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石油地质气相色谱及气相色谱-质谱实验室比对结果评价

魏彩云 马行陟 胡国艺 许怀先 柳少波 魏金红 翁娜 吕玥

魏彩云, 马行陟, 胡国艺, 许怀先, 柳少波, 魏金红, 翁娜, 吕玥. 石油地质气相色谱及气相色谱-质谱实验室比对结果评价[J]. 石油实验地质, 2023, 45(3): 528-536. doi: 10.11781/sysydz202303528
引用本文: 魏彩云, 马行陟, 胡国艺, 许怀先, 柳少波, 魏金红, 翁娜, 吕玥. 石油地质气相色谱及气相色谱-质谱实验室比对结果评价[J]. 石油实验地质, 2023, 45(3): 528-536. doi: 10.11781/sysydz202303528
WEI Caiyun, MA Xingzhi, HU Guoyi, XU Huaixian, LIU Shaobo, WEI Jinhong, WENG Na, LÜ Yue. Evaluation of laboratory comparison results of GC and GC-MS in petroleum geology industry[J]. PETROLEUM GEOLOGY & EXPERIMENT, 2023, 45(3): 528-536. doi: 10.11781/sysydz202303528
Citation: WEI Caiyun, MA Xingzhi, HU Guoyi, XU Huaixian, LIU Shaobo, WEI Jinhong, WENG Na, LÜ Yue. Evaluation of laboratory comparison results of GC and GC-MS in petroleum geology industry[J]. PETROLEUM GEOLOGY & EXPERIMENT, 2023, 45(3): 528-536. doi: 10.11781/sysydz202303528

石油地质气相色谱及气相色谱-质谱实验室比对结果评价

doi: 10.11781/sysydz202303528
基金项目: 

中国石油天然气股份有限公司科技项目 2021DJ0604

中国石油天然气股份有限公司科技项目 2021DJ0107

详细信息
    作者简介:

    魏彩云(1971—),女,高级工程师,从事石油地质实验分析。E-mail: cywei@petrochina.com.cn

    通讯作者:

    马行陟(1984-), 男, 高级工程师, 从事油气地质综合研究。E-mail: maxingzhi@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE135

Evaluation of laboratory comparison results of GC and GC-MS in petroleum geology industry

  • 摘要: 为了解全国石油地质行业气相色谱及气相色谱—质谱实验室间的检测能力,提高检测水平,促进行业间交流,由石油地质勘探专业标准化委员会牵头,组织全国石油地质相关实验室开展了比对工作。气相色谱及气相色谱—质谱分析测试比对共有全国23家实验室参与,选取全油、饱和烃和芳烃3类样品,根据相关标准规定了统一的实验方法,利用四分位数稳健统计方法评价了各实验室数据质量。结果表明,各实验室数据稳定、可信,分析结果的重复性和再现性良好。气相色谱全油轻烃比对参数合格率为95%,饱和烃和芳烃参数合格率均为97%;气相色谱—质谱比对饱和烃参数合格率100%,芳烃参数合格率为95%,总体满意率较高。部分实验室相关参数出现问题数据及离群值主要原因与样品储存条件、保存时间、仪器型号、测试方法以及人员操作误差等相关,建议各实验室加强质量管控措施,进一步提升实验室气相色谱及气相色谱—质谱检测能力水平。

     

  • 气相色谱及气相色谱—质谱分析是石油地质实验室两大基本检测项目,所得数据主要应用于有机地球化学研究[1-2]。它们的基本原理不同,得到的数据可以相辅相成。气相色谱在分析常量化合物尤其定量方面优于气相色谱—质谱,例如轻烃和正构烷烃气相色谱分析[3-4];但在微量化合物和定性方面气相色谱—质谱优于气相色谱,例如生物标志化合物和芳烃等气相色谱—质谱分析[5-7]。通过两种测试提供的信息可以分析油气成分和性质[8-10],判定烃源岩成熟度[11-12],生油环境[13-14]、油气运移及生烃潜力评价等[15-17]

    开展能力验证可以评价实验室和检测机构技术能力和工作水平。气相色谱及气相色谱—质谱实验室间能力验证目前均已超过期限(周期一般不超过4年),同时,随着仪器更新、技术发展以及操作人员更替,亟需重新对石油地质实验室的气相色谱及气相色谱—质谱参数进行能力验证。为此,石油地质勘探专业标准化委员会组织全国石油地质相关实验室开展了两个项目的比对工作。本文拟对各参加实验室测试数据开展统计分析和评价,剖析异常数据的原因,明确测试的影响因素,为提高实验室检测能力、改善质量管理体系提供更多信息,为相关管理部门、评价机构判定实验室能力提供参考依据。

