Способ определения наличия органических соединений в разбухающих глинистых минералах Советский патент 1992 года по МПК G01N23/20 

(/)

С

Использование: рентгенографические способы исследования кристаллических образований, в частности глинистых минералов, например, при изучении свойств осадочных пород, формирующих резервуары нефти и газа, катагенеза природного органического вещества в углеводороды во взаимодействии с глинистым веществом. Сущность изобретения: готовят ориентированный препарат образца из суспензии. Прокаливают его в течение 1 ч 50 мин-2 ч 10 мин при 340-360°С. Снимают. Проводят съемку образца на дифрактометре на отражение непосредственно после прокаливания. В результате анализа рентгенограмм по значениям рефлексов больше юА и для смектитов гидрослюда-смектитов и больше 14А для хлорит-смектитов определяют наличие органических соединений в межслоевых промежутках данных глинистых минералов. 1 пр. 1 табл.

Изобретение относится к рентгенографическим способам исследования кристаллических образований, в частности глинистых минералов, и может быть использовано при изучении свойств осадочных пород, формирующих резервуары нефти и газа, катагенеза природного органического вещества в углеводороды во взаимодействии с глинистым веществом.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ определения органических соединений в разбухающих глинистых минералах - смек- титах, при котором образец растирают в ступке до тонкодисперсного состояния, готовят из него суспензию, затем ориентированный препарат, получают от него рентгенограмму и по базальным рефлексам более 15 А судят о наличии в смектитах органических соединений. Например, комплексы с тайниковой кислотой дают рефлексы 15.6-19.2 Д, с метанолом и ацитонитрилом 16 X с молекулами парафинового типа до 23 А.

Недостаток прототипа заключается в том, что рефлексы со значениями от 15 до 18 А не могут однозначно свидетельствовать о наличии в межслоевых промежутках смекти- та органических молекул, поскольку смекти- ты, предельно насыщенные молекулами воды, могут также давать рефлексы до 18 А. Кроме того, прототип не рассматривает комплексы органических молекул и смгшанос- лойных образований.

Целью изобретения является повыше- ние достоверности рентгенографического определения наличия органически) соеди нений в разбухающих глинистых минералах

V|

-ч о

00

3

смектитах и смешанослойных образованиях гидрослюдэ-смектит и хлорит-смектит.

Поставленная цель достигается способом, в котором осуществляется приготовление ориентированного препарата анализируемого образца, прокаливание его в муфельной печи при Э 40-360°С в течение 1 ч 50 мин-2 ч 10 мин, съемка на дифракто- мётре сразу после прокаливания неостывшего препарата и анализ значений первых баз альных .рефлексов разбухающих глинистых минералов, при этом значения более 10 А для смектитов и гидрослюда-смекти- тов и более 14 А для хлорит-смектитов указывают на наличие в межслоевых промежутках этих минералов органических молекул.

Способ основан на свойстве разбухающих глинистых минералов более прочно удерживать в межслоевых промежутках молекулы некоторых органических веществ, чем аоды. Группа этих веществ включает органические соединения, способные замещать молекулы воды в анализируемых минералах, К ним относятся высоко полярные органические молекулы. Испытанием этого свойства служило прокаливание в муфельной печи ориентированных препаратов исходных (с молекулами воды а межслоевых промежутках минералов) и насыщенных глицерином образцов. Глицерин использовался в качестве представителя указанных органических веществ. При этом испытании необходимо было подобрать оптимальные время и температуру. Оптимальными значениями этих параметров оказались соответственно 1 ч 50 мин-2 ч 10 мин и 340-360°С (см. таблицу). Они являются наиболее низкими, при которых вода полностью удаляется из межслоевых промежутков разбухающих глинистых минералов, а молекулы органического вещества еще удерживаются в них. Об этом свидетельствуют значения базальных межплоскостных расстояний d для исходных образцов смектита 9.9 А, гидрослюда-смектита 10.0 А, хлорит- смектитэ 12.5 А. Последнее значение отражает соотношение компонентов 1:1 в данном смешанослойном образовании, примерно равное (10 + 14.2)/2. Аналогичные межплоскостные расстояния в структурах этих минералов, насыщенных глицерином, после такой же обработки увеличены для смектита до 13 4 А. хлорит-смек- тита до 14.5 А. гидрослюда-смектита до 11.2 Д.

