Sprawozdanie z zajęd laboratoryjnych z Geochemii Naftowej 

 

 

Analiza pirolityczna Rock-Eval

 

 
 
 
 

 

 

 

 

2 

 

1. 

Cel ćwiczeń. 

Celem  ćwiczenia  było  przeprowadzenieanalizypirolitycznej  próbki  skałyprzy  pomocy 
aparatu Rock Eval. Służy on do szybkiej analizy próbek skalnych pod kątem zawartości, 
typu  genetycznego  i  stopnia  przeobrażenia  materii  organicznej.  Metoda  ta  została 
stworzona  przez  ekspertów  z  Francuskiego  Instytutu  Naukowego  pod  przewodnictwem 
J.Espitalie i jest z powodzeniem stosowana w szerokim zakresie  w dziedzinie poszukiwań 
naukowych. Rock Eval bazuje na: prostocie budowy, szybkości i niskiej cenie analizy oraz 
komplementarności uzyskanych wyników. 
 
2. 

Przygotowanie próbki do badań 

Próbka  wykorzystana  w  badaniach  to  fragment  rdzenia  poprzednio  wymytego  wodą, 
osuszonego w temperaturze pokojowej. Rdzeń ten został następnie skruszony do ziaren o 
wymiarach nie przekraczających 2 cm. Z tak przygotowanej próbki pobrana została próba 
reprezentatywna,  którązmielono  do  ziaren  frakcji  nie  przekraczających  0,2  mm.Próbę 
reprezentatywną  wykorzystano  w  badaniach  geochemicznych  w  aparacie  Rock  Eval.  W 
czasie zajęć dysponowaliśmy już gotowymi do analizy próbkami skał. 
 
3. 

Budowa urządzenia do analizy pirolitycznej. 

Analizę  pirolityczną  wykonano  za  pomocą  Aparatu  Rock  Eval  6.  Jest  to  urządzenie 
trójmodułowe. 
Budowa Rock Eval 6: 

 

Moduł  sterujący  (dolny):  moduł  służący  kiedyś  do  kontroli  i  przeprowadzenia 

procesu  analizypirolitycznej,  na  obecną  chwilę  jest  on  już  tylko  przekaźnikiem 
łączącym urządzenie z komputerem, 

 

Moduł TCD (środkowy):moduł służący do pomiaru wartości TOC, mierzy produkty 

spalania przy pomocy detektora, 

 

Moduł analityczny (górny): dokonuje on analizy próbki poprzez wprowadzenie jej 

do pieca pirolitycznego oraz pieca oksydacyjnego. W skład tego modułu wchodzi: 
- zespół pieca pirolitycznego 
- zespół pieca oksydacyjnego 
- detektor płomieniowo-jonizacyjny (FID) 
- katarometr 

 
4. 

Przebieg badania. 

Po  zważeniu  tygla,  który  ważył  1661,3  mg,  umieszczono  w  nimpróbkęskały  o  masie31 
mg.Zamknięty  tygiel  umieszczono  w  szynie  podajnika  próbek.Tygiel  za  pomocą 
automatycznego  podajnika  został  wprowadzony  do  pieca  pirolitycznego.  W  piecu 
pirolitycznym  nastąpiło  spalanie  próbki  w  obecności  gazu  inertnego  (helu). 

3 

 

Analizęrozpoczęto w temperaturze 300

0

C i utrzymywano ją przez około 3 minuty. W tym 

czasie uwalniane były wolne węglowodory zawarte w próbce. Po upływie tego czasu piec 
podgrzewano  do  600

O

C  w  tempie  podstawowego  przyrostu  temperatury  25

o

C/min. 

