气相色谱-热转换-同位素比值质谱法测定单体氢同位素稳定性的影响因素分析

采用气相色谱-热转换-同位素比值质谱法（GC-TC-IRMS）测定有机单体化合物氢同位素。实验中每测5个样品,需要测定1个实验室工作标样（正构烷烃C₂₁、C₂₅、C₂₇、C₂₉、C₃₁及C₃₃）。通过逾4个月跟踪分析近1100个样品发现,采用GC-TC-IRMS法测定单体氢同位素时,从使用一个新的裂解管开始,实验室工作标样中不同碳数正构烷烃达到长期稳定状态所需的时间有所差异,C₂₁正构烷烃达到稳定状态最快。实验表明,严格控制仪器测试条件,选用优质材料裂解管,样品气相色谱图干净、目标化合物峰分离良好,是保证GC-TC-IRMS测定有机单体氢同位素结果准确、稳定的重要条件。     

氢同位素低温吸附分离的平衡吸附模型

1 INTRODUCTION Hydrogen isotope separation has been the com- mon concern for many years, for pure deuterium can be used as a fuel of the nuclear fusion reactor or as a tracer in medical cure, chemical reaction and geo- graphic research. Several methods such as chemical exchange, cryogenic distillation, laser, and thermal diffusion are applied for separating the hydrogen iso- topes, but these methods require great invest and en- ergy consumption. Therefore, other alternative meth- ods need …     

川西北地区中坝气田雷口坡组天然气地球化学特征及气源探讨

中坝气田位于川西气区北部,主要产层为上三叠统须家河组二段和中三叠统雷口坡组三段,但其雷口坡组三段气藏的气源目前还没有定论。基于此,全面分析了中坝气田雷口坡组天然气组分和碳、氢同位素组成,并选取中坝气田须家河组煤成气、河湾场气田二叠系茅口组和长兴组以及三叠系飞仙关组油型气、川东北飞仙关组油型气与之进行对比。中坝气田雷口坡组天然气总体显示干气特征,干燥系数大都在0.97附近,H2S和CO2含量较高。中坝气田雷口坡组天然气中烷烃气碳、氢同位素组成与中坝须家河组、河湾场气田及川东北飞仙关组天然气的同位素组成都有明显差异,乙烷碳同位素组成较河湾场气田、川东北飞仙关组天然气重,而甲烷碳同位素组成较川东北飞仙关组天然气轻。甲烷氢同位素值在-140‰左右,比川东北飞仙关组油型气普遍低约20‰,而高于中坝须家河组煤成气约30‰。综合天然气组分,碳、氢同位素及轻烃和汞的特征分析认为中坝气田雷口坡组天然气以二叠系油型气为主,混有部分须家河组煤成气,且受TSR作用改造。     

威远地区页岩气与常规天然气地球化学特征对比

威远地区不仅较早发现了大型整装常规气田,也是我国最早的页岩气先导试验区之一。根据威远地区5口井8个井次的井口气组分和碳、氢同位素分析,研究了该区龙马溪组和筇竹寺组页岩气的主要地球化学特征。威远地区页岩气烷烃气的含量高达98.47%,不含H₂S,甲烷平均含量为98.01%,是典型的干气|页岩气碳、氢同位素特征与北美地区高成熟、过成熟页岩气相似,均表现为同位素倒转。通过页岩气和常规气地球化学特征的对比,认为页岩气和常规气在6个方面存在差异：①常规气含H₂S|②常规气CO₂、N₂等非烃组分更多|③常规气CO₂包含有机成因和无机成因,页岩气CO₂为无机成因;④常规气组分湿度更低,甲烷碳同位素值更高;⑤页岩气碳、氢同位素倒转,常规气主力产层震旦系不倒转,二叠系碳同位素倒转,寒武系部分井倒转,部分井正序;⑥各个产层δ¹³C₂值差异非常大,页岩气异常低。水溶脱气、TSR、N₂运移能力以及早期烃类的保存条件是造成差异的主要原因,高热演化程度和较封闭体系下的混合作用是造成同位素倒转的主要原因。     

