干酪根一词在1979年被Hunt提出,是指沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机溶剂的分散有机质。干酪根被广泛应用于油气资源评价和油藏开发等领域(确定烃源岩的成熟度、研究显微组分的特征与成因、评价烃源岩的母质类型、提高油藏采收率等等),涉及到的实验检测项目主要有同位素、显微组分、分子力学等。因此,如何更好的提取干酪根以及获得高纯度的干酪根,一直是研究人员和实验检测人员重点关注的问题。
图1 富集后粉末状干酪根
Fig.1 Enriched powdered kerogen
干酪根分离采用化学、物理的方法,除去岩石中的无机矿物及氯仿可溶有机质,使其他有机质富集。所用到的仪器主要包括:酸反应装置、搅拌离心装置、干燥装置、天平等;试剂主要包括:盐酸、氢氟酸、氢氧化钠、无砷锌粒、氯仿、重液等。
1、样品前处理
称取一定量岩样,放人酸反应容器中,用蒸馏水浸泡,使岩样中的泥质充分膨胀,2h~4h后除去上部清液。
2、酸处理
向样品中缓慢加入6mol/L盐酸(每克样品6mL~8mL),边加入边搅拌,在60℃~70℃下搅拌1h~2h,使碳酸盐岩充分分解,除去酸液,用蒸馏水洗涤至弱酸性,除去清液;
依次加入浓度为6mol/L盐酸(每克样品2.4ml)及浓度为40%的氢氟酸(每克样品3.6ml)。在60℃~70℃下搅拌2h,除去酸液,用lmol/L盐酸洗涤三次,除去清液;
向样品中缓慢加入6mol/L盐酸(每克样品6mL~8mL),边加入边搅拌,在60℃~70℃下搅拌1h,除去酸液后,用1mol/L盐酸洗涤三次,除去清液;
依次加入浓度为6mol/L盐酸(每克样品2.4ml)及浓度为40%的氢氟酸(每克样品3.6ml)。在60℃~70℃下搅拌4h,除去酸液,用lmol/L盐酸洗涤三次,除去清液;
向样品中缓慢加入6mol/L盐酸(每克样品6mL~8mL),边加入边搅拌,在60℃~70℃下搅拌1h,除去酸液后,再用蒸馏水洗涤至弱酸性,除去清液。
3、碱处理
取0.5mol/L氢氧化钠溶液200mL于酸处理后的样品中,连续搅拌30min,去除碱液。重复进行上述操作,直至碱液无色。去除碱液后,用蒸馏水洗涤至中性。
4、黄铁矿处理
在富集的样品中,反复加入6mol/L盐酸及无砷锌粒,待反应所产气体无硫化氢臭味时,用蒸馏水洗涤,重液浮选所得干酪根用蒸馏水洗涤至无卤离子。
5、重液浮选
重液制备:将500g氯化锌倒人1000mL的玻璃烧杯中,加入150 mL的蒸馏水,放在搅拌器上搅拌,待氯化锌完全溶解后加入180g的碘化钾,继续搅拌,直到碘化钾完全溶解,加入10mL冰乙酸,并调节使溶液相对密度在2.01g/ml,~2.10g/mL范围内,经双层滤纸过滤到棕色瓶内保存;
将经过上述处理的干酪根置于离心管内,加入相对密度为2.01g/ml~2.10g/mL的重液,用超声波或振荡器处理,使其在重液中充分分散。在离心机中用转速2000r/min~3000 r/min离心20min,待分层后取出上部干酪根,底部剩余物再用重液进行第二次浮选,分层后取出上部干酪根。合并二次浮选后的干酪根再用重液浮选一次,分层后取出上部干酪根,然后用蒸馏水洗涤至无卤离子。
6、冷冻、干燥
将浮选后的干酪根置于冷冻仓,在-5℃下冷冻6h。取出,待冰融化后,用氮气干燥。
7、清洗可溶有机质
干燥后的细粒级干酪根用氯仿清洗,除去可溶有机质。风干,在烘箱中小于60℃下干燥,称量、研细后装瓶备用。
1、实验注意事项
碳酸盐样品在酸处理时可适当减少酸洗步骤;若样品含石膏,要使用8mol/L盐酸进行酸处理。
氢氟酸是剧毒、强腐蚀试剂,要求实验人员要配备必要的防护用品,操作应在通风良好的环境下进行。
2、送样注意事项
单次取样为25-20目粉末状样品50g,提取效果与样品有机碳含量有关,送样时要优选高TOC含量的样品,TOC含量小于0.4%的样品不建议送样。
黄铁矿含量较高的样品,实验前应与实验员提前沟通。