ICS 75010 SY E 11 备案号：58701—2017 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T7361—2017 稀有气体分离与组分含量分析 四极杆质谱法 Analysis methodfornoblegas separationand component contents- Quadrupolemass spectrometry 2017-08-01实施 2017-03—28发布 国家能源局 发布 SY/T 7361—2017 目 次 前言· 范围 术语和定义 2 3 方法原理 仪器设备 试剂和材料 5 6 样品采集及处理 7 样品分析测试 8 数据处理 质量要求 9 附录A（资料性附录） 稀有气体分离装置组成示意图 SY/T 7361—2017 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由石油地质勘探专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院廊坊分院天然气地质研究所、中 国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所、中国科学院地质与地球物理研究 所兰州油气资源研究中心、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院石油地质实验研究中心。 本标准主要起草人：王晓波、李剑、李志生、王东良、刘文汇、陶成、腾格尔、于聪、曹春辉。 SY/T 7361—2017 稀有气体分离与组分含量分析 四极杆质谱法 1范围 本标准规定了地质样品中稀有气体分离与He，Ne，Ar，Kr，Xe组分含量测定的方法步骤、数据 处理和质量要求。 本标准适用于包括天然气、地质流体包裹体、岩石、原油和地层水等不同类型地质样品中稀有气 体的分离与He，Ne，Ar，Kr，Xe组分含量的测定。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 稀有气体 noblegases 氮、须、氟、氟、氙五种气体。 3 方法原理 利用错基等吸气材料去除活性气体获得稀有气体送入四极杆质谱进行气体组分定量。 4 仪器设备 4.1 四极杆质谱 质量数范围为1amu~200amu，电子倍增器对*Ar检测灵敏度大于或等于0.18A/mbar。 4.2 天然气中稀有气体分离装置 参见附录A，真空度不低于10-"Pa，静态漏率小于或等于5.0×10-cmSTP."Ar/min。 吸气剂泵 4.3 泵芯Zr-AI合金材质、激活温度为450℃。 岩石高温高真空熔样装置 最高工作温度为2000C，加热炉真空度小于或等于2×10-Pa。 地质流体包裹体球磨粉碎装置 4.5 破碎粒度小于或等于0.1mm，破碎效率大于或等于90%，球磨罐真空度小于或等于10-"Pa。 1 SY/T 7361—2017 4.6 液体样品真空脱气装置 真空度小于或等于1×10-Pa。 5试剂和材料 5.1 锆基 激活湿度为550℃~800℃，激活真空度小于1×10--Pa，工作温度为350℃。 5.2 活性炭 粒径为2mm～4mm，比表面积大于800m/g，水分小于或等于10%，强度大于或等于90% 5.3 液氨杯 容量为0.5L。 5.4稀有气体标准 包括He，Ne，Ar，Kr，Xe的混合组分。 6样品采集及处理 6.1 天然气 选用带双阅的耐高压钢瓶，用并口天然气现场反复冲洗钢瓶4~6次后取气，取样压力不低于 0.5MPa, 6.2 地质流体包惠体 6.2.1 1采集新鲜岩石样品，要求全岩样品重量约200g~500g，拟分析单矿物重量约50g~100g。 6.2.2取新鲜岩样破碎至粒径约0.125mm~1mm大小的颗粒，称取样品约10g~20g装入球磨罐， 记录样品质量。 6.2.3将球磨罐加热至100℃~150℃并抽真空去除样品表面吸附气。当真空达到以10-Pa后，继续 用分子泵抽真空去气1h～2h，真空达到1×10-Pa时关闭球磨罐顶部高真空阀门。 6.2.4将球磨罐装入球磨粉碎装置，在转速为400r/min下球磨粉碎10min后取出球磨罐待分析。 6.3岩石 6.3.1 1采集新鲜岩石样品，样品重量约50g~100g。 6.3.2 2取新鲜岩样破碎至粒径约1mm~3mm大小的颗粒，称取约10g并用锡箔纸包裹，记录样品质 量并编号，将样品装入熔样装置样品盘。 6.3.3启动熔样装置，利用机械泵对外腔抽真空，当真空达到1×10-Pa后，启动分子泵继续轴直至 1 × 10-sPa, 6.3.4转动样品盘使样品落人熔样炉内的钼锅，在100℃~150℃下用机械泵抽真空去除样品表面吸 附的气体及水，当内腔真空达到1×10-Pa时用分子泵、离子泵维续对内腔抽高真空至2×10-*Pa。 