色譜操作對(duì)油氣地勢(shì)的影響范文

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作者：吳高奎楊洋張文哲白小虎單位：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院

高效液相色譜法在油氣地質(zhì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1在油藏地球化學(xué)勘探上的應(yīng)用

地球化學(xué)于1933年被列入油氣勘探行業(yè)，至今化探方法已有了長(zhǎng)足的發(fā)展。化探分析要求勘探速度快、勘探成本低、數(shù)據(jù)采集、處理誤差小。而HPLC則完全具有高速、高效，高靈敏度這些特點(diǎn)。目前，在油氣化探中，不少?lài)?guó)內(nèi)外工作者利用HPLC技術(shù)，不經(jīng)萃取分離而對(duì)地質(zhì)樣品中的微量芳香化合物進(jìn)行直接測(cè)定，并收到了較好效果。利用液相色譜分析技術(shù)，對(duì)油頁(yè)巖、含油砂巖、現(xiàn)代沉積進(jìn)行測(cè)定，對(duì)比其液相色譜圖，可知：極性芳香化合物在油頁(yè)巖中含量豐富，在含油砂巖中含量貧瘠。芳烴物質(zhì)的豐度決定著砂巖的含油性。現(xiàn)代沉積中的含水砂巖，芳烴物質(zhì)豐度較低，幾乎不具有含油性。圖為油頁(yè)巖、含油砂巖、現(xiàn)代沉積的液相色譜圖。

另外，儲(chǔ)層之上擁有力度較好、封閉性較好的蓋層進(jìn)行封閉(比如粘土、泥灰?guī)r、頁(yè)巖、鹽巖)是油氣藏形成的必要要素之一。一般情況下，由于芳烴化合物的分子直徑大，好的蓋層能夠?qū)ζ溥\(yùn)移起到良好的阻隔作用。所以，對(duì)上覆地層中芳烴化合物進(jìn)行豐度測(cè)定，可以反映出蓋層封閉性能力的高低。從這一角度而言，利用HPLC分析地質(zhì)樣品中芳香化合物的分子信息，可較好地進(jìn)一步探討油氣化勘探中常見(jiàn)的一些基本問(wèn)題，這對(duì)油氣勘探工作無(wú)疑具有重要意義。

2在油氣化學(xué)組成分析上的應(yīng)用

石油中，含有許多熱穩(wěn)定性差、相對(duì)分子質(zhì)量大、難以揮發(fā)而極性不同的生物性標(biāo)識(shí)化合物，如芳香化合物、甾萜烷、卟啉等。生物標(biāo)識(shí)化合物是由C、H和其他元素組成的復(fù)雜而特殊結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，其來(lái)源于原始生物母質(zhì)，記錄有特殊分子結(jié)構(gòu)信息。利用高效液相色譜法對(duì)該類(lèi)有機(jī)物進(jìn)行測(cè)定分析，可有助于了解油氣的化學(xué)組成。

3在油氣源對(duì)比上的應(yīng)用

油氣源對(duì)比的實(shí)質(zhì)為運(yùn)用有機(jī)地球化學(xué)的基本原理，合理選擇對(duì)比參數(shù)來(lái)研究油氣和源巖的各自特殊性，以分析彼此親緣關(guān)系。其中指紋對(duì)比法，是常用的方法之一。指紋對(duì)比法，具體是分別把油氣和可能烴源巖相關(guān)的輕烴色譜圖、原油飽和烴色譜圖、甾烷和萜烷的色譜圖等，直接進(jìn)行指紋對(duì)比。而高效液相色譜分析技術(shù)通過(guò)高效液相色譜儀等，可對(duì)該類(lèi)化學(xué)指紋進(jìn)行相關(guān)研究。原油的物理性質(zhì)與化學(xué)組成信息和人的指紋一樣具有與生俱來(lái)的唯一性，這些獨(dú)一無(wú)二的特征被稱(chēng)為“油指紋”。利用高效液相色譜技術(shù)，通過(guò)高效液相色譜儀等可對(duì)不同油種的化學(xué)指紋進(jìn)行相關(guān)研究，對(duì)鑒別油種具有十分重要的意義。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以快速判斷溢油點(diǎn)，也能為打擊原油走私、偷運(yùn)提供最直接的證據(jù)。

4在烴源巖評(píng)價(jià)上的應(yīng)用

烴源巖是控制油氣藏形成與分布的關(guān)鍵性因素之一。確定有效烴源巖是含油氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)。烴源巖評(píng)價(jià)主體上包括兩大方面：烴源巖的地球化學(xué)特征評(píng)價(jià)和烴源巖的生烴能力評(píng)價(jià)。

