Глава 1. Подготовка проб к анализу

Перед проведением геохимических исследований требуется проводить подготовку проб к анализам.

Пробоподговка включает в себя экстракцию битумоидов (полученного экстракта) из образцов горных пород и определение группового состава битумоида методом жидкостно-адсорбционной хроматографии, для нефтей проводится только определение группового состава.

Для интенсивности проведения процесса экстракции и обеспечение наиболее полного извлечения экстракта из образца порода предварительно дробится. Измельчение образцов керна проводилось на дисковой мельнице до размера 0,25-0,5 мм.

1. Экстракция битумоидов и определение их содержания в породе.

Битумоиды - это группы соединений, извлекаемые из различных природных объектов (породы, угли) органическими растворителями.

Масла- это наиболее легкая фракция битумоида, растворимая в петролейном эфире и не адсорбирующаяся из этого раствора силикагелем или другим адсорбентом.

Смолы - фракция битумоидов, растворимая в петролейгом эфиреи адсорбируемая из этого раствора силикагелем и другими адсорбентами. Асфальтены - наиболее высокомолекулярная фракция битумоидов (молекулярная масса 1000-8000) , нерастворимая в петролейном эфире.

В России распространена методика последовательного извлечения из породы нейтрального битумоида хлороформом и кислого - спирто-бензолом. Понятия «нейтральный» и «кислый» несколько условны и означают преимущественное содержание соединений без функциональных групп - «нейтральный битумоид» или с функциональными, в основном кислородными (-ОН. -СООН) - «кислый». Битумоид, извлеченный непосредственно из раздробленной породы, принято называть «свободный» битумоид и обозначают буквой «А». Хлороформенный экстракт при этом обозначается аббревиатурой ХБА, а дополнительно последовательно, извлеченный спирто-бензольной смесью - ДСББА. После обработки дебитуминизированной породы 10%-ной HCl, которая растворяет карбонаты, из нерастворимого в соляной кислоте остатка породы можно еще извлечь битумоид, который называют «связанный» и обозначают буквой «С». Например: СББС - связанный битумоид, извлеченный спирто-бензолом. Как правило, в составе битумоида «С» в основном имеются неуглеводородные соединения. Битумоид «А» содержит углеводороды, низкомолекулярные и высокомолекулярные неуглеводородные соединения. Принято делить битумоиды на аналитические группы - масла, смолы, аефальтены, аналогично нефти, хотя в молекулярном составе этих групп полной идентичности нет. Например, масла нефти содержат только одни углеводороды - алкановые, циклоалкановые и моноароматические, а масла битумоидов могут больше чем наполовину состоять из неуглеводородных соединений (спирты, эфиры, альдегиды, кетоны и др.).

Экстракцию битумоида из породы осуществляют в аппаратах: различной конструкции. Наиболее распространены в битуминологической практике экстракторы типа Сокслета или близкие к ним Грэфе-Зайченко, Гейде и др.

Аппарат Сокслета имеет ряд достоинств: растворитель несколько раз автоматически оборачивается в системе; в экстрактор растворитель попадает предварительно охлажденный в холодильнике; температура растворителя в экстракторе не превышает 45°С.

Принцип действия аппарата Сокслета заключается в следующем: пары растворителя из нагреваемой колбы поступают по отводной трубке в обратный холодильник, где охлаждаются и в виде капель стекают в экстрактор, в котором находится порода; растворитель извлекает из нее битумоид. Когда уровень растворителя достигнет колена сифонной трубки, происходит слив его в колбу. В колбе растворитель с извлеченным из породы битумоидом снова кипит и его пары поднимаются в холодильник. Такой цикл экстракции повторяется многократно. Температура в колбе зависит от состава растворителя 61°С - при экстракции хлороформом, 80 ˚С – спирто-бензолом. Экстракцию заканчивают, когда сечение порции растворителя в экстракторе имеет интенсивность свечения в ультрафиолетовых лучах 3-4 балла по шкале В. Н. Фроловской.

Ход анализа

Измельченную породу просеивают через металлическое сито.

Из экстрагированной фильтровальной бумаги делают гильзу, в которую помещают породу для экстракции. На гильзе простым карандашом проставляют номер образца. Пустую гильзу взвешивают на аналитических весах, после чего в нее шпателем насыпают растертую породу.

Гильзу с породой взвешивают на аналитических весах с точностью до 0.01 г. Размер навески выбирают с учетом данных предварительного анализа и данных содержания органического углерода (C_0Pr.). При содержании битумоида в породе около 0,01% следует брать 500 г породы, при - 0,02-0,1% - 200-300 г.

Гильзу с породой помещают в экстрактор, который вставляют в колбу (в колбу надо положить несколько «кипятильников», способствующих равномерному кипению), и заливают в экстрактор растворитель таким образом, чтобы через сифонную трубку в колбу перешло 1,5 слива из экстрактора. Это обеспечивает нахождение в колбе не менее 1/4 ее объема растворителя, в то время когда экстрактор заполняется до уровня сифонной трубки. На колбе стеклографом помечают номер образца и дату начала анализа.

Аппарат укрепляют с помощью штатива в гнезде водяной бани, а сверху перекрывают обратным холодильником на шлифе. Включают нагрев.

Во избежание изменения состава битумоида в процессе экстракции делают сливы через 40 часов от начала экстракции. Для породы с высоким содержанием битумоида, что видно по первой порции экстракта, время сокращается до 8-10 часов.

По окончании экстракции весь растворитель переводят в колбу, и избыток растворителя отгоняют на водяной бане. Объем упаренного раствора не должен превышать 30 - 40 мл. Этот раствор переливают в бюкс или тигель (заранее взвешенный), где остаток растворителя испаряют на воздухе либо в сушильном шкафу при температуре 40°С.

Бюкс с битумоидом несколько раз взвешивают. Когда вес бюкса с битумоидом становится постоянным, рассчитывают вес битумоида и его выход на породу по формуле:

ХБА% = а·100A,

где ХБА - содержание битумоида в породе, %; а - вес битумоида, г; А - навеска породы, взятой на экстракцию, г.