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干酪根氧檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-31 08:54:18 更新時(shí)間：2025-07-30 08:54:18

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

<> 干酪根氧檢測(cè)技術(shù)與方法

干酪根氧檢測(cè)技術(shù)與方法

干酪根（Kerogen）是沉積巖中不溶性有機(jī)質(zhì)的主要組成部分，作為石油和天然氣生成的母質(zhì)，其化學(xué)特性對(duì)油氣資源評(píng)估至關(guān)重要。氧元素含量是干酪根成熟度、生烴潛力和類(lèi)型劃分的關(guān)鍵指標(biāo)。在干酪根演化過(guò)程中，氧含量隨熱成熟作用顯著降低（從原始物質(zhì)的15-20%降至成熟階段的<5%），直接影響其H/C和O/C原子比——這是Van Krevelen圖解的核心參數(shù)。準(zhǔn)確檢測(cè)氧含量不僅能區(qū)分I型（腐泥型）、II型（混合型）和III型（腐殖型）干酪根，還能預(yù)測(cè)烴源巖的生油窗位置和資源潛力。在頁(yè)巖氣勘探、油砂評(píng)價(jià)及碳中和地質(zhì)研究中，氧檢測(cè)已成為不可或缺的分析環(huán)節(jié)，涉及從樣品前處理到精密儀器的系統(tǒng)流程。本文將系統(tǒng)闡述干酪根氧檢測(cè)的核心項(xiàng)目、主流儀器、標(biāo)準(zhǔn)化方法及行業(yè)規(guī)范。

檢測(cè)項(xiàng)目

干酪根氧檢測(cè)的核心項(xiàng)目包括：氧元素重量百分比（O wt%），這是定量評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)氧化程度的基礎(chǔ)指標(biāo)；氧碳原子比（O/C），用于確定干酪根類(lèi)型和熱演化階段；有機(jī)氧形態(tài)分析（如羧基、羥基含量），揭示分子結(jié)構(gòu)特征；以及氧同位素（δ¹⁸O）檢測(cè)，用于地質(zhì)源巖追溯和環(huán)境重建。這些項(xiàng)目共同構(gòu)建干酪根生烴潛力的完整評(píng)估框架。

檢測(cè)儀器

主流檢測(cè)儀器包括：元素分析儀（如PerkinElmer 2400系列），通過(guò)高溫燃燒法實(shí)現(xiàn)碳?xì)涞蜓酰–HNS/O）同步測(cè)定；熱解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（Py-GC/MS），用于氧官能團(tuán)結(jié)構(gòu)解析；同位素比率質(zhì)譜儀（IRMS，如Thermo Scientific Delta V），專(zhuān)攻δ¹⁸O精密測(cè)量；以及X射線光電子能譜儀（XPS），針對(duì)表面氧化學(xué)態(tài)分析。其中元素分析儀因自動(dòng)化程度高（通量達(dá)50樣品/小時(shí)）、精度優(yōu)（±0.3%相對(duì)誤差）成為實(shí)驗(yàn)室首選設(shè)備。

檢測(cè)方法

標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)方法包含三個(gè)關(guān)鍵階段：樣品前處理需經(jīng)鹽酸/氫氟酸脫礦、氯仿抽提及真空干燥，獲得純凈干酪根；主流氧定量采用動(dòng)態(tài)閃燒技術(shù)——樣品在1050°C氦氧混合氣中瞬間氧化，生成的CO₂經(jīng)色譜柱分離后由TCD檢測(cè)器測(cè)定；氧同位素分析則通過(guò)高溫?zé)峤猓?450°C）將氧轉(zhuǎn)化為CO，經(jīng)IRMS測(cè)定¹⁸O/¹⁶O比值。質(zhì)量控制要求每10個(gè)樣品插入標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（如磺胺酸）校準(zhǔn)，重復(fù)分析偏差需<5% RSD。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

核心檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)包括：ASTM D5373（煤炭和沉積有機(jī)質(zhì)中碳?xì)涞膬x器測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)），作為氧含量分析的基準(zhǔn)方法；ISO 29541（固體礦物燃料中碳?xì)涞獪y(cè)定-儀器法）；石油行業(yè)專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5118（巖石中干酪根分離方法）及SY/T 5124（干酪根元素分析方法）。其中ASTM D5373-21明確規(guī)定：氧含量計(jì)算采用差減法（O%=100% - C% - H% - N% - S% - 灰分%），要求校準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)R²≥0.999，并規(guī)定燃燒管溫度公差為±5°C。