Пиролитическая хроматография на службе у нефтяной геохимии
В одном комплексе мы объединили возможности традиционного метода Rock-Eval© и современных достижений в области пиролитической хроматографии. Многолетний опыт экспериментов позволил нам найти эффективное решение для исследований в области органической геохимии нефти.
О нашем решении
Один инструмент — множество аналитических режимов
Пиролитическая ячейка. Полностью имитирует температурную программу классического анализатора.
Автоподатчик проб. Автоматизирует ввод и удаление тиглей с образцами. Оснащен каруселью на 48 образцов.
EGA-капилляр. Обеспечивает моментальный перенос всех продуктов пиролиза в масс-селективный детектор.
Vent-free адаптер. Позволяет менять конфигурацию хроматографа без вентилирования масс-селективного детектора.
Программное обеспечение для управления комплексом, регистрации и обработки данных.
Пиролитическая ячейка. Полностью имитирует температурную программу классического анализатора.
Автоподатчик проб. Автоматизирует ввод и удаление тиглей с образцами. Оснащен каруселью на 48 образцов.
Хроматографическая колонка. Осуществляет разделение углеводородов в продуктах термодесорбции и пиролиза для определения индивидуального компонентного состава фракций S1 и S2.
Vent-free адаптер. Позволяет менять конфигурацию хроматографа без вентилирования масс-селективного детектора.
Программное обеспечение для управления комплексом, регистрации и обработки данных.
Криоловушка. Накапливает продукты термического разложения образа путем их фокусировки в начальном участке хроматографической колонки. Позволяет добиться превосходной формы хроматографических пиков.
Сосуд Дьюара с жидким азотом. Снабжает криоловушку хладагентом.
Режим выделяющихся газов, или Evolved Gas Analysis (EGA). Пиролитическая ячейка полностью имитирует работу классического пиролитического анализатора горных пород. Образец, помещенный в специальный тигель, нагревается в пиролитической ячейке по аналогичной классическому анализатору температурной программе в атмосфере инертного газа. Углеводороды, выделяющиеся сначала на стадии термодесорбции (фракция S1), а затем во время пиролиза пробы (фракция S2), переносятся газом-носителем в EGA-капилляр, обогреваемый термостатом газового хроматографа (ГХ) и далее регистрируются масс-селективным детектором (МСД) в режиме полного ионного тока.
Количественный расчет проводится по площади интегрированных пиков на EGA-пирограмме с помощью коэффициента отклика детектора, рассчитанного после измерения площади пиков аналогичных продуктов при анализе стандартного образца. Полученная EGA-пирограмма также используется для расчета Tmax и служит основой для дальнейших экспериментов с образцом в других режимах. Например, по специфическим ионам можно обнаружить серосодержащие продукты пиролиза и определить структуру исходных сернистых веществ, а мониторинг иона c m/z 44 даст информацио о количестве органического (S3) и минерального СО2 (S3'), образующегося при пиролизе керогена.
Образец подвергается двухстадийному анализу. Сначала пробу анализируют в режиме термодесорбции с накоплением всех свободно выделившихся продуктов в криоловушке и последующим их хроматографическим разделением, а затем, не вынимая образца из прибора, оператор переходит к стадии пиролиза, также с накоплением и хроматографией всех продуктов термического крекинга органических веществ (ОВ). Такой подход позволяет получить дополнительную информацию об образце, недоступную на традиционных системах. Например, детальный компонентный анализ пика S1 даст информацию о распределении нормальных парафинов, ароматических и изопреноидных соединений. Анализ фракции S1 позволяет без предварительной экстракции количественно извлечь ряд биомаркеров, характеризующих обстановку осадконакопления, литологические условия, зрелость и тип ОВ.
Проведя многоступенчатый анализ состава легких углеводородов (С1-С15) пика S2, исследователь сможет оценить кинетику преобразования ОВ.
Достоинства метода Пиро-ГХ/МС
Точные результаты
Комплекс позволяет получить значения основных параметров (S1, S2, S3 и Тmax) на более высоком уровне точности, чем классический анализатор за один эксперимент и с использованием одного измерительного канала хроматографа.
Простота эксплуатации
Для работы не нужно приобретать дополнительное оборудование - генераторы газов, компрессоры, системы быстрого охлаждения печи. Необходим только газ-носитель (гелий).
Высокая скорость анализа
Время одного измерения не превышает 20 минут. По желанию заказчика измерительный комплекс может быть оснащен системой автоматической подачи образцов. Это сократит время между измерениями и позволит эксплуатировать комплекс в круглосуточном режиме.
Расшифровка фракций S1 и S2
Помимо традиционных показателей, есть возможность анализировать индивидуальный компонентный состав углеводородов любой зоны термического разложения образца, определять биомаркеры и проводить полноценные исследования кинетики преобразования ОВ.
Разумная стоимость
Даже в максимальной комплектации стоимость комплекса, как минимум, в 2 раза меньше стоимости классического пиролизатора горных пород. Затраты на эксплуатацию комплекса, а также стоимость одного измерения тоже снижаются, пропорционально финансовым вложениям в инструментальное оформление данного решения.
Автоматизация (запатентованный подход)
Мы можем организовать двухканальную геометрию анализатора: первый канал с разделением продуктов пиролиза на хроматографической колонке (режим Py-GC/MS), второй канал с прямым детектированием (режим EGA-MS). Переключение между каналами будет осуществляться автоматически при выборе оператором соответствующего метода анализа в ПО.
Функциональность
Хроматографическая часть комплекса может быть использована для анализа других объектов – углеводородные газы, нефть и ее фракции, экстракты из керна, , реагенты для нефтепромысловой химии. При этом демонтаж пиролитической ячейки не потребуется. Также вы сможете использовать пиролитическую ячейку как двустадийный термодесорбер для поиска залежей методом пассивной адсорбции или при мониторинге загрязнения почв углеводородами.
Аттестован и апробирован
Методика прошла успешную аттестацию во Всероссийском научно-исследовательском институте метрологической службы (ФГУП ВНИИМС) и имеет соответствующее свидетельство об аттестации. Данный аналитический комплекс уже эксплуатируется в нескольких отечественных и зарубежных геохимических центрах, которые выполняют как научные исследования, так и коммерческие измерения для ведущих нефтедобывающих компаний.