Способ определения наличия органических соединений в разбухающих глинистых минералах

 

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.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 и 23/20

ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4 3

С)

lao

1о

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4897832/25 (22) 04.12,90 (46) 23.10.92. Бюл. f4 39 (71) Институт геологии и разработки горючих ископаемых (72) О.В, Сидоренко и С,A. Тарасиков (56) Шаркина Э.В, Строение и свойства органических соединений. — Киев; Наукова думка, 1975, с.б9 — 83. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ

ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В РАЗБУХАЮЩИХ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛАХ (57) Использование: рентгенографические способы исследования кристаллических образований, в частности глинистых минералов, например, при изучении свойств

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 — смектитах, при котором образец растирают в ступке до тонкодисперсного состояния, готовят из него суспензию, затем ориентированный препарат, получают от него рентгеногоамму и по базальным рефлексам более 15 А судят о наличии в смектитах ор Ж,, 1770867 А1 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 10Д и для смектитов и гидрослюда-смектитов и больше 14А для хлорит-смектитов определяют наличие органических соединений в межслоевых промежутках данных глинистых минералов. 1 пр. 1 табл, ганических соединений, Например, комплексы с танниковой кислотой дают рефлексы 15 6 — 19 2 Д, с метанолом и ацитонитрилом 16Я, с молекулами парафинового типа до 23 A.

Недостаток прототипа заключается в том, что рефлексы со значениями от 15 до 18

А не могут однозначно свидетельствовать о наличии в межслоевых промежутках смектита органических молекул, поскольку смектиты, предельно насыщенные молекулами воды, могут также давать рефлексы до 18 А.

Кроме того, прототип не рассматривает комплексы органических молекул и смешансслойных образований.

Целью изобретения является повыше- ние достоверности рентгенографического определения наличия органически> соединений в разбухающих глинистых минералах

1770867 смектитах и смешанослойных образованиях гидрослюда-смектит и хлорит-смектит.

Поставленная цель достигается способом, в котором осуществляется приготовление ориентированного препарата анализируемого образца, прокаливание его в муфельной печи при 340-360 С в течение

1 ч 50 мин-2 ч 10 мин, съемка на дифрактомФре сразу после прокаливания неостывшего препарата и анализ значений первых базальных .рефлексов разбухающих глинистых минералов. при этом значения более

10 А для смектитов и гидрослюда-смектитов и более 14 A 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 воды, 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 муфельнай печи ориентированных препаратов исходных (с молекулами воды в 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 I ч 50 мин-2 ч 10 мин и 340 — 360 С (см. таблицу), Они являются наиболее низкими, при которых вода полностью удаляется из меж слое вых 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, гидрослк да-смектита 10.0 А, хлоритсмектита 12,5 А, Последнее значение отражает соотношение компонентов 1:1 в данном смешанаслойном образовании, примерно равное (10 + 14.2)/2. Аналогичные межпласкостные расстояния в структурах этих минералов, насыщенных глицерином, после такой же обработки увеличены для смектита до 13.4 А, хлорит-смектита до 14.5 А, гидрослюда-смектита до 11.2

A.

Причем съемку рентгенограмм необходимо производить сразу после прокаливания образцов (в теплом состоянии). поскольку разбухающие глинистые минераступке до тонкодисперсного состояния, готовят.из него водную суспензию; затем ориентированный препарат.

Этот препарат прокаливают в муфельной печи при температуре 340 †3"С в течение 1 ч 50 мин-2 ч 10 мин.

Сразу после этого, не давая остыть, препарат помещают в дифрактометр и и раизво40 дят сьемку на отражение

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

В качестве примера можно рассмотреть анализ образца из скважины Тенгиз 24 (Npgp = 20). На рентгенограммах ат исходного образца присутствуют рефлексы 26, 11.6

А и после обработки глицерином 34, 9.3 А, Эти величины указывают ма смешанаслой55 ный гидрослюда-смектитоеый состав минерала. После прокаливания исходного образца при 350 С в течение 2 часов на рентгенограмме возник первый базальный рефлекс 11,0 А. который свидетельствует о наличии в межслоевых промежутках даннолы могут поглощать воду из воздуха. При отклонении от предлагаемых условий испытания получаемые результаты будут недостоверными. Так, например, после

5 прокаливания при 200 С из смектита в исходном состоянии молекулы воды удаляются не полностью (остается один слой, d-12,3 A), что ошибочно указывает на присутствие в межслоевых промежутках их струк10 тур молекул органических веществ, а при

500ОС из гидрослюды-смектита, насыщенного глицерином, полностью удаляются молекулы глицерина(д = 10.0 А), что ошибочно свидетельствует об отсутствии глицерина в

15 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

20 ошибочно. указывает на присутствие в минерапе глицерина, Таким образом, признакам наличия органических молекул в межслоевых промежутках разбухающих глинистых минералов

25 могут служить значения первых базальных рефлексов в случае смектитов и гидрослюда-смектитов больше 10 А и s случае хлоритсмектитов больше 14 А. полученные после прокаливания образцов при 340 — 360 С в те30 чение 1 ч 50 мин — 2 ч 10 мин и съемки рентгенограмм сразу после этого.

Способ реализуется следующим образом.

Анализируемый образец растирают в

1770867 о

Значение д (A) диагностических рефлексов

Ф .,См) т (C r) т т с (Xn-См)т (Хл-См+Г)т (ГСл-Сд)т (rCn-См+Г)т (ГСл-См)х (Гсл-C+Г)x

16,2

14,6

13,5

14 3

200 12 3

300 11,4

330 10,3

340 1ю,ю

350 9,9

360 9,9

370 9,9

400 9,9

500

11,5

17,7

l4,0

13,8

1.3,6

13,5

13 4

12 5

10,4

iO,0

11 5

11.3

11,2

ll 0

10 3

1011

10,0

1о,4

10,0

10i0

1О,и

10,0

10,0

lO,0

15 0

14,6

14 5

1",5

l3,8

12,8

12,9

12,5

12 5

12,4

12,4

l2,3

l1,8

11,5

11,4

11,1

10,9

10,9 о

П р и м е ч а н и е. П - препарат, т С - температура прокаливания, См - смектит, Хл-См - хлорит-смектит, ГСл-Ct1 гидрослвда"смектит, à — глицерин, т - теплый препарат, x " холодный препарат

Составитель О.Сидоренко

Техред M.Mîðãeíòàë Корректор И.Шмакова

Редактор Т,Иванова

Заказ 3738 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производстленно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 го минерала органических молекул, Другим примером обнаружения органического ве-: щества в гидрослюде-смектите может служить образец 23 иэ той же скважины. На рентгенограммах от исходного образца на- 5 блюдается рефлекс около 12 А и после испытания в предлагаемом режиме 11.1 А.

Примером отсутствия органических молекул в гидрослюде-смектите является образец иэ скважины Пионерская 1 1йовр = 15), В 10 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 мине- 15 репа из данного образца только молекул воды, . Преимуществом данного способа по сравнению с описанным выше является то, что он с помощью рентгенографического 20 метода позволяет наиболее достоверно определять наличие органических соединений в межслоевых промежутках разбухающих глинистых минералов различного состава.

Это дает воэможность раскрывать законо- 25 мерности взаимодействия органического и глинистого вещества осадочных толщ в процессе 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 базальйых рефлексов присутствия органических соединений, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения, перед рентгенографированием 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 гидрослюдв-смвктитов и больше 14 А для хлорит-смектитов судят о наличии органических соединений в данных глинистых минералах.