[发明专利]一种烃源岩有机碳热解分析装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于油气勘探开发技术领域，具体涉及烃源岩有机质丰度测定，是一种对烃源岩的有机碳含量(TOC)及其有机质构成实施分析测试的装置与方法，适用于一般热演化程度至高热演化程度泥页岩的岩石热解参数分析与TOC测定。

背景技术

烃源岩的有机碳含量是评价其油气地质条件的基础性地球化学参数。岩石热解分析是获得烃源岩生烃潜力参数的基本技术手段，同时也是获得烃源岩有机碳含量的一种快速、经济的方法，对于一般成熟度烃源岩的效果良好。对于高演化烃源岩来说，需要750℃-800℃的热解温度才能实现其干酪根的完全热裂解，因此传统的600℃最高热解温度所测得的岩石热解分析数据不能反映其真实的生烃潜力，热解烃(S₂)参数值严重偏小，同时也直接导致按照经验公式用热解参数计算的有机碳含量与直接测定值偏差严重。然而，当前的国产岩石热解分析仪的最高热解温度只能达到600℃，对于高成熟度烃源岩只能用法国生产的Rock-EvalⅥ岩石热解分析仪等国外仪器进行热解分析。国外岩石热解仪不仅价格昂贵，而且耐用性差，零部件易损坏、专属性很强，给维修带来不便，维修及时率很差。我国页岩气勘探开发的主要对象是热演化程度达到高成熟至过成熟阶段的泥页岩，然而，当前这种设备与技术状况使岩石热解分析这一经济、快捷的技术手段不能有效地服务于我国页岩气等高演化油气资源的勘探开发工作，影响了工作效率。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种烃源岩有机碳热解分析装置，其最高热解温度高，能够适用于一般热演化程度至高热演化程度泥页岩的有机碳分析。

本发明的另一目的是提供一种基于上述烃源岩有机碳热解分析装置的分析方法，其能够适用于一般热演化程度至高热演化程度泥页岩的有机碳分析，分析结果准确度高。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种烃源岩有机碳热解分析装置，它包括依次连接的热解单元、氧化单元、净化单元、检测单元，以及用于装置的操作与控制、数据采集与处理的控制处理单元；

该热解单元包括第一控温腔和内部的热解炉，该热解炉包括耐温1000℃的铠装加热丝；该氧化单元包括第二控温腔和内部的氧化管，该第二控温腔包括耐温1000℃的铠装加热丝；该净化单元包括气体降温腔及内部的水分祛除组件及固体颗粒祛除组件，该水分祛除组件及固体颗粒祛除组件串联置于该气体降温腔内；该检测单元包括检测器驻留腔及内部的红外检测器；

该第一控温腔一端通过气体管道与气路转换开关连接，另一端通过气路管道与该氧化管的进气端连接；该气路转换开关分别连接氦气管道和氧气管道；该氧气管道还设有带气路开关的氧气支管，该氧气支管也连接至该氧化管的进气端；该氧化管的出气端通过气体管道与该水分祛除组件的进气端连接；该固体颗粒祛除组件的出气端与该红外检测器的进气端连接，该红外检测器的出气端与大气连通。

进一步的，所述控制处理单元通过传感器及数字通信端口与所述热解单元、氧化单元、净化单元、检测单元连接。

进一步的，所述氧气管道和氦气管道上均设有稳流阀。

进一步的，所述氧气管道接氧气源或者空气源，所述氦气管道接氦气源。

一种利用上述分析装置进行烃源岩有机碳热解分析的方法，它包括下列步骤：

(1)有机质热解

打开氦气管道和氧气管道，调节气路转换开关，使氦气通入第一控温腔；设定第一控温腔的升温程序及第二控温腔温度；称取100～120mg粒度200目以下的烃源岩样品粉末，置于热解炉中；在50℃至800℃温度范围内，以阶梯式程序升温方式控制热解炉的温度，使烃源岩样品中有机质在氦气流下依次发生挥发、蒸发与热裂解，并在热裂解完成后，调节气路转换开关，使氧气通入第一控温腔，将残余有机质在空气(或氧气)流下完全氧化；

(2)热解产物氧化

通过第二控温腔将氧化管加热到600℃至800℃，打开氧气支管的气路开关，使从热解炉流出的热解产物在有氧气流下全部氧化为CO₂；

(3)氧化产物检测

步骤(2)中得到的气体通入净化单元，除去水分和固体颗粒后，送入检测单元，利用红外检测器对产出的CO₂进行在线检测；

(4)测试数据处理

①将50℃～90℃，90℃～300℃，300℃～800℃的热解产物依次划分为气态烃、游离烃、裂解烃；将热裂解完成后可氧化的有机质划分为残余有机质；