    本次比对样品共3个,样品选取原则是:(1)轻质原油样品轻烃部分相对含量较高,做轻烃色谱分析时C8之前化合物的色谱峰明显可见;(2)饱和烃样品中正构烷烃、常规的生物标志物(如三环萜烷、藿烷等)相对含量都较高,能同时满足气相色谱、气相色谱—质谱分析要求;(3)芳烃样品中萘、菲系列化合物在气相色谱上出峰明显,其后的高分子芳烃化合物(如四环、五环、三芳甾等)在气相色谱—质谱的特征离子图上出峰明显。综上,选取以下3个样品为本次实验对象,详见表 1

    表  1  用于石油地质气相色谱及气相色谱—质谱实验室比对的样品情况
    Table  1.  Samples for laboratory comparison of GC and GC-MS in petroleum geology industry
    序号 地区 井号 层位 样品
    1 塔里木盆地 大宛126 康村组(N1-2k) 原油
    2 柴达木盆地 狮45 干柴沟组(E32) 饱和烃
    3 柴达木盆地 狮45 干柴沟组(E32) 芳烃
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    本文涉及的比对样品均以液态形式低温状态保存,溶剂不挥发干情况下组分不会损失,相关样品均可保存半年左右,能够满足比对实验对样品稳定性的要求。

    样品的均匀性采用“能力验证样品均匀性和稳定性评价指南”里的单因子方差分析[18],从准备好的样品中随机抽取3个样品,每瓶样品重复测试6次,应用方差分析法进行检验,

    方差分析法是通过组间和组内方差的比较来判断各组测量值之间有无显著性差异,如果两者的比小于统计检验的临界值,则认为样品是均匀的。

    N=mi=1ni
    (1)
    ˉˉX=mi=1ˉXim
    (2)

    间平方差:

    q1=mi=1ni(ˉXi¯¯X)2
    (3)

    组内平方差:

    q2=mi=1nij=1(Xij¯¯Xi)2
    (4)

    式中:m为样品数,m=3;N代表总检测次数,N=18;ni为第i次测试次数;$\overline{\overline{X}}$代表所有测量结果平均值,$\overline{{{X}_{i}}}$代表某一组样品平均值,Xij为第ij次测量值。

    统计量F=(q1/V1)/(q2/V2),该统计量是自由度为(V1V2)的F分布变量,其中V1= m-1,V2=N-m。根据自由度(V1V2)及给定的显著性水平α,可由F表(Fisher分布)查得临界值,若按测量数据算得F,则认为组内与组间无明显差异,即样品是均匀的;若F,则组间有系统误差,表明样品之间存在差异。

    本次样品均匀性检测结果见表 2,3个样品的F值均小于统计检验的临界值,即F0.05(2,15)=3.682(式中0.05是指95%置信区间),证明准备比对的样品是均匀的。

    表  2  石油地质气相色谱及气相色谱—质谱实验室比对样品均匀性验证结果
    Table  2.  Uniformity verification of samples for laboratory comparison of GC and GC-MS in petroleum geology industry
    样品 参数 统计量F 临界值
    原油轻烃 正庚烷值I5 1.118 660 3.682
    异庚烷值I6 0.196 993
    饱和烃 Pr/Ph 0.028 250 3.682
    CPI 0.472 700
    芳烃 MNR 1.134 528 3.682
    MPI 0.446 326
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    由于各实验室检测方法不尽相同,可能导致测试结果存在偏差。为了保证检测结果的可比性,经过与各家实验室讨论,并结合相关标准对气相色谱及气相色谱—质谱检测条件进行了规定和统一。气相色谱的检测条件见表 3,气相色谱—质谱检测条件见表 4