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在油气成因理论研究以及新型能源的研制和开发领域中,氢气都占有极其重要的地位。在含油气盆地、构造活动带、地热区和火山岩区都已经发现富含氢气的天然气藏。研究表明,这些天然气中氢气含量极不均一,而且其同位素D值远远高出一般天然气中烷烃的氢同位素D值;这些氢气主要来源于幔源氢气、高温下H₂S或CH₄的分解、水岩反应和水在辐射作用下的分解等。由于其较强的还原性,深部的氢气在上升的过程中也可以与盆地的流体或岩石发生反应,促进烃源岩生烃或者改善已形成油气的品质。氢气也可以作为工业原料或新型燃料直接应用。     

D83702 关于山川地热电站地热水源和地下行为的地球化学考查

位于日本九州南部的山川地热电站于1995年开始运行。从此，每隔半年就收集生产井地热流体样品作物理和化学性质、地热流体的焓与氯含量之间的关系及氢同位素与氧同位素比值等分析。该热田的地热流体是来自深处的高焓原生水和浅层低焓热水的混合物。     

天然气氢同位素分析及应用

气相色谱—高温裂解—质谱在线分析方法可用于测定天然气氢同位素组成.通过实验优选了质谱仪离子源参数和色谱工作条件,探讨了H₃⁺因子、色谱柱流速、涂碳等因素对分析结果的影响.参考标准气连续多次测定结果表明天然气氢同位素在线分析具有良好的重现性.应用该方法分析了四川盆地部分天然气样品.依据天然气单体氢同位素组成的差异,结合已知地质文献资料进一步验证了川西侏罗系浅层气藏为高成熟或过成熟陆相煤成气天然气藏,川东地区气藏甲烷氢同位素大于-135‰,明显重于川西地区,反映典型的海相成因天然气特征.     

氢同位素的交换与置换

固体表面吸附的氢同位素具有自发与气相氢同位素交换并达到某种程度平衡的性质,这种交换作用在金属氢化物表面同样存在.由于金属氢化物体系一般具有氢同位素效应,使得交换平衡时气-固相间的同位素丰度发生变化.利用这种性质可以进行金属氢化物柱内氢同位素间的置换,实现工程方面的应用.     

碳基吸附剂以氢同位素的吸附行为研究（Ⅱ）

研究了液氮温度下活性炭（AC）、碳分子筛（601）和碳纳米纤维（CNF）对H2、D2的吸附等温线，采用2种Langmuir模型对它们吸附H2、D2的等温线进行了理论计算。研究结果表明：在液氮温度下，3种碳基吸附剂对氢同位素的吸附等温线遵从Langmuir单分子层吸附模型，符合按活性点分类的定点吸附机制；吸附等温线可用Langmuir多项式理论模型进行准确计算。     

吐哈盆地台北凹陷天然气地球化学特征及成因分析

根据天然气组分组成及碳、氢同位素特征,分析了吐哈盆地台北凹陷天然气的地球化学特征、成因及来源.研究区烃类气体以甲烷为主,主要分布在60％～80％之间,重烃气(C2+)含量较高,集中在20％～40％之间,天然气干燥系数(C1/C1-5)变化较大,集中在60％～80％之间,为典型的湿气;非烃气体总体含量低,主要为N2和CO2,其中雁木西地区较高含量的N2主要来源于大气氮.天然气δ13C1值偏低,集中在－41‰～－39‰之间,δ13C2值大于－29‰,主频率为－28％～－26‰,δ13 C3值、δ13nC4值集中在－26‰～－24‰之间,表明台北凹陷天然气主要为煤成气.天然气δD1值分布在－239.6‰～－111.8‰之间,主频率为－240‰～－230‰,表明研究区气源母质主要形成于陆相淡水沉积环境,且天然气成熟度不高.雁木西油田部分样品天然气湿度较大且碳、氢同位素发生倒转,主要是生物降解作用所致.天然气主要处于未熟 低熟阶段(Ro≤0.8％),气源对比表明,台北凹陷天然气主要来源于中侏罗统西山窑组未熟—低熟烃源岩,其次为下侏罗统八道湾组成熟烃源岩.