Strumień gazów uwalnianych w czasie pirolizy kierowanyjest przez dzielnik strumienia do 
detektora  płomieniowo-jonizacyjnego  (FID)  w  celu  wykrycia  węglowodorów  (S

1 

i S

2

) lub 

do  detektora  przewodnictwa  cieplnego  (TCD)  w  celu  pomiaru  CO

2

  powstałego  podczas 

krakingu kerogenu – wartość S

3

.Po zakończani pirolizy próbka została wprowadzona przy 

pomocy  podajnika  automatycznego  do  pieca  oksydacyjnego,  gdzie  przez  około  7  minut  
w  temperaturze  600

o

C  i  atmosferze  powietrza  nastąpiłojej  spalenie.  CO  powstający  

w  czasie  spalania  dopalany  jest  do  czystego  CO

2   

przy  pomocy  katalizatora  w  

postaciCuO.  Całkowity  dwutlenek  węgla  skierowany  był  do  detektora  TCD  w  celu 
oznaczenia jego ilości - wartość S

4

.  

 
5. 

Podstawowe  parametry  i  wskaźniki  otrzymane  podczas  analizy  pirolizy 

Rock Eval: 
 
a) 

Podstawowe parametry (rys.1): 

S

1

- ilość wolnych węglowodorów (ropa, gaz)  w próbce i uwolnionych w trakcie pirolizy 

w temperaturze 300 

O

C wyrażona w [mg/g skały] 

S

2

 - ilość węglowodorów generowanych podczas krakingu stałych części organicznych 

(kerogenu) w temperaturze 300 -600 

O

C - [ mg/g skały]; 

S

3

-  ilość CO

2

 powstałego podczas pirolizy kerogenu [mg CO

2

/g skały]; 

S

4

-  ilość  CO

2

  powstałego  w  czasie  spalania  węgla  rezydualnego  w  temperaturze  600 

O

C [mg CO

2

/g skały]; 

T

max

  –  temperatura  podczas  której  wydziela  się  najwięcej  węglowodorów  podczas 

krakingu  kerogenu  (maksymalna    wartość  piku  S

2

)  [

O

C]  –  wskaźnik  dojrzałości 

substancji organicznej  

 
b) 

Parametry  pomierzone  w  aparacie  pizolitycznym  są  podstawą  do 

obliczenia   wskaźników  wykorzystywanych  do  ilościowej  i  jakościowej  oceny 
substancji   organicznej  zawartej w badanej próbce takich jak: 

 

całkowita zawartość węgla organicznego TOC wyrażona w  [% wag.] liczona, jako 

suma  

wolnych  węglowodorów  (S

1

),  węglowodorów  powstałych  podczas  krakingu 

kerogenu(S

2

) oraz CO

2

 powstałego podczas spalania węgla organicznego (S

4

); 

 

wskaźnik S

2

/S

3

 [mg/g skały]; 

 

wskaźnik produkcyjności (Production Index) liczony jako: 

[PI = S

1

/(S

1

+S

2

)]; 

 

4 

 

An aliza węglowodor ów

czyszc zenie uwaln.

kraking

An aliza CO

2

Analiza CO

2

p odgrzewanie 

       wstępne

S

1

S

2

S

3

S

4

600

300

600

300

0

5

10

15

20

w

yc

h

w

yty

w

an

ie

 

    

    

 C

O

2

Po

dg

rz

ew

an

ie

 

pu

ła

pk

i C

O

2

Po

dg

rz

ew

an

ie

 

pu

ła

pk

i C

O

2

P

IR

O

L

IZ

A

U

TL

E

N

IA

N

IE

Wychwytywanie

          CO

2

Temperatura pieca
Temper atura próbki

utlenianie

czys zczen ie pu łapki CO

2

CZ AS (min)

T

E

M

P

E

R

AT

U

R

A

 (

C

)

o

desorbcja CO

2

desorbcja CO

2

 

wskaźnik wodorowy (Hydrogen Index)  liczony jako: 

[HI=S

2

/TOC(mg HC/g TOC)]; 

 

wskaźnik tlenowy (Oxygen Index) liczony jako: 

[OI =  S

3

/TOC, (mg CO

2

/ g TOC)]. 

 
c) 

Pomierzone  wartości  i  wskaźniki  pozwalają  na  charakterystykę  badanej 

substancji   organicznej ze względu na: 

  ilość substancji organicznej zawartej w próbce 

  typ genetyczny substancji organicznej 

  stopień przeobrażenia substancji organicznej 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.1.Przykładowy wykres ilości uwalnianych węglowodorów w funkcji temperatury   od czasu.