利用EA-IRMS测定页岩可溶性有机碳同位素的方法与流程

利用ea-irms测定页岩可溶性有机碳同位素的方法
技术领域
1.本发明涉及页岩有机碳同位素技术领域，尤其涉及利用ea-irms测定页岩可溶性有机碳同位素的方法。


背景技术：

2.随着全球经济的高速发展，能源供需问题日 显突出，油气资源需求的不断增长，页岩气作为一种潜力巨大的非常规油气资源，已经在北美地区得到成功开发，成为全球油气勘探开发的新领域，并具备广阔的开发前景，已迅速引起世界各国的重视。
3.目前，有机碳含量测定的方法和仪器都具有一定的发展，但是无论是利用人工还是利用元素分析仪都具有一定的误差，尤其待测物含量较多时，误差较大，造成检测结果不准确。
4.根据中国专利文献，公布号cn109946197a，所提供的一种测定土壤可溶性有机碳同位素的方法，其与现有技术相比省去了过滤洗涤步骤，降低了工作人员的劳动强度，提高了测定效率；还省去了添加助熔剂步骤、清扫燃烧管步骤，开拓了页岩有机碳检测技术新的方向，但是无论仪器或者人工都会具有误差，往往都需要参考物，虽然仪器提供了分析数值，但是并无法去校准数值的准确性。
5.在测定过程中，需要降低数据之间的误差，且能够同时拥有一个误差参考方式，可以在保证测定数据准确的情况下，可以拥有大量的参考数据，同时不仅仅局限于液体方式的测定，使得测定过程中具有更多的对比性，并能够判断测定步骤中的操作误差，使得测定更加稳定，具有更好的反向验证性，且测定过程中的数据可以再利用。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种利用ea-irms测定页岩可溶性的有机碳同位素的方法。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：利用ea-irms测定页岩可溶性有机碳同位素的方法，包括以下步骤：步骤一：进行样品取样，将样品分成不同颗粒大小，并进行预处理，获得四个样品液体；步骤二：将每个处理后的样品液体，分别进行加热蒸馏处理；步骤三：将剩余液体通过离心机旋转过滤，获取过滤液体；步骤四：将取得的液体放入反应釜中，持续加热反应，收集气体；步骤五：将获得的液体或气体引入元素分析仪中，通过ea-irms进行同位素比值测定，两种检测数值偏差在3%内则求平均值，超过10%，重复操作步骤一至步骤五；步骤六：将四个样品测定的数值进行求平均计算，得到平均值。
8.进一步地，用于步骤一中，对样品进行预处理的方法，包括以下步骤：将待测页岩研磨至8-20目、20-60目、60-90目、90-180目四个分类；
取每个分类定量的页岩，加入盐酸溶液和蒸馏水在恒温30
°
的空间环境下，利用震荡机持续震荡20-30min，转速为260-320转/分钟；获得四个不同样品液体。
9.进一步地，页岩颗粒、盐酸溶液和蒸馏水的体积比例为1:2.5：1.5。
10.进一步地，用于步骤二中，加热蒸馏15-20min，将蒸馏过程的气体排出，加热温度不低于150摄氏度。
11.进一步地，用于步骤三中，在离心机中离心6min，转速2500次/min，取上清液；将离心后的液体静置在-10-5℃的温度环境下30min以上。
12.进一步地，用于步骤四中，将液体放入反应釜中，持续高温加热，温度依然不低于200℃。
13.进一步地，反应釜加热反应过程中，反应釜接入氧气口用于通入氧气，通气量为300ml/min～350ml/min。
14.进一步地，气体排出过程中，在排出口安装二氧化碳检测器，用于检测二氧化碳含量，当二氧化碳持续降低到最低值，且持续5-10min后，停止加入氧气，继续加热10-15min后，保持温度不低于150℃的情况下，将气体引出收集。
15.相比于现有技术，本发明的有益效果在于：通过ea-irms简化了繁琐的前处理手续，通过获得多个在误差范围内的样品数据，通过平均求值方法，将试验误差降低，同时不仅仅利用液体测定还加入气体测定比较，可以将实验结果的数据和稳定性进一步的提升，并且通过ea-irms进行测定可以提高稳定性，省去参考步骤，减少人工带来误差的同时，具有更高的对比性，可以快速的判断出测量结果和测量步骤中的偏差，提高测定效率和准确性。
附图说明
16.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
17.图1为本发明提出的利用ea-irms测定页岩可溶性有机碳同位素的方法的步骤流程图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例
20.如图1所示，利用ea-irms测定页岩可溶性有机碳同位素的方法，包括以下步骤：步骤s101：进行样品取样，将样品分成不同颗粒大小，并进行预处理，获得四个样
