SYT 5121-2021 巖石中有機(jī)質(zhì)及原油紅外光譜分析方法-PDF解密

中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2021—11-16發(fā)布2022-02—16實(shí)施國家能源局發(fā)布I Ⅱ Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 1 14儀器設(shè)備、材料及試劑 15樣品制備 25.1樣品處理 2 25.3壓片 25.4包裹體薄片 26實(shí)驗(yàn)步驟 26.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 26.2樣品測試 36.3紅外光譜特征與參數(shù)計(jì)算 37質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 47.1透過率 47.2重復(fù)性 4附錄A(資料性)不同紅外光譜測試方法的測試條件 5附錄B(資料性)有機(jī)質(zhì)紅外光譜特征及常用的紅外光譜參數(shù) 6 Ⅱ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的本標(biāo)準(zhǔn)代替SY/T5121—1986《巖石有機(jī)質(zhì)及原油紅外光譜分析方法》,與SY/T5121—1986相——修改了適用范圍(見第1章);——?jiǎng)h除了原理(見1986年版的第1章); 曾加了規(guī)范性引用文件(見第2章):——增加了儀器設(shè)備，修改了材料和試劑(見4.1、4.2、4.3);——增加了包裹體薄片樣品制備(見5.4);——增加了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，修改了樣品測試，增加了紅外光譜特征與參數(shù)計(jì)算(見6.1、6.2和6.3);——修改了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，將重復(fù)性相對(duì)偏差由原來的15%修改為10%(見7.2);——?jiǎng)h除了提供資料內(nèi)容(見1986年版的第8章);——增加了不同紅外光譜測試方法的測試條件(見附錄A);——增加了有機(jī)質(zhì)紅外光譜特征及常用的紅外光譜參數(shù)(見附錄B)。本文件起草單位：中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心、中國石油遼河油田勘探開發(fā)研究院、中國石化勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所、中海油能源發(fā)展有限公司工程技術(shù)分公司中本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：紅外光譜分析是有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定的一個(gè)重要手段，現(xiàn)已被瀝青、原油和烴類包裹體等復(fù)雜有機(jī)化合物體系的分析。制定本文件有利于統(tǒng)一、規(guī)范利用紅外光譜1巖石中有機(jī)質(zhì)及原油紅外光譜分析方法本文件規(guī)定了巖石中有機(jī)質(zhì)及原油、烴類包裹體的傅里葉變換紅外光譜本文件適用于巖石中有機(jī)質(zhì)和原油及其族組分、煤、儲(chǔ)層瀝青及大于3μm烴類包裹體的紅外光下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適GB/T21186傅里葉變換紅外光譜儀SY/T5119巖石中可溶有機(jī)物及原油族組分分析SY/T5913—2004巖石制片方法a)傅里葉變換紅外光譜儀：波數(shù)范圍4000cm-1~400cm-1,分辨率不低于4cm-1;b)傅里葉變換紅外顯微鏡：放大倍率不低于320倍(僅限顯微紅外光譜分析用);d)恒溫烘箱；e)壓片機(jī)；f)瑪瑙研缽；g)衰減全反射(以下簡稱ATR)附件。