有机地球化学分析提取页岩信息

地球化学分析是页岩气研究中非常重要的一个方面。地球化学测试和研究贯穿了页岩生气性、储气性和产气性分析的各个环节，包括有机碳含量、热成熟度、有机质类型、岩石热解分析、碳同位素分析等，其中有机质碳含量及热成熟度分析是页岩地球化学中最重要的两个方面。

1.有机碳含量

众多含气页岩研究实例表明，页岩气的吸附能力与页岩有机碳含量之间存在线性关系，故有机碳含量是进行页岩气生气及含气性分析的基本参数。主要的测试分析方法有碳硫测定法、燃烧法、岩样热解气相色谱分析法以及氯仿沥青“A”测定法等。

（1）碳硫测定法

一般用稀盐酸除去样品中的无机碳，然后在高温氧气流中燃烧，直至总有机碳完全转化为二氧化碳，再用红外检测器检测其有机碳含量。

（2）岩样热解气相色谱分析法

试样通过热解炉控制不同温度和恒温时间，分别将蒸发烃和热解烃脱附，两者在惰性气体携带下经过毛细管色谱柱分离成各种单体烃及单体化合物，由火焰离子化检测器检测。采用色谱峰保留指数、保留时间、标准物质、色谱—质谱进行定性分析。利用热解气相色谱的正烷烃和正烯烃的百分含量划分烃源岩的有机质类型，也可以从热解气相色谱热解烃中的甲烷含量、苯和甲苯含量等区分有机质类型。

（3）氯仿沥青“A”测定法

粉碎试样至100目，用滤纸包好，借助三氯甲烷（即氯仿）对岩石中沥青物质的溶解性用脂肪提取器进行加热提取，并以质量法求出所取沥青物质的含量，从而计算出氯仿沥青的含量。可以应用演示中氯仿沥青“A”的含量评价有机质丰度和有机质的演化程度。

2.热成熟度(www.xing528.com)

表示成熟度的指标有很多，如岩石热解参数、镜质体反射率、干酪根自由基含量、干酪根颜色等。

1）岩石热解参数

岩石热解的功能是定量检测岩石中的含烃量。其原理是在特殊的裂解炉中，对分析样品进行程序升温，使样品中的烃类和干酪根在不同温度下挥发和裂解，然后通过载气的吹洗，使样品中挥发和裂解的烃类气体与样品残渣实现定性的物理分离，分离出来的烃类气体由FID（氢焰离子化）检测器进行检测；样品残渣则先后进入氧化炉、催化炉进行氧化、催化后送入FID检测器进行检测，从而检测岩石样品中的烃类含量，达到评价生油岩和储油岩的目的。

通常，将样品粉碎、称量置于热解坩埚，用加热至90℃的氮气吹洗2 min，将样品内的轻烃吹入氢焰检测器，可以测得S0峰；样品被自动置于热解炉中，在炉温300℃时恒温3 min，可测得样品中的重烃S1峰；热解炉从300℃程序升温到600℃，测出S2峰；最后，热解完毕的样品被转入氧化炉内，通入空气，在600℃下恒温5 min，把岩样中的残余碳燃烧成二氧化碳，由热导检测器测出S4峰。岩石热解可获得14项参数，其中原始分析参数5个、派生参数9个，各参数意义见表7—1。

表7—1　岩石热解参数意义

2）镜质体反射率

镜质体反射率是鉴定岩样成熟度的直接指标。作为干酪根的一个关键部分，镜质体是植物细胞壁中木质素和纤维素受热转变后形成的一种发光物质。随着温度的增加，镜质体经历复杂的、不可逆转的芳构化反应，导致反射率增大。镜质体反射率最早用来确定煤炭的等级或成熟度，后来用于干酪根热成熟度的评估。由于反射率随温度的增加而增大，因而可以使用该指标来评估碳氢化合物形成的各个温度范围。这些温度范围又可以被进一步划分成油窗或气窗。

通过配有油浸物镜及光度计的显微镜就可以测量镜质体反射率，该反射率反映了反射到原油中的光度百分率（Ro）。通过多个岩样的测试可以确定镜质体反射率的均值，通常用Rm表示。

测定方法通常是将干酪根或页岩本身制成薄片，用显微光度计测定镜质体的反射率（%）。通过页岩气源岩镜质体的反射率，可以划分原岩的热演化阶段，判别有机质的热成熟度。