品液体；步骤s103：将每个处理后的样品液体，分别进行加热蒸馏处理；步骤s105：将剩余液体通过离心机旋转过滤，获取过滤液体；步骤s107：将取得的液体放入反应釜中，持续加热反应，收集气体；步骤s109：将获得的液体或气体引入元素分析仪中，通过ea-irms进行同位素比值测定，两种检测数值偏差在3%内则求平均值，超过10%，重复操作步骤一至步骤五；具体的液体元素分析仪器为chn-2000元素分析仪，气体元素分析仪器为gas irms instruments气体同位素比质谱仪仪器。
21.步骤s111：将四个样品测定的数值进行求平均计算，得到平均值。
22.在本技术的具体实施例中，用于步骤s101中，对样品进行预处理的方法，包括以下步骤：将待测页岩研磨至8-20目、20-60目、60-90目、90-180目四个分类；取每个分类定量的页岩，加入盐酸溶液和蒸馏水在恒温30
°
的空间环境下，利用震荡机持续震荡20-30min，转速为260-320转/分钟；获得四个不同样品液体。
23.具体的，页岩颗粒、盐酸溶液和蒸馏水的体积比例为1:2.5：1.5。
24.在本技术的具体实施例中，用于步骤s101中，对样品进行预处理的方法，包括以下步骤：将待测页岩研磨至8-20目、20-60目、60-90目、90-180目四个分类；取每个分类定量的页岩，加入高锰酸钾和蒸馏水在恒温30
°
的空间环境下，利用震荡机持续震荡20-30min，转速为260-320转/分钟；获得四个不同样品液体。
25.具体的，页岩颗粒、高锰酸钾和蒸馏水的体积比例为1:2.5：1.5。
26.在本技术的具体实施例中，用于步骤s103中，加热蒸馏15-20min，将蒸馏过程的气体排出，加热温度不低于150摄氏度。
27.在本技术的具体实施例中，用于步骤s105中，在离心机中离心6min，转速2500次/min，取上清液；将离心后的液体静置在-10-5℃的温度环境下30min以上。
28.在本技术的具体实施例中，用于步骤s107中，将液体放入反应釜中，持续高温加热，温度依然不低于200℃。
29.具体的，反应釜加热反应过程中，反应釜接入氧气口用于通入氧气，通气量为300ml/min～350ml/min。
30.更具体的，气体排出过程中，在排出口安装二氧化碳检测器，用于检测二氧化碳含量，当二氧化碳持续降低到最低值，且持续5-10min后，停止加入氧气，继续加热10-15min后，保持温度不低于150℃的情况下，将气体引出收集。
31.为了更好的理解本发明的上述技术方案，以下结合实验数据对本发明的上述技术方案进行详细的说明，具体如下。
32.实验一测试对样品要求的分析。
33.仪器：岛津tocvws总有机碳分析仪。
34.表1：同等质量下不同目数物质大小处理试验数据情况由表1数据可知，四种粒度的有机碳测试表4结果看出，四种粒度有机碳测试结果的偏差在标准gb/t19145-2003的质量要求范围内(按照标准的重复性要求≤0.24)，因此，根据实验数据推测，每种粒度均完全可以满足测试的要求，均可以互相作为参考数值。
35.实验二反应釜温度的确定。
36.按实施例的操作流程，在反应釜温度在200℃、300℃、400℃和500℃下分别进行co2的检测，测定co2响应值。
37.表2：反应釜中加热反应温度试验情况由表2可得，总无机碳为当样品在不低于150℃条件下燃烧时，只有无机碳转化为co2，当在不低于200℃条件下燃烧时，co2的峰高随温度的升高而增高，所用时间随温度的升高在减少。
38.实验三氧气通气量的实验。
39.按照实施例的操作流程，将反应釜温度设定在300℃，分别测试通气量在200ml/min、300、ml/min和350ml/min的情况下，氧气通气量对测定结果的影响。
40.表3：氧气通气量影响实验数据情况从测定结果表3可以得出，氧气通气量对有机碳的测定有一定的影响，通气量在200ml/min流量下的测定值为0.892％，低于标准物质测定下限0.90％，流量为300ml/min、350ml/min下的测定值分别为0.965％和1.015％，在标准值0.90％
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1.10％的不确定值范围内。因此，氧气通气量设定在300ml/min
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350ml/min范围。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。