Analiza porównawcza metod badania zawartości siarki w rdzeniach wiertniczych, węglu i ropach naftowych

• Autorzy: Matyasik Irena , Zapała Marek , Kierat Maria , Wciślak Agnieszka

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.07.03

Warianty tytułu

EN

Comparison of sulfur determination methods based on drilling cores, coal and petroleum samples

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było dobranie i zwalidowanie optymalnej metody analizy zawartości siarki w rdzeniach wiertniczych, w tym pochodzących z pokładów węgla. Ponadto badania zostały przeprowadzone dla rop naftowych. W ramach pracy porównano wyniki badań zawartości siarki metodą analizy elementarnej w dwóch analizatorach: w analizatorze elementarnym EA 1108, który daje możliwość spalania próbek w temperaturze do 1080°C, co nie zawsze jest wystarczające w przypadku próbek geologicznych, oraz w analizatorze Leco CR12 rozbudowanym o moduł do oznaczania siarki, który daje możliwość wykonania analizy w 1350°C. W toku analizy elementarnej następuje przekształcenie siarki wolnej i związanej w dwutlenek siarki SO2, którego zawartość jest mierzona za pomocą różnych detektorów: detektora cieplno-przewodnościowego (TCD) w analizatorze EA 1108 lub detektora podczerwieni w analizatorze Leco CR12. Przed badaniami porównawczymi zwalidowano metodę analizy siarki w analizatorze Leco CR12. Badania porównawcze wykonano dla próbek skalnych, dla węgli i dla rop naftowych oraz dla kerogenu. W ramach pracy przeprowadzono analizy elementarne zawartości siarki dla 23 próbek węgla, 22 próbek skał, 5 próbek kerogenu wydzielonego z tych skał oraz dla 9 rop naftowych. Badane próbki węgla i materiału skalnego pochodziły z rdzeni wiertniczych z otworów poszukiwawczych. Wykazano zgodność stosowanych metod dla kerogenu i dla węgli o zawartości siarki powyżej 0,75% w/w oraz dla rop powyżej 0,3% zawartości siarki. Dużo gorszą zgodność uzyskano dla materiału skalnego z rdzeni wiertniczych, charakteryzującego się dyspersją materii organicznej. Dla próbek o niskiej zawartości siarki bardziej wiarygodnych wyników dostarczają oznaczenia wykonane w analizatorze EA 1108. W przypadku ośrodków o dużej dyspersji substancji organicznej, takich jak warstwy istebniańskie, bardziej wiarygodne są wyniki oznaczeń w analizatorze Leco CR12, ze względu na wielkość próbki analitycznej.

EN

The purpose of the work was to select and validate the optimal method for analyzing sulfur content in drilling cores, including those from coal seams. In addition, research was done for petroleum. As part of the work, the results of sulfur content testing were compared by means of elemental analysis in 2 analyzers: in the EA 1108 elemental analyzer, which gives the possibility of burning samples at temperatures up to 1080°C, which is not always sufficient for geological samples, and in the Leco CR12 analyzer expanded with a module for determination of sulfur, which gives the opportunity to perform the analysis at 1350°C. In the course of elemental analysis, free and bound sulfur is transformed into sulfur dioxide SO2, the content of which is measured by means of various detectors: the thermal conductivity detector (TCD) in the EA 1108 analyzer, or the infrared detector in the Leco CR 12 analyzer. Before the comparative tests, the method of sulfur analysis in the Leco CR 12 analyzer was validated. Comparative studies were carried out for rock samples, for coals, for petroleum and for kerogen. As part of the work, elemental analyses of sulfur content were carried out for 23 coal samples, 22 rock samples, 5 kerogen samples separated from these rocks and for 9 petroleum samples. Tested coal and rock material samples came from drill cores from exploratory wells. The methods used for kerogen and for coals with sulfur content over 0.75 wt % have been shown to be compatible. For oils, compatibility was observed above 0.3% sulfur content. Much worse compliance was obtained for rock matter from drilling cores, characterized by dispersion of organic matter. For samples with low sulfur content, determinations in the EA 1108 analyzer provide more reliable results. For media with a high dispersion of organic matter, such as Istebna Beds, the results of determinations in the Leco CR12 analyzer are more reliable due to the size of the analytical sample.

