SYT 5121-2021 岩石中有机质及原油红外光谱分析方法-PDF解密

中华人民共和国石油天然气行业标准2021—11-16发布2022-02—16实施国家能源局发布I Ⅱ Ⅲ 12规范性引用文件 1 14仪器设备、材料及试剂 15样品制备 25.1样品处理 2 25.3压片 25.4包裹体薄片 26实验步骤 26.1实验准备 26.2样品测试 36.3红外光谱特征与参数计算 37质量标准 47.1透过率 47.2重复性 4附录A(资料性)不同红外光谱测试方法的测试条件 5附录B(资料性)有机质红外光谱特征及常用的红外光谱参数 6 Ⅱ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的本标准代替SY/T5121—1986《岩石有机质及原油红外光谱分析方法》,与SY/T5121—1986相——修改了适用范围(见第1章);——删除了原理(见1986年版的第1章); 曾加了规范性引用文件(见第2章):——增加了仪器设备，修改了材料和试剂(见4.1、4.2、4.3);——增加了包裹体薄片样品制备(见5.4);——增加了实验准备，修改了样品测试，增加了红外光谱特征与参数计算(见6.1、6.2和6.3);——修改了质量标准，将重复性相对偏差由原来的15%修改为10%(见7.2);——删除了提供资料内容(见1986年版的第8章);——增加了不同红外光谱测试方法的测试条件(见附录A);——增加了有机质红外光谱特征及常用的红外光谱参数(见附录B)。本文件起草单位：中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心、中国石油辽河油田勘探开发研究院、中国石化勘探开发研究院无锡石油地质研究所、中海油能源发展有限公司工程技术分公司中本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：红外光谱分析是有机化合物结构鉴定的一个重要手段，现已被沥青、原油和烃类包裹体等复杂有机化合物体系的分析。制定本文件有利于统一、规范利用红外光谱1岩石中有机质及原油红外光谱分析方法本文件规定了岩石中有机质及原油、烃类包裹体的傅里叶变换红外光谱本文件适用于岩石中有机质和原油及其族组分、煤、储层沥青及大于3μm烃类包裹体的红外光下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适GB/T21186傅里叶变换红外光谱仪SY/T5119岩石中可溶有机物及原油族组分分析SY/T5913—2004岩石制片方法a)傅里叶变换红外光谱仪：波数范围4000cm-¹~400cm-¹,分辨率不低于4cm-¹;b)傅里叶变换红外显微镜：放大倍率不低于320倍(仅限显微红外光谱分析用);d)恒温烘箱；e)压片机；f)玛瑙研钵；g)衰减全反射(以下简称ATR)附件。a)溴化钾晶片：分析纯；b)氯化钠晶片：分析纯；c)硒化锌晶片：分析纯；2d)玻璃培养皿；e)无荧光擦拭纸。a)溴化钾粉末：分析纯；b)液氮：温度-196℃;c)二氯甲烷：分析纯；5.1.2原油组分的分离按SY/T5119执5.2.1涂片应在通风环境(通风柜)中进行。5.3.1用天平称取样品及溴化钾，样品与溴化钾的质量比例应为1/50～1/200。溴化钾在粉末状态很5.3.3将粉末放入压片机中压片，压片5.4.3为了避免制片胶和载玻片的影响，需将“α-氰基丙烯酸乙酯”胶黏的岩石薄片放在装有丙酮6.1.1仪器工作环境要求温度15℃~30℃,相对湿度应低于60%,仪器应平稳安置，无震动，无强3电磁场干扰源，应无尘、无腐蚀性气体或挥发性有机试剂。6.1.2测试前应按GB/T21186检查仪器技术指标合格。进行显微红外光谱观测时，若使用低温检测器(MCT),应向检测器腔内加入液氮冷却，待检测器稳定。6.1.3设置仪器测试条件，见附录A。6.2样品测试6.2.1压片法、涂片法红外光谱分析6.2.1.2将压片或涂片的晶片固定在样品支架上放入样品室，采集样品红外光谱。6.2.1.3仪器自动将样品光谱扣除背景光谱得到样品的红外吸收光谱。6.2.2.2测量空光路背景谱图。6.2.2.3将可溶有机质、原油及其各组分液体样品滴在或涂在ATR晶体上。6.2.2.4使样品与ATR晶体均匀且紧密接触，采集样品红外光谱。6.2.2.5测试结束后，采用无荧光擦拭纸沾取二氯甲烷清洁ATR晶体。6.2.3.1将氯化钠或溴化钾晶片放到傅立叶变换红外显微镜样品架中。6.2.3.2将显微镜光路切换为反射光模式，根据样品尺寸选择合适的物镜，调整好焦距和微孔光栏的大小使红外光的能量最大，然后将光路切换到透射光模式采集空光路的背景红外光谱。