一种土壤蚀变碳酸盐的放射性碳同位素分析方法及应用技术

本发明专利技术提出了一种土壤蚀变碳酸盐的放射性碳同位素分析方法及应用，本发明专利技术采用放射性碳同位素分析的技术手段对土壤碳酸盐进行深入分析，可准确、高效、定量追踪近地表油气信息，可应用于油气勘探中的微渗漏监测和油气开发过程中的泄漏监测。发过程中的泄漏监测。发过程中的泄漏监测。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤蚀变碳酸盐的放射性碳同位素分析方法及应用


[0001]本专利技术涉及同位素地球化学
，尤其涉及一种土壤蚀变碳酸盐的放射性碳同位素分析方法及应用。

技术介绍

[0002]新世纪以来，油气盆地的烃类微渗漏已替代宏观渗漏成为地表追踪地下油气藏最有效的“窗口”。其中，土壤蚀变碳酸盐中的CO
32
‑
可以来源于深部烃类低价碳的氧化，由土壤中铁、镁、锰和钙离子含量的不同可形成种类非常多样的蚀变碳酸盐，包括方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿、菱锰矿和文石等。油气藏上方的土壤蚀变碳酸盐是客观存在的，是“石油渗漏系统”中一个重要组成部分。由于微渗漏气体是从地下烃源岩或储层出发，近于垂向微运移，其在地表造成碳酸盐矿物的物化性质变化是地下油气藏的近似映射。因此，有效的土壤蚀变碳酸盐检测及识别方法有助于提高油气地表化探应用效果和预测成功率。
[0003]GB/T 29173
‑
2012“油气地球化学勘探试样测定方法”中的蚀变碳酸盐测定(ΔC法)的基本原理是在500
‑
600℃条件下热解碳酸盐生成CO2，然后采用色谱法测定CO2含量并推测土壤蚀变碳酸盐的含量，从而进行油气田勘探与评价。ΔC法没有涉及放射性同位素组成(Δ
14
C)的检测，也不能实现油气信息的定量判识。ΔC法认为油气田微渗漏烃类氧化生成CO2之后，可与盐类作用形成一类热解温度区间为5003600℃的特殊碳酸盐，区别于土壤大部分常规碳酸盐矿物(例如FeCO3热解温度低于500℃，而CaMg(CO3)2、CaCO3、Na2CO3及K2CO3等碳酸盐矿热解温度高于600℃)。然而，传统ΔC法中规定的5003600℃热解区间显然不能热解全部油气成因的土壤蚀变碳酸盐，且受到土壤生物化学过程中的其他碳源混入干扰，因此该指标的有效性和灵敏性备受质疑。目前，现有技术可以通过对土壤碳酸盐或其热解产物CO2进行稳定碳同位素测试，在理想情况下获得的δ
13
C数值能够实现对地下油气藏信息进行判识。由于地表存在复杂的生态系统，其生物化学过程形成的无机碳具有很宽泛的δ
13
C数值，因此也可能会覆盖油气成因土壤蚀变碳酸盐中的稳定碳同位素特征，甚至与之相似而导致不能区分油气信息。
[0004]不同的是，油气藏中不含放射性碳同位素(C
‑
14)，其Δ
14
C值为
‑
1000
‰
，很容易与土壤或者大气中生物化学过程产生的现代碳源(Δ
14
C＝403100
‰
)区分开来，不存在现代干扰因素。虽然C
‑
14测试已应用于空气追踪化石能源的碳排放，但以往没有相关的实施方案应用于土壤蚀变碳酸盐。因此，为了能够快速、准确获取土壤蚀变碳酸盐的油气信息，急需对其放射性碳同位素的获取及检测技术进行开发研究。