a)溴化鉀晶片：分析純；b)氯化鈉晶片：分析純；c)硒化鋅晶片：分析純；2d)玻璃培養(yǎng)皿；e)無熒光擦拭紙。a)溴化鉀粉末：分析純；b)液氮：溫度-196℃;c)二氯甲烷：分析純；5.1.2原油組分的分離按SY/T5119執(zhí)5.2.1涂片應(yīng)在通風(fēng)環(huán)境(通風(fēng)柜)中進(jìn)行。5.3.1用天平稱取樣品及溴化鉀，樣品與溴化鉀的質(zhì)量比例應(yīng)為1/50～1/200。溴化鉀在粉末狀態(tài)很5.3.3將粉末放入壓片機(jī)中壓片，壓片5.4.3為了避免制片膠和載玻片的影響，需將“α-氰基丙烯酸乙酯”膠黏的巖石薄片放在裝有丙酮6.1.1儀器工作環(huán)境要求溫度15℃~30℃,相對(duì)濕度應(yīng)低于60%,儀器應(yīng)平穩(wěn)安置，無震動(dòng)，無強(qiáng)3電磁場干擾源，應(yīng)無塵、無腐蝕性氣體或揮發(fā)性有機(jī)試劑。6.1.2測試前應(yīng)按GB/T21186檢查儀器技術(shù)指標(biāo)合格。進(jìn)行顯微紅外光譜觀測時(shí)，若使用低溫檢測器(MCT),應(yīng)向檢測器腔內(nèi)加入液氮冷卻，待檢測器穩(wěn)定。6.1.3設(shè)置儀器測試條件，見附錄A。6.2樣品測試6.2.1壓片法、涂片法紅外光譜分析6.2.1.2將壓片或涂片的晶片固定在樣品支架上放入樣品室，采集樣品紅外光譜。6.2.1.3儀器自動(dòng)將樣品光譜扣除背景光譜得到樣品的紅外吸收光譜。6.2.2.2測量空光路背景譜圖。6.2.2.3將可溶有機(jī)質(zhì)、原油及其各組分液體樣品滴在或涂在ATR晶體上。6.2.2.4使樣品與ATR晶體均勻且緊密接觸，采集樣品紅外光譜。6.2.2.5測試結(jié)束后，采用無熒光擦拭紙沾取二氯甲烷清潔ATR晶體。6.2.3.1將氯化鈉或溴化鉀晶片放到傅立葉變換紅外顯微鏡樣品架中。6.2.3.2將顯微鏡光路切換為反射光模式，根據(jù)樣品尺寸選擇合適的物鏡，調(diào)整好焦距和微孔光欄的大小使紅外光的能量最大，然后將光路切換到透射光模式采集空光路的背景紅外光譜。6.2.3.3將包裹體巖片放到氯化鈉或溴化鉀晶片。把烴類包裹體移動(dòng)到視域中心與視場光闌重合。6.2.3.4采集樣品的紅外光譜，儀器自動(dòng)扣除背景光譜得到樣品的紅外吸收光譜。6.3紅外光譜特征與參數(shù)計(jì)算6.3.1有機(jī)質(zhì)紅外光譜特征常見的有機(jī)質(zhì)官能團(tuán)和有機(jī)質(zhì)的紅外光譜特征見附錄B。單峰基線連接采用兩點(diǎn)基線法，復(fù)合峰基線連接采用分段劃分基線(見圖1)。按圖1劃出各峰頂與吸光度基線之垂線，讀出垂線與基線交點(diǎn)的數(shù)值，即為該吸收峰的峰高值。按圖1計(jì)算基線與吸收峰之間限定的面積，即為該吸收峰的峰面積。6.3.5有機(jī)質(zhì)紅外光譜參數(shù)計(jì)算有機(jī)質(zhì)紅外光譜參數(shù)計(jì)算見附錄B。4干酪根壓片法的譜圖吸收峰透過率應(yīng)在10%以上，其余樣品吸收峰透過率應(yīng)為20%～805表A.1列出了壓片法、涂片法、ATR法和顯微紅外法常用的測試條件和儀器參數(shù)。表A.1不同紅外光譜測試方法的測試條件主機(jī)+紅外顯微鏡方法類型使用晶片/溴化鉀/硒化鋅晶片/氯化鈉/溴化鉀晶片適用樣品壓片涂片/包裹體薄片波數(shù)范圍48光闌67B.3典型的烴類包裹體的紅外吸收光譜圖及特征典型的烴類包裹體的紅外吸收光譜圖及特征見圖B.3。圖B.3典型的烴類包裹體紅外吸收光譜圖B.4常見礦物的紅外吸收光譜圖特征一些常見礦物也存在紅外吸收峰。在3700cm1~3100cm和2338cm-1為CO?的特征吸收峰，在1100cm-1~1000cm-1石、蒙脫石等無機(jī)礦物質(zhì)的Si—O特征吸收峰，p-|1之間為水的一OH寬吸收帶，2359cm-1之間為石英及黏土礦物高嶺石、伊利cm-1為石英的特征吸收峰，480cm-1~520cm-1為高嶺石、伊利石、蒙脫石的共同吸收峰，1430cm-1和877cm-1為方解石的特征吸收峰。