Причем съемку рентгенограмм необходимо производить сразу после прокаливания образцов (в теплом состоянии), поскольку разбухающие глинистые минералы могут поглощать воду из воздуха. При отклонении от предлагаемых условий испытания получаемые результаты будут недостоверными. Так. например, после

прокаливания при 200°С из смектита в исходном состоянии молекулы воды удаляются не полностью (остается один слой, d m 12.3 А), что ошибочно указывает на присутствие в межслоевых промежутках их структур молекул органических веществ, а при 500°С из гидрослюды-смектита, насыщенного глицерином, полностью удаляются молекулы глицерина (d 10.0 А), что ошибочно свидетельствует об отсутствии глицерина в

образце. Кроме того, после прокаливания при 350°С, выдерживания на воздухе около суток гидрослюды-смектита в исходном состоянии и съемки холодного препарата значение d увеличивается до 10,9 А, что

ошибочно указывает на присутствие в минерале глицерина.

Таким образом, признаком наличия органических молекул в межслоевых промежутках разбухающих глинистых минералов

могут служить значения первых базальных рефлексов в случае смектитов и гидрослю- да-смектитов больше 10 Д и в случае хлорит- смектитов больше 14 Д. полученные после прокаливания образцов при 340-360°С в течение 1 ч 50 мин-2 ч 10 мин и съемки рентгенограмм сразу после этого.

Способ реализуется следующим образом.

Анализируемый образец растирают в

ступке до тонкодисперсного состояния, готовят из него водную суспензию, затем ориентированный препарат.

Этот препарат прокаливают в муфельной печи при температуре 340-360°С в течение 1 ч 50 мин-2 ч 10 мин.

Сразу после этого, не давая остыть, препарат помещают в дифрактометр и производят сьемку на отражение.

По значениям первых базальных рефлексов определяют наличие или отсутствие молекул органических соединений в межслоевых промежутках разбухающих глинистых минералов.

В качестве примера можно рассмотреть

анализ образца из скважины Тенгиз 24 „(Мобр 20). На рентгенограммах от исходного образца присутствуют рефлексы 26. 11.6 А и после обработки глицерином 3-4, 9.3 Д. Эти величины указывают на смешанослойный гидрослюда-смектитовый состав минерала. После прокал ивания исходного образца при 350°С в течение 2 м.эсов на рентгенограмме возник первый бэзальный рефлекс 11,0 А. который свидетельствует о

наличии в межслоевых промежутках данного минерала органических молекул. Другим примером обнаружения органического вещества в гид росл юде-смектите может служить образец 23 из той же скважины. На рентгенограммах от исходного образца наблюдается рефлекс около 12 А и после испытания в предлагаемом режиме 11.1 А. Примером отсутствия органических молекул в гидрослюде-смектите является образец из скважины Пионерская 1 (Мобр - 15), В исходном состоянии он дает рефлексы 25.9 и 11.2 А, а после прокаливания при 350°С в течение 2 часов появляется рефлекс 10,0 А. Это свидетельствует о нахождении в межслоевых промежутках разбухающего минерала из данного образца только молекул воды.

Преимуществом данного способа по срабнению с описанным выше является то, что он с помощью рентгенографического метода позволяет наиболее достоверно определять наличие органических соединений 6 межслоевых промежутках разбухающих глинистых минералов различного состава. Это дает возможность раскрывать закономерности взаимодействия органического и глинистого вещества осадочных толщ в проЗначение d (А) диагностических рефлексов

цессе генерации углеводородов и формирования залежей нефти и газа, что может способствовать повышению эффективности и, следовательно, экономичности поисковых

работ на эти полезные ископаемые. Формула изобретения Способ определения наличия органических соединений в разбухающих глинистых минералах, включающий приготовление

ориентированного препарата образца из суспензии и последующий рентгенографический анализ с определением по значениям межкоплоскостных расстояний базальных рефлексов присутствия органических соединений, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения, перед рентгеногрзфировани- ем препарат образца прокаливают при температуре 340-360°С в течение 1 ч 50 мин-2

ч 10 мин, после чего неостывший препарат рентгенографируют и по наличию базальных рефлексов с межплоскостными расстояниями больше 10 А для смектитов и гидрослюда-смектитов и больше 14 А для

хлорит-смектитов судят о наличии органических соединений в данных глинистых минералах.