色谱操作对油气地势的影响范文

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作者：吴高奎杨洋张文哲白小虎单位：中国地质大学能源学院

高效液相色谱法在油气地质中的应用现状

1在油藏地球化学勘探上的应用

地球化学于1933年被列入油气勘探行业，至今化探方法已有了长足的发展。化探分析要求勘探速度快、勘探成本低、数据采集、处理误差小。而HPLC则完全具有高速、高效，高灵敏度这些特点。目前，在油气化探中，不少国内外工作者利用HPLC技术，不经萃取分离而对地质样品中的微量芳香化合物进行直接测定，并收到了较好效果。利用液相色谱分析技术，对油页岩、含油砂岩、现代沉积进行测定，对比其液相色谱图，可知：极性芳香化合物在油页岩中含量丰富，在含油砂岩中含量贫瘠。芳烃物质的丰度决定着砂岩的含油性。现代沉积中的含水砂岩，芳烃物质丰度较低，几乎不具有含油性。图为油页岩、含油砂岩、现代沉积的液相色谱图。

另外，储层之上拥有力度较好、封闭性较好的盖层进行封闭(比如粘土、泥灰岩、页岩、盐岩)是油气藏形成的必要要素之一。一般情况下，由于芳烃化合物的分子直径大，好的盖层能够对其运移起到良好的阻隔作用。所以，对上覆地层中芳烃化合物进行丰度测定，可以反映出盖层封闭性能力的高低。从这一角度而言，利用HPLC分析地质样品中芳香化合物的分子信息，可较好地进一步探讨油气化勘探中常见的一些基本问题，这对油气勘探工作无疑具有重要意义。

2在油气化学组成分析上的应用

石油中，含有许多热稳定性差、相对分子质量大、难以挥发而极性不同的生物性标识化合物，如芳香化合物、甾萜烷、卟啉等。生物标识化合物是由C、H和其他元素组成的复杂而特殊结构的有机化合物，其来源于原始生物母质，记录有特殊分子结构信息。利用高效液相色谱法对该类有机物进行测定分析，可有助于了解油气的化学组成。

3在油气源对比上的应用

油气源对比的实质为运用有机地球化学的基本原理，合理选择对比参数来研究油气和源岩的各自特殊性，以分析彼此亲缘关系。其中指纹对比法，是常用的方法之一。指纹对比法，具体是分别把油气和可能烃源岩相关的轻烃色谱图、原油饱和烃色谱图、甾烷和萜烷的色谱图等，直接进行指纹对比。而高效液相色谱分析技术通过高效液相色谱仪等，可对该类化学指纹进行相关研究。原油的物理性质与化学组成信息和人的指纹一样具有与生俱来的唯一性，这些独一无二的特征被称为“油指纹”。利用高效液相色谱技术，通过高效液相色谱仪等可对不同油种的化学指纹进行相关研究，对鉴别油种具有十分重要的意义。在开发过程中可以快速判断溢油点，也能为打击原油走私、偷运提供最直接的证据。

4在烃源岩评价上的应用

烃源岩是控制油气藏形成与分布的关键性因素之一。确定有效烃源岩是含油气系统的基础。烃源岩评价主体上包括两大方面：烃源岩的地球化学特征评价和烃源岩的生烃能力评价。

烃源岩的地球化学特征评价主要是评价有机质的丰度、类型和成熟度。烃源岩的生烃能力评价主要是评价生烃强度、生烃量和排烃强度等。利用高效液相色普法测定氯仿沥青“A”和总经含量，可反映有机质的丰度。目前测定岩石样品中微量元素的两种HPLC技术以前已经开展，表明高效液相色谱法可用以对烃源岩的微量元素等加以分析。有机质成熟度由低到高，其有机物成分将相应发生规律性变化，如随有机质成熟度增加，CPI、OEP、R29的数值越来越接近于1，并趋于稳定。用高效液相色谱法对不同演化阶段的有机质进行色谱分析对比，据其色谱差异，可反映有机质的成熟度或干酪根的类型，据此进一步可对烃源岩的生烃能力进行一定程度上的评价。

高效液相色谱法在油气地质上应用的尚存不足

1柱外效应

在从进样到检测器之间，除了柱子以外的任何死空间中，例如进样器、柱接头、连接管和检测池等，如果流动相的流型有变化，被分离物质的任何扩散和滞留都会显著地导致色谱峰的加宽，柱效率降低。

2成本高、易污染、部分过程复杂

HPLC的流动相为多种溶剂，目前对这些溶剂进行分析时所需成本相对气相色谱法而言较高，且存在一定的环境污染。另外，HPLC的梯度洗脱操作过程，明显复杂于气相色谱。

3通用型检测器匮乏

目前，适用于气相色谱法的通用型检测器已较为普及，而HPLC则依旧缺少相应的通用型检测器。但值得一提的是，近年来蒸发激光散射检测器的应用越来越多，有望发展成为适用于HPLC的一种通用型检测器。

4其它不足

对于沸程多样、组成复杂的石油产品，目前必需用毛细管气相色谱法进行分析。HPLC因其高压性特点，也不能代替中、低压柱色谱法，用于分析高压易变质、失活的具有生物活性的生化样品。

HPLC应用于油气地质的发展趋向

1提高分析、分离效率

将HPLC检测仪器和分析方法先进化，调节改变流动相、固定相，引用梯度洗脱柱切换技术可以提高分析、分离效率。梯度洗脱的HPLC，可改变流动相浓度，相比于等度洗脱的HPLC，能够分析更宽极性范围的样品。另外，多柱高效液相色谱法，即多维高效液相色谱法，不仅可以改变固定相种类、键合度、粒柱径、柱长等，还可以改变流动相种类和浓度等。

2进一步发展联用技术、自动化、智能化

进一步发展联用技术、走向自动化、智能化，是高效液相色谱法在油气地质上应用的重要发展动向。目前，HPLC已实现与质谱或核磁共振联用，在解决复杂组成物质的结构分析中，成为强有力的工具。另外，不久前提出的智能多柱高效液相色谱系统，实现了智能化控制。该系统采用切换技术的模块式分离性能，自动把样品分块地切换进不同性质的色谱柱后，再用合适的流动相加以自动洗脱。

3多维液相色谱技术的发展

为解决日益复杂的分析任务，在HPLC中迅速发展了全二维液相色谱技术，如阳离子交换色谱和反相液相色谱联用已在蛋白质组学研究中发挥了重要作用。该项技术也有望运用到油气地质方面。

结论

在气相色谱和液相色谱的基础之上兴起以后，高效液相色谱，发展十分迅猛，目前，其已普及到各科科学领域，应用十分广泛。在油气地质方面，利用该项技术，可加大对油气藏的地化勘探力度，对油气化学组成进行深层次分析，并能进行油气源对比和烃源岩评价。但我们也要积极地发现将HPLC应用于油气地质领域时尚存的不足之处，从而进一步优化其结构和操作流程，让其更好地服务于油气地质工作。