[科普中國]-如何探知頁巖中有機(jī)碳含量？靠它！

頁巖中總有機(jī)碳含量（TOC）反映了含氣頁巖中有機(jī)質(zhì)的多少和生烴潛力大小，是頁巖資源量評價的關(guān)鍵參數(shù)之一。如何準(zhǔn)確測定頁巖中的總有機(jī)碳含量呢？根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，頁巖樣品在去除無機(jī)碳后運(yùn)用碳硫分析儀即可準(zhǔn)確分析出含氣頁巖的總有機(jī)碳含量。

**1.**什么是碳硫分析儀

碳硫分析儀是快速準(zhǔn)確測定樣品中碳和硫含量的專用儀器，在油氣地球化學(xué)測試領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用。該儀器的測試原理是利用CO2和SO2分別在4.26μm和7.4μm處具有較強(qiáng)的特征吸收帶這一特性，根據(jù)朗伯-比爾定律將測量光強(qiáng)度換算成混合氣體中CO2和SO2含量，從而確定被測頁巖樣品中碳和硫的百分含量。

下圖為高頻紅外碳硫分析儀的氣路原理圖（圖1）。

圖片里來源：自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局

氧氣以0.18~0.2 MPa的壓力送入儀器，通過總氧閥經(jīng)凈化爐凈化干燥后分二路供儀器：一路經(jīng)0~3 L/min流量計(jì)調(diào)節(jié)一定期流量后供頂吹氧，清洗過濾網(wǎng)時經(jīng)清洗閥供除塵；一路經(jīng)定值器調(diào)節(jié)供載氣用，使用定值器的目的是使燃燒室內(nèi)保持定壓。動力氣一般采用氮?dú)猓秩愤M(jìn)入儀器：一路經(jīng)壓緊閥將排灰管壓緊；一路通過自動清掃閥供自動清掃裝置清掃石英管；一路通過升降閥供氣缸升降。待測樣品在氧氣氛圍下，通過加熱或高頻感應(yīng)方式充分燃燒；產(chǎn)生的混合氣體，通過脫脂棉除去粉塵、干燥劑除去水份，經(jīng)氣室入口閥進(jìn)入硫池，再經(jīng)0-5 L/min流量計(jì)進(jìn)入碳池，最后經(jīng)0-5 L/min流量計(jì)確定實(shí)際流量后經(jīng)氣室出口閥放空。這便是碳硫分析儀測試時的簡易流程。

**2.**使用碳硫分析儀測定頁巖總有機(jī)碳含量

碳硫分析儀是在新世紀(jì)推出的具有世界領(lǐng)先水平的高技術(shù)分析儀，可以準(zhǔn)確測定頁巖中總有機(jī)碳的含量。其測試過程如下：（1）將碳硫分析儀專用的瓷坩堝放在馬弗爐中在1000℃高溫下煅燒2小時；（2）將頁巖樣品磨碎至粒徑小于0.2mm，稱重后放入處理好的坩堝中，加入1mol/L的鹽酸去除掉樣品中的無機(jī)碳后，用蒸餾水洗至中性；（3）隨后將盛有處理好的頁巖樣品的瓷坩堝放入60~80℃的烘箱內(nèi)，烘干待用；（4）最后將頁巖樣品送入碳硫分析儀上機(jī)檢測，根據(jù)氣體吸收的光強(qiáng)獲得CO2和SO2含量，用兩種氣體中碳元素和硫元素含量除以頁巖樣品的質(zhì)量，即可得到頁巖樣品中總有機(jī)碳的含量。

文：許智超 審核專家：沈斌 專家研究領(lǐng)域：從事油氣地球化學(xué)分析研究工作