烴源巖的地球化學(xué)特征評(píng)價(jià)主要是評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)的豐度、類(lèi)型和成熟度。烴源巖的生烴能力評(píng)價(jià)主要是評(píng)價(jià)生烴強(qiáng)度、生烴量和排烴強(qiáng)度等。利用高效液相色普法測(cè)定氯仿瀝青“A”和總經(jīng)含量，可反映有機(jī)質(zhì)的豐度。目前測(cè)定巖石樣品中微量元素的兩種HPLC技術(shù)以前已經(jīng)開(kāi)展，表明高效液相色譜法可用以對(duì)烴源巖的微量元素等加以分析。有機(jī)質(zhì)成熟度由低到高，其有機(jī)物成分將相應(yīng)發(fā)生規(guī)律性變化，如隨有機(jī)質(zhì)成熟度增加，CPI、OEP、R29的數(shù)值越來(lái)越接近于1，并趨于穩(wěn)定。用高效液相色譜法對(duì)不同演化階段的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行色譜分析對(duì)比，據(jù)其色譜差異，可反映有機(jī)質(zhì)的成熟度或干酪根的類(lèi)型，據(jù)此進(jìn)一步可對(duì)烴源巖的生烴能力進(jìn)行一定程度上的評(píng)價(jià)。

高效液相色譜法在油氣地質(zhì)上應(yīng)用的尚存不足

1柱外效應(yīng)

在從進(jìn)樣到檢測(cè)器之間，除了柱子以外的任何死空間中，例如進(jìn)樣器、柱接頭、連接管和檢測(cè)池等，如果流動(dòng)相的流型有變化，被分離物質(zhì)的任何擴(kuò)散和滯留都會(huì)顯著地導(dǎo)致色譜峰的加寬，柱效率降低。

2成本高、易污染、部分過(guò)程復(fù)雜

HPLC的流動(dòng)相為多種溶劑，目前對(duì)這些溶劑進(jìn)行分析時(shí)所需成本相對(duì)氣相色譜法而言較高，且存在一定的環(huán)境污染。另外，HPLC的梯度洗脫操作過(guò)程，明顯復(fù)雜于氣相色譜。

3通用型檢測(cè)器匱乏

目前，適用于氣相色譜法的通用型檢測(cè)器已較為普及，而HPLC則依舊缺少相應(yīng)的通用型檢測(cè)器。但值得一提的是，近年來(lái)蒸發(fā)激光散射檢測(cè)器的應(yīng)用越來(lái)越多，有望發(fā)展成為適用于HPLC的一種通用型檢測(cè)器。

4其它不足

對(duì)于沸程多樣、組成復(fù)雜的石油產(chǎn)品，目前必需用毛細(xì)管氣相色譜法進(jìn)行分析。HPLC因其高壓性特點(diǎn)，也不能代替中、低壓柱色譜法，用于分析高壓易變質(zhì)、失活的具有生物活性的生化樣品。

HPLC應(yīng)用于油氣地質(zhì)的發(fā)展趨向

1提高分析、分離效率

將HPLC檢測(cè)儀器和分析方法先進(jìn)化，調(diào)節(jié)改變流動(dòng)相、固定相，引用梯度洗脫柱切換技術(shù)可以提高分析、分離效率。梯度洗脫的HPLC，可改變流動(dòng)相濃度，相比于等度洗脫的HPLC，能夠分析更寬極性范圍的樣品。另外，多柱高效液相色譜法，即多維高效液相色譜法，不僅可以改變固定相種類(lèi)、鍵合度、粒柱徑、柱長(zhǎng)等，還可以改變流動(dòng)相種類(lèi)和濃度等。

2進(jìn)一步發(fā)展聯(lián)用技術(shù)、自動(dòng)化、智能化

進(jìn)一步發(fā)展聯(lián)用技術(shù)、走向自動(dòng)化、智能化，是高效液相色譜法在油氣地質(zhì)上應(yīng)用的重要發(fā)展動(dòng)向。目前，HPLC已實(shí)現(xiàn)與質(zhì)譜或核磁共振聯(lián)用，在解決復(fù)雜組成物質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析中，成為強(qiáng)有力的工具。另外，不久前提出的智能多柱高效液相色譜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能化控制。該系統(tǒng)采用切換技術(shù)的模塊式分離性能，自動(dòng)把樣品分塊地切換進(jìn)不同性質(zhì)的色譜柱后，再用合適的流動(dòng)相加以自動(dòng)洗脫。

3多維液相色譜技術(shù)的發(fā)展

為解決日益復(fù)雜的分析任務(wù)，在HPLC中迅速發(fā)展了全二維液相色譜技術(shù)，如陽(yáng)離子交換色譜和反相液相色譜聯(lián)用已在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中發(fā)揮了重要作用。該項(xiàng)技術(shù)也有望運(yùn)用到油氣地質(zhì)方面。

結(jié)論

在氣相色譜和液相色譜的基礎(chǔ)之上興起以后，高效液相色譜，發(fā)展十分迅猛，目前，其已普及到各科科學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用十分廣泛。在油氣地質(zhì)方面，利用該項(xiàng)技術(shù)，可加大對(duì)油氣藏的地化勘探力度，對(duì)油氣化學(xué)組成進(jìn)行深層次分析，并能進(jìn)行油氣源對(duì)比和烴源巖評(píng)價(jià)。但我們也要積極地發(fā)現(xiàn)將HPLC應(yīng)用于油氣地質(zhì)領(lǐng)域時(shí)尚存的不足之處，從而進(jìn)一步優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和操作流程，讓其更好地服務(wù)于油氣地質(zhì)工作。