方解石在4000cm-1~700cm-1范圍內(nèi)有較強(qiáng)的寬吸收。B.5主要有機(jī)官能團(tuán)的紅外光譜特征表B.1列出了主要有機(jī)質(zhì)官能團(tuán)的紅外光譜特征及峰位。根據(jù)有機(jī)質(zhì)官能團(tuán)類型及紅外吸收光譜特征，可劃分為以下三大類吸收峰：a)脂肪族烴結(jié)構(gòu)的吸收峰：主要有2930cm-1、2860cm-1、1460cm-1、1380cm-1、720cm-1;b)芳香烴結(jié)構(gòu)的吸收峰：主要有1600cm-l、870cm-1、810cm-1、750cm-1;c)含氧官能團(tuán)的吸收峰：主要有3600cm-1~3200cm-1、1700cm-1、1300cm-1~1000cm-1這幾組寬吸收帶。結(jié)構(gòu)類型脂肪族結(jié)構(gòu)寬帶，常見兩個(gè)最大吸收峰在2930cm-1和2860cm~1附近烷烴結(jié)構(gòu)中的甲基(一CH?)、亞甲基(—CH?)、次甲基(一CH)的伸縮振動(dòng)。其中2960cm-1、2930cm-12856cm-1分別對(duì)應(yīng)著—CH?和—CH?對(duì)稱伸縮振動(dòng)，2893cm-1對(duì)應(yīng)—CH伸縮振動(dòng)8表B.1(續(xù))結(jié)構(gòu)類型脂肪族結(jié)構(gòu)窄帶窄帶烷烴結(jié)構(gòu)中的甲基(—CH?)的對(duì)稱彎曲振動(dòng)窄帶烷烴結(jié)構(gòu)中長鏈[—(CH?)—](n>4)的C-C骨架振動(dòng)芳香結(jié)構(gòu)寬帶，最大吸收在1600cm-附近收在870cm-1、810cm-1、750cm1附近芳香烴—CH基團(tuán)的面外彎曲振動(dòng)。810cm1對(duì)應(yīng)苯環(huán)上單獨(dú)的氫原子的吸收峰，亦稱I類氫原子；窄帶，吸收很弱芳香烴芳核上—CH的伸縮振動(dòng)含氧官能團(tuán)寬帶，最大吸收在3400cm-附近醇、酚、羧酸中—OH基團(tuán)的伸縮振動(dòng)。若樣品潮附近伸縮振動(dòng)寬帶B.6干酪根和瀝青紅外光譜參數(shù)B.6.1富氫程度參數(shù)芳構(gòu)化程度參數(shù)為脂肪族結(jié)構(gòu)—CH?、—CH?的不對(duì)稱彎曲振動(dòng)吸收峰強(qiáng)度與芳香烴中芳核的伸富氧程度參數(shù)為羧酸、酮、醛、酯、醌類等化合物中的C=O基團(tuán)的伸縮振動(dòng)吸收峰強(qiáng)度與芳香烴中芳核的伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)度的比值，表征干酪根中富C=O基團(tuán)即富氧的程度。各類型干酪根中含氧量總的規(guī)律是：腐泥型<混合型<腐殖型。見公式(B.3):9B.6.4A因子與C因子Xm=(AREA[ECH?]/AREA[ECH?]-0.8)/0.09X=(AREA[ECH?]IAREA[ECH?]+0.1)/0.27andlithologicakcharacteristics[J].JoumalofSoutheastAsianEarthSciences,1assessmentofbandassignmentsandtheapplicationofspe1981,35(5):475-485hydrocarbonfhuidinclusions[7]阮金水，白瑋.干酪根紅外光譜分析及其應(yīng)用[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，1988,10(1):80-85[8]李巖，王云鵬，趙長毅，盧家爛.煤中于酪根在熱演化中結(jié)構(gòu)變化的紅外光譜研究[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2013