6.2.3.3将包裹体岩片放到氯化钠或溴化钾晶片。把烃类包裹体移动到视域中心与视场光阑重合。6.2.3.4采集样品的红外光谱，仪器自动扣除背景光谱得到样品的红外吸收光谱。6.3红外光谱特征与参数计算6.3.1有机质红外光谱特征常见的有机质官能团和有机质的红外光谱特征见附录B。单峰基线连接采用两点基线法，复合峰基线连接采用分段划分基线(见图1)。按图1划出各峰顶与吸光度基线之垂线，读出垂线与基线交点的数值，即为该吸收峰的峰高值。按图1计算基线与吸收峰之间限定的面积，即为该吸收峰的峰面积。6.3.5有机质红外光谱参数计算有机质红外光谱参数计算见附录B。4干酪根压片法的谱图吸收峰透过率应在10%以上，其余样品吸收峰透过率应为20%～805表A.1列出了压片法、涂片法、ATR法和显微红外法常用的测试条件和仪器参数。表A.1不同红外光谱测试方法的测试条件主机+红外显微镜方法类型使用晶片/溴化钾/硒化锌晶片/氯化钠/溴化钾晶片适用样品压片涂片/包裹体薄片波数范围48光阑67B.3典型的烃类包裹体的红外吸收光谱图及特征典型的烃类包裹体的红外吸收光谱图及特征见图B.3。图B.3典型的烃类包裹体红外吸收光谱图B.4常见矿物的红外吸收光谱图特征一些常见矿物也存在红外吸收峰。在3700cm¹~3100cm和2338cm-¹为CO₂的特征吸收峰，在1100cm-¹~1000cm-¹石、蒙脱石等无机矿物质的Si—O特征吸收峰，p-|¹之间为水的一OH宽吸收带，2359cm-¹之间为石英及黏土矿物高岭石、伊利cm-¹为石英的特征吸收峰，480cm-¹~520cm-¹为高岭石、伊利石、蒙脱石的共同吸收峰，1430cm-¹和877cm-¹为方解石的特征吸收峰。方解石在4000cm-¹~700cm-¹范围内有较强的宽吸收。B.5主要有机官能团的红外光谱特征表B.1列出了主要有机质官能团的红外光谱特征及峰位。根据有机质官能团类型及红外吸收光谱特征，可划分为以下三大类吸收峰：a)脂肪族烃结构的吸收峰：主要有2930cm-¹、2860cm-¹、1460cm-¹、1380cm-¹、720cm-¹;b)芳香烃结构的吸收峰：主要有1600cm-l、870cm-1、810cm-1、750cm-¹;c)含氧官能团的吸收峰：主要有3600cm-¹~3200cm-¹、1700cm-¹、1300cm-¹~1000cm-¹这几组宽吸收带。结构类型脂肪族结构宽带，常见两个最大吸收峰在2930cm-¹和2860cm~¹附近烷烃结构中的甲基(一CH₃)、亚甲基(—CH₂)、次甲基(一CH)的伸缩振动。其中2960cm-1、2930cm-¹2856cm-¹分别对应着—CH₃和—CH₂对称伸缩振动，2893cm-¹对应—CH伸缩振动8表B.1(续)结构类型脂肪族结构窄带窄带烷烃结构中的甲基(—CH₃)的对称弯曲振动窄带烷烃结构中长链[—(CH₂)—](n>4)的C-C骨架振动芳香结构宽带，最大吸收在1600cm-附近收在870cm-¹、810cm-¹、750cm¹附近芳香烃—CH基团的面外弯曲振动。810cm¹对应苯环上单独的氢原子的吸收峰，亦称I类氢原子；窄带，吸收很弱芳香烃芳核上—CH的伸缩振动含氧官能团宽带，最大吸收在3400cm-附近醇、酚、羧酸中—OH基团的伸缩振动。若样品潮附近伸缩振动宽带B.6干酪根和沥青红外光谱参数B.6.1富氢程度参数芳构化程度参数为脂肪族结构—CH₂、—CH₃的不对称弯曲振动吸收峰强度与芳香烃中芳核的伸富氧程度参数为羧酸、酮、醛、酯、醌类等化合物中的C=O基团的伸缩振动吸收峰强度与芳香烃中芳核的伸缩振动峰强度的比值，表征干酪根中富C=O基团即富氧的程度。各类型干酪根中含氧量总的规律是：腐泥型<混合型<腐殖型。见公式(B.3):9B.6.4A因子与C因子Xm=(AREA[ECH₂]/AREA[ECH₃]-0.8)/0.09X=(AREA[ECH₂]IAREA[ECH₃]+0.1)/0.27andlithologicakcharacteristics[J].JoumalofSoutheastAsianEarthSciences,1assessmentofbandassignmentsandtheapplicationofspe1981,35(5):475-485hydrocarbonfhuidinclusions[7]阮金水，白玮.干酪根红外光谱分析及其应用[J].石油实验地质，1988,10(1):80-85[8]李岩，王云鹏，赵长毅，卢家烂.煤中于酪根在热演化中结构变化的红外光谱研究[J].矿物岩石地球化学通报，2013