论来认定样品热解参数值。应该是Sx的xSK前λSx后》因为Croc 是通过公式(1 )计算出来的,所以准确的Cre 要在找出S4后计算而得(1)离子化对吸附烃So和溶解烃S,值不产生影到:响So和S所包含的烃类化合物的碳数范围分别为Croc的计算公式为:C--C,和Cx-C3,是样品中吸附的烃类和可溶解的.S=10xCrox前-0.83x[ Sx前+Sx前j+Sx前)] (1 )烃类,分别在热解炉中恒温90C和300C时蒸发出来Crmxc={0.83x[ Sx前+SK前,+Sx后)+S4 }-10(2)的,由于热解炉的温度低,还达不到碱金属、碱土金属将上述二式合并,Cmoc的计算公式简化为:盐类电离的能量。但由于它们的易挥发性其值随样Cru={10xCpo[前-0.83>[ Sx前-Sx后)}10(3)品放置时间的延长而减小在用水洗的方法消除离子Tmo:当热解峰的峰高大于离子化干扰峰的峰高化干扰时样品需在阴凉通风处干燥随着水分的蒸时取Tx的)发,一部分气态烃、可溶解烃将损失,因此样品在消当热解峰的峰高小于离子化干扰峰的峰高时取除离子化干扰后热解参数So S,将减小。Tmx后)(2)离子化对热解烃S2产生影响 热解烃是岩表3为经过认定和计算后样品的So S、S2 Crxe和石样品中不可溶的干酪根经热裂解所产生的烃类的T的热解参数值。数量，它是热解炉的温度从300C升至600C过程中干酪根裂解烃类经氢火焰检测器检测到的烃类化合表3离子化干扰时的热解参数值物的数量。由于温度高,使样品中碱金属原子和碱土s。S,Tmm Gme(mg/g) (mg/g) (mg/g) (C) (%)金属原子发生电离(电离温度500C左右),从而产生0.023.651.133780.48离子化干扰峰。由于仪器的计算机所计算是300~0.014.28380 0.60600°C之间样品中所含干酪根热裂解所产生的烃类的S2的峰面积,因此在离子化干扰存在的情况下S2 的数值增大,水洗样品消除了离子化干扰时,由 于这部总之，在岩石样品存在离子化干扰的情况下必分烃类是不溶于水的沸点又高,不会产生气化损失,须消除离子化干扰,用水洗的方法是-个十分简便而因此，只有当样品消除离子化干扰后,才真正反应了又有效的方法。S2值的大小。新疆石油地质2000年Fang Xiaolin, Huang Xiaofang, Zhu Cuishan. Infuence of lonization Interference on Pyrolysis Parametersin Rock Pyrolysis. XJPG, 2000, 21(6):474~475Abstracts In rock pyrolysis, when the content of base metals and base earth metals is relatively high, ionizationinterference will frequently occur. On the basis of experimental analysis, the author discusses in detail the cause of ion-ization interference，finds a simple method to eliminate it and presents a method of how to determine the parameters ofrock pyrolysis after eliminating the ionization interference.Subject termsRock，Pyrolysis， lonization, Interference， Parameter, InfluenceFang Xiaolin, Associate Professor, Applied Physics, Jianghan Petroleum Institule, Jinzhou, Hubei 434102 P.R.P.R.China