技术实现思路

[0005]在油气盆地中，微渗漏烃类氧化生成CO2之后，可在近地表与盐类作用形成土壤蚀变碳酸盐，为了进一步对该特殊成因的碳酸盐进行有效判识并确定其蕴含的油气信息，本专利技术提出了一种土壤蚀变碳酸盐的放射性碳同位素分析方法及应用。
[0006]第一方面，本专利技术提出了一种土壤蚀变碳酸盐的放射性碳同位素分析技术，包括
以下步骤：
[0007]S1：将含蚀变碳酸盐的土壤样品在真空干燥环境下，酸解提取CO2；
[0008]S2：将步骤S1得到的CO2进行C
‑
14测定；
[0009]S3：根据步骤S2得到的C
‑
14进行定量和定性分析。
[0010]作为本专利技术的具体实施方式，该分析技术首次将放射性碳14(以下简称C
‑
14)测试应用到油气成因蚀变碳酸盐的识别中。
[0011]作为本专利技术的具体实施方式，由于石油来源的碳和现代碳源在Δ
14
C差异很大(>1000
‰
)，分析不确定度(320
‰
)仅代表该信号的一小部分，因此放射性碳是比稳定碳同位素分析测试更有力的地表油气信息评价技术。
[0012]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1中，所述土壤样品的质量应保证碳酸盐含量大于10mg；限定碳酸盐含量最低值，这是目前质谱仪测试条件决定的，保证C
‑
14有效测试的最低值；碳酸盐含量最大值不限定，装样量不超出质谱仪量程即可。
[0013]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1中，所述真空度为＜10mTorr，所述干燥为低温干燥，优选为30
‑
45℃真空干燥。在实际操作中，低温干燥是为了模拟自然条件中的温度干燥，避免高温产生的影响；干燥至土壤容易破碎至粉末，不粘结即可。
[0014]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1中，所述酸取采用硝酸、盐酸、硫酸中的一种。
[0015]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1中，所述酸取反应为2H
+
+CO
32
‑
＝H2O+CO2↑
。
[0016]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1中，所述酸解提取CO2，为了避免空气中的CO2混入酸解的CO2，优选为在真空环境下进行；具体地，采用气体采样瓶(例如品牌Labco，型号738W)，使用带涡轮和隔膜泵的干式高真空系统，通过双同心针装置的外针将采样瓶抽真空至10mTorr以下。抽真空针头需要涂抹一层薄薄的真空润滑脂，以保持真空环境。
[0017]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S2中，所述C
‑
14的计算公式为
[0018]Δ
14
C＝[(
14
C/
12
C)
样品
/(
14
C/
12
C)
标品
‑
1]×
1000
‰
[0019]其中，Δ
14
C为放射性碳同位素组成，单位：
‰
；
[0020]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S2中，由于
14
C初始量需要借助δ
13
C获得，因此，所述本底
14
C/
12
C需通过稳定同位素组成值(δ
13
C)归一化到
‑
25
‰
进行矫正计算。
[0021]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S3中，所述定性分析为区分步骤S2得到的C
‑
14含量为油气成因和现代土壤碳循环成因。
[0022]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S3中，所述Δ
14
C
蚀变
＝Δ
14
C
油气
×
f
油气
+Δ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤蚀变碳酸盐的放射性碳同位素分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将含蚀变碳酸盐的土壤样品干燥后，在真空干燥环境下，酸解提取CO2；S2：将步骤S1得到的CO2进行C
‑
14测定；S3：根据步骤S2得到的C
‑
14进行定量和/或定性分析。2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述土壤样品的质量足以使得碳酸盐总量大于10mg。3.根据权利要求1或2所述的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述真空度为＜10mTorr；所述干燥为低温干燥，优选为30345℃真空干燥。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用硝酸、盐酸、硫酸中的一种进行酸解提取。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述酸取反应为2H
+
+CO
32
‑
＝H2O+CO2↑
。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的分析方法，其特征在于，所述步骤S2中经C
‑
14测定得到放射性碳同位素组成，其计算公式为Δ
14
C＝[(
14
C/
12
C)
样品
/(
14
C/
12
C)
标品
‑
1]
×
1000
‰
其中，Δ
14
C为放射性碳同位素组成，单位：
‰
。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹雨，王国建，卢丽，朱怀平，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：