Słowa kluczowe

PL

siarka; skała; węgiel; ropa naftowa; analiza elementarna; kerogen

EN

sulfur; rock; coal; crude oil; elemental analysis; kerogen

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 7
• Strony: 449--456
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Matyasik Irena

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Zapała Marek

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Kierat Maria

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Wciślak Agnieszka

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Amrani A., Aizenshtat Z., 2003. Mechanisms of sulfur introduction chemically controlled: δ34S imprint. [W:] Proceedings. 21st IMOG Meeting, Krakow, Poland, Abstracts: 39–40.
• Cai C., Worden R.H., Bottrell S.H., Wang L., Yang C., 2003. Thermochemical sulphate reduction and the generation of hydrogen sulphide and thiols (mercaptans) in Triassic carbonate reservoirs from the Sichuan Basin, China. Chemical Geology, 202: 39–57.
• Goldstein T.P., Aizenshtat Z., 1994. Thermochemical sulfate reduction a review. Journal of Thermal Analysis, 42: 241–290.
• Kijewski P., Czechowski F., Raczyński P., 2014. Związki siarkowe w anhydrycie bitumicznym z OG „Sieroszowice” w świetle badań petrograficznych i geochemicznych. CUPRUM – Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud, 71, 2: 17–42.
• Kok M.D., Schouten S., Sinninghe Damsté J.S., 2000. Formation of insoluble, nonhydrolyzable, sulfur-rich macromolecules via incorporation of inorganic sulfur species into algal carbohydrates. Geochimica et Cosmochimica Acta, 64(15): 2689–2699. DOI: 10.1016/S0016-7037(00)00382-3.
• Konieczko P., Namieśnik J. (red.), 2007. Ocena i kontrola jakości wyników pomiarów analitycznych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa. ISBN 978-83-204-3631-0.
• Koopmans M.P., de Leeuw J.W., Lewan M.D., Sinninghe Damsté J.S., 1996. Impact of dia- and catagenesis on sulphur and oxygen sequestration of biomarkers as revealed by artificial maturation of an immature sedimentary rock. Organic Geochemistry, 25(5–7): 391–426. DOI: 10.1016/S0146-6380(96)00144-1.
• Kotarba M.J., Bilkiewicz E., Hałas S., 2017. Mechanism of generation of hydrogen sulphide, carbon dioxide and hydrocarbon gases from selected petroleum fields of the Zechstein Main Dolomite carbonates of the western part of Polish Southern Permian Basin: isotopic and geological approach. Journal of Petroleum Science and Engineering, 157: 380–391.
• Lewan M.D., Kotarba M.J., Curtis J.B., Więcław D., Kosakowski P., 2006. Oil-generation kinetics for organic facies with Type-II and -IIS kerogen in the Menilite Shales of the Polish Carpathians. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70: 3351–3368. DOI:10.1016/j.gca.2006.04.024.
• Luckge A., Horsfield B., Littke R., Scheeder G., 2002. Organic matter preservation and sulfur uptake in sediments from the continental margin off Pakistan. Organic Geochemistry, 33(4): 477–488. DOI: 10.1016/S0146-6380(01)00171-1.
• Matyasik I., 2009. System naftowy jednostki śląskiej i dukielskiej w rejonie Jasło–Krosno–Sanok. Nafta-Gaz, 3: 201–206.
• Matyasik I., Spunda K., Kania M., Wencel K., 2018. Genesis of hydrogen sulfide in carbonate reservoirs. Nafta-Gaz, 9: 627–635. DOI:10.18668/NG.2018.09.01.
• Schouten S., Sinninghe Damsté J., Baas M., Kock-van Dalen A., Kohnen M., de Leeuw J., 1995. Quantitative assessment of mono- and polysulphide-linked carbon skeletons in sulphur-rich macromolecular aggregates present in bitumens and oils. Organic Geochemistry, 23(8): 765–775. DOI: 10.1016/0146-6380(95)00055-J.
• Spunda K., Matyasik I., 2019. Geochemiczna charakterystyka próbek z warstw istebniańskich jako skał potencjalnie macierzystych. NaftaGaz, 3: 139–149. DOI: 10.18668/NG.2019.03.02.
• Ziemianin K., Brzuszek P., Słoczyński T., Jankowski L., 2015. Dispersed organic matter in shales from Menilite Beds within Polish Outer Carpathians – preliminary diagnosis. Nafta-Gaz, 9: 615–623.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).