质谱分析在石油地质方面的应用

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1、中国地质大学（北京）期末考试论文专用课程名称：油气测试分析技术与应用班号：062082学号10208121姓名：赵俊斌成绩：质谱分析在石油地质方面的应用摘要：质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。出手不凡，阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素[1]，研究了53个非放

2、射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖近年来质谱技术发展很快。随着质谱技术的发展,质谱技术的应用领域也越来越广。由于质谱分析具有灵敏度高，样品用量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行等优点，因此，质谱技术广泛的应用于化学，化工，环境，能源，医药，运动医学，刑侦科学，生命科学，材料科学等各个领域。40年代期间，石油地质在烃混合物的分析中开始采用质谱仪。关键词：质谱分析石油地质油气分析正文：质谱分析是一种物理方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速

3、电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。全二维气相色谱(GC×GC)是20世纪90年代初开发出的一种色谱分析技术,它将分离机理不同而又互相独立的两根色谱柱以串联的方式结合成二维色谱,经第一支色谱柱分离后的馏分,经调制器聚焦后以脉冲方式进入第二支色谱柱中进行进一步分离,通过温度和极性的改变实现气相色谱分离特性的正交化。近年来,全二维色谱技术在油品族组成分析及含硫化合物等分析中得到了很好的应用,但在石油地质研究中开发应用得很少。本文利全二维色谱—飞行时间质谱技术,通过

4、对不同地区的原油和岩石抽提样品的分析,探讨其在有机地球化学研究领域的适用性,建立了相关组分分析的分析方法,旨在为油气勘探提供新的技术支撑手段。高成熟凝析油的组分主要为C10之前的低分子量烃类,其生物标志化合物含量少,定量分析各生物标志物误差较大,据此得出的结论与实际地质情况大相径庭,给应用资料带来很大困惑。对于叠合型盆地或经历了多次构造运动的改造型盆地,其油气为多期充注、多期成藏,情况尤其如此。随着色谱—质谱分析技术的发展,实现了对正构烷烃之间的异构烷烃的定性定量分析。通过异构烷烃与低分子量芳烃化合物分析,可以获得一些新的地球化学指标,如芒果(Mango)系数

5、、庚烷值、石蜡烃指数、金刚烷指标、芳烷指数等。根据上述轻烃地球化学指标能可靠地研究油气的成熟度、母质类型、来源、沉积环境以及油气成藏注入史等。因此,这些指标可为油气勘探提供重要信息,任课教师：陈永进日期：2010年10月7日中国地质大学（北京）期末考试论文专用课程名称：油气测试分析技术与应用班号：062082学号10208121姓名：赵俊斌成绩：在石油地质勘探领域发挥重要作用。全二维气相色谱飞行时间质谱分析可以将分析数据拟合得到相应化合物的2D轮廓图和3D色谱质谱图。在第一根分析柱分离的单体组分即被切成几个片段,在经过第二根分析柱后,分析软件将根据检测鉴定结果

6、对它们进行合并峰处理;而在第一根毛细柱上(一维时间上)无法分离的有极性差异的共流混合物由于第二根毛细柱极性的改变会在二维时间上可以得到很好的分离,这是全二维色谱飞行时间质谱分析技术的优势所在,对于分析复杂的石油地质样品具有重要意义及应用价值。但对于性质极为接近的同分异构体组分来讲,如果在第一根色谱柱未实现分离,在二维分析模式下,由于分析软件可能无法识别而会把它们进行合并峰处理,此时需要进行人工手动拆分处理。全二维色谱飞行时间质谱技术是石油地质勘探研究的新方法,有着广泛的应用前景。目前所作研究仅仅是个开始,包括分析技术和应用技术的开发,还有许多工作有待于地球化学

7、工作者的共同努力。参考文献：1　花瑞香,阮春海,王京华等.全二维气相色谱法用于不同石油馏分的族组成分布研究[J].化学学报,2002,60(12):2185～21912　路　鑫,武建芳,吴建华等.全二维气相色谱/飞行时间质谱用于柴油组成的研究[J].色谱,2004,22(1):5～113　苟爱仙,张艳丽,史群策等.高效液相色谱测定润滑油烃族组成[J].黑龙江石油化工,1999,10(4):40～424　武　杰,张以珈.岩石中微量轻烃(C1—C9)的分析方法[J].石油实验地质,1985,7(1):20～245　《石油工业技术监督丛书》编审委员会.原油、轻烃、液

8、化石油气质量检验[M].北京:石油工业