6.3.5关闭熔样装置的高真空阀门，升高炉熔样温度至1650℃，加热时间为5min，完成后关闭加热 按钮并将熔样炉降至室温待测。 2 SY/T 7361—2017 6.4液体 6.4.1 取样瓶抽真空至1×10-"Pa，样品采集量不少于100mL。 6.4.2 启动脱气装置，利用机械泵、分子泵对装置抽真空达到小于或等于10"Pa。 6.4.3将装满液体的样品瓶和空取样瓶按空瓶在上、样品瓶在下串接好后连接到脱气装置。打开空瓶 上、下两端密封阀，对腔体及连接处抽真空至1×10*Pa。 6.4.4关闭空瓶两端密封阀、分子泵控制阀门，卸下串联的空瓶和样品瓶，打开样品瓶上端和空瓶 下端的密封阀，液体中气体在真空下脱出并富集于上方的空瓶中。关闭上方样品瓶的密封阅并卸下 待测。 7样品分析测试 7.1 对分离装置各部分抽真空，确保进样管线低真空达到1×10-"Pa，主管线及四极杆质谱的高、超 高真空达到1×10-7Pa：将错基炉升温至800C去气3h左右，降温至350℃备用：活性炭炉升温至 500℃去气2h左右，吸气剂泵升温至500℃去气30min左右，分别降温至室温备用；四极杆质谱检测 管线漏率，"Ar的静态漏率应小于5.0×10-12cm.STP/min。 7.2将待测钢瓶天然气样品通过减压阀与分离装置相连，打开减压阀开关并利用机械泵对连接管线 轴真空20min左右，确保进样管线真空达到1×10-Pa：关闭分离装置进样口处阀门1，打开待测样 品钢瓶阀，平衡60s后关闭钢瓶阀：打开分离装置进样口处阀门1并平衡60s，通过进样微调阅和薄 膜规控制进样压力约300Pa~1000Pa，记录薄膜规的压力读数pP。 7.3关闭分子泵和错基炉的控制阀，打开阀门2将样品送入主管线：打开锆基炉的控制阀，利用错 基炉在350℃工作温度下净化管路内样品气中活性气体60min左右，打开阀门3和吸气剂泵的控制 阅，对样品继续净化10min。 7.4打开阀门4，调出稀有气体组分含量分析程序，输人进样压力P、仪器灵敏度S，运行程序并测 量四杆质语空白，打开压杆阀组件左阅取1.5cm净化的稀有气体，平衡20s后关闭左阀并打开右 闵，平衡20s后测量并记录测量样品信号强度值A。 7.5对地质流体包裘体样品，将处理流程中待分析的球磨罐连接到分离装置，利用机械泵和分子泵 对连接管线抽真空至1×10-Pa，打开球磨罐高真空阀门将样品脱出气引人分离装置，读取并记录其 进样压力P和进样体积V、并按照天然气样品分析方法和步骤对地质流体包裹体样品脱出气进行后续 分析。 7.6对岩石样品，打开熔样装置的高真空阀门，将处理流程中待分析的岩石脱出气导人分离装置、 读取并记录进样压力P和进样体积V、并按照天然气样品分析方法和步骤对岩石样品脱出气进行后续 分析。 7.7对液体样品，将处理流程中待分析的装有脱附气的样品瓶连接到分离装置，利用其机械泵和分 子系对连接管线抽真空至1×10-Pa，打开样品瓶上端密封阀、分离装置进样口高真空阀门及微量进 样阀门，将液体中的脱附气引人分离装置，记录进样压力和进样体积V，按照天然气样品分析方法 和步骤对液体样品脱出气进行后续分析。 8 数据处理 8.1天然气中稀有气体组分含量 8.1.1 天然气样品中稀有气体组分含量实验测量值按公式（1）计算： C天然气周/=A天然气/(S,P天然F） (1) 3 SY/T 7361—2017 式中： 天然气样品中He，Ne，Ar，Kr，Xe组分含量实验测量值： 天然气样品的进样压力，单位为帕斯卡（Pa）： A天然气/ 天然气样品中*He，2Ne，"Ar，"Kr，Xe的离子流信号强度，单位为安培（A）； S,——四极杆质谱对"He，2"Ne，*Ar，*Kr，3Xe的灵敏度，单位为安培/帕斯-卡（A/Pa）： 空气中"He，2Ne，Ar，"Kr，132Xe的丰度系数。 8.1.2四级杆质谱对移有气体组分含量的校正系数K,按公式（2）计算： K,= Ccaj/C J (2) 式中： K一—四级杆质谱对He，Ne，Ar，Kr，Xe组分含量的校正系数： C空气制厂 空气样品中He，Ne，Ar，Kr，Xe组分含量实验测量值： CaU 空气中He，Ne，Ar，Kr，Xe组分含量的国际公认值。 8.1.3 天然气样品中稀有气体组分含量实际值C天然气，按公式（3）计算： C天然气/=C天然*器;/K, (3) 式中： C天然 天然气样品中He，Ne，Ar、Kr，Xe组分含量实际值： K,一一四级杆质谱对He，Ne，Ar，Kr，Xe组分含量的校正系数。 8.2非气态样品中稀有气体组分含量 8.2.1 脱出气中稀有气体组分含量实际值按公式（1)、公式（2)、公式（3）计算。 8.2.2 非气态样品中稀有气体组分含量值实际值C样，按公式（4）计算： C*排/=C脱由气/V脱/