    表  3  气相色谱检测条件
    Table  3.  GC detection conditions
    项目 参考标准 检测条件
    原油轻烃气相色谱 《石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法:SY/T 5779—2008》[19] 色谱柱:HP-PONA柱(50 m×0.2 mm×0.5 μm)。
    进样口:进样量为0.1 μL,分流进样(150∶1),温度300 ℃,载气流速1 mL/ min。
    程序升温:初温35 ℃,保持5 min,以1 ℃/min升至70 ℃,再以4 ℃/min升至310 ℃,保持30 min。
    检测器:温度320 ℃,氢气流量为40 mL/min,空气流量为400 mL/min,尾吹气流量为25 mL/min。
    饱和烃气相色谱 《石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法:SY/T 5779—2008》[19] 色谱柱:DB-5或HP-5柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)。
    进样口:进样量为2 μL,分流进样(5∶1),温度300 ℃,载气流速1 mL/min。
    程序升温:初温80 ℃,保持2 min,以5 ℃/min升至310 ℃,保持30 min。
    检测器:温度320 ℃,氢气流量为40 mL/min,空气流量为400 mL/min,尾吹气流量为25 mL/min。
    芳烃气相色谱 《石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法:SY/T 5779—2008》[19] 色谱柱:DB-5或HP-5柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)。
    进样口:进样量为2 μL,不分流进样,温度300 ℃,载气流速1 mL/min。
    程序升温:初温60 ℃,以4 ℃/min升至310 ℃,保留30 min。
    检测器:温度320 ℃,氢气流量为40 mL/min,空气流量为400 mL/min,尾吹气流量为25 mL/min。
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    表  4  气相色谱—质谱检测条件
    Table  4.  GC-MS detection conditions
    项目 参考标准 检测条件
    饱和烃气相色谱—质谱 《气相色谱—质谱法测定沉积物和原油中生物标志物:GB/T 18606—2017》[20] 色谱柱:DB-5MS或HP-5MS柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)
    进样口:进样量为1 μL,不分流进样,进样口温度300 ℃,载气流速为1.0 mL/min。
    程序升温:初温为60 ℃,然后以6 ℃/min的速度升至260 ℃,再以1.5 ℃/min升至320 ℃,保留20 min。
    质谱部分:EI电离源,离子源温度为250~310 ℃,电离电压为70 eV。
    芳烃气相色谱—质谱 《气相色谱—质谱法测定沉积物和原油中生物标志物:GB/T 18606—2017》[20] 色谱柱:DB-5MS或HP-5MS柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)
    进样口:进样量为1 μL,不分流进样,进样口温度300 ℃,载气流速为1.0 mL/min。
    程序升温:初温为60 ℃,然后以3 ℃/min的速度升至320 ℃,保留20 min。
    质谱部分:EI电离源,离子源温度为250~310 ℃,电离电压为70 eV。
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    色谱峰的积分方式对本次比对结果影响较大,出峰面积越小峰形越不规则的,积分偏差越大。由于目前各石油地质实验室没有统一的积分模式,为保证测试结果具有可比性,此次比对工作规定了各种情况下的积分方式(图 1)。总体原则是先找到一个峰两端,峰底的最低端为起始点,平拉至另一端峰底为终点积分。

    图  1  气相色谱峰不同峰形的积分方式
    Figure  1.  Integration methods for different GC peak shapes

    本次实验室检测结果采用国际标准《Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparison:ISO 13528: 2022》中的四分位数稳健统计方法[21],该方法包括参与比对实验室数n、中位值M(X)、下四分位数Q1、上四分位数Q3、标准化四分位距NIQR(X) 及|Z|比分数。

    n为奇数时,M(X)为(n+1)/2次序测量值;当n为偶数时,M(X)为n/2与(n+1)/2次序值的算术平均值。Q1次序量为(n+3)/4,Q3次序量为(3n+1)/4,当Q1Q3的次序量不是整数时,由相邻二个数据值内插而得。NIQR(X)=0.7413×(Q3Q1)。

    Z比分数评价实验室检测能力,Z比分数计算公式:

    Z=TiM(X)NIQR(X)
    (5)

    式中:Ti为某试验室测定结果(测定6~8次结果的平均值)。当|Z|≤2为满意结果;2<|Z|<3为问题结果;|Z|≥3为不满意结果。

    参加全国石油地质气相色谱及气相色谱—质谱实验室间比对的实验室共有23家,每个实验室参加比对的项目各不相同,其中参加全油轻烃气相色谱有21家,饱和烃气相色谱有20家,芳烃气相色谱有18家,饱和烃气相色谱—质谱有21家,芳烃气相色谱—质谱有20家,文中用编号代替各实验室。

    本次实验室比对主要是气相色谱及气相色谱—质谱2个项目,气相色谱检测了全油轻烃、饱和烃和芳烃,其中全油轻烃检测的参数为甲基环己烷指数I1和正庚烷值I5;饱和烃检测的参数为C(21+22)/C(28+29)和Pr/Ph比值;芳烃检测参数为甲基萘比值MNR和甲基菲指数比值MPI。气相色谱—质谱检测了饱和烃和芳烃,其中饱和烃检测参数为三环萜烷C21TT/C23TT比值、降藿烷Ts/(Ts+Tm)比值和升藿烷C31H22S/(22S+22R)比值;芳烃检测参数为甲基二苯并噻吩比值MDR和甲基菲指数比值MPI。气相色谱各实验室检测结果见表 5,气相色谱—质谱检测结果见表 6

    表  5  各实验室气相色谱检测参数平均值
    Table  5.  Average values of GC detection parameters of the laboratories
    实验室代码 全油轻烃参数平均值 饱和烃参数平均值 芳烃参数平均值
    甲基环己烷指数I1 正庚烷值I5 C(21+22)/C(28+29) Pr/Ph MNR MPI
    1 52.92 24.67 2.351 4 0.422 6 1.836 5 0.946 7
    2 52.19 25.00 1.627 5 0.904 5
    3 52.75 24.57 2.185 2 0.392 7 1.811 7 0.934 3
    4 52.87 24.73 2.343 0 0.416 8 1.745 6 0.924 9
    5 53.12 24.32 2.171 1 0.447 9 1.837 4 0.847 5
    6 53.20 24.55 1.866 9 0.424 8 1.826 1 0.887 1
    7 52.93 24.67 2.252 2 0.376 7 1.841 3 0.984 0
    8 53.40 24.36 2.371 2 0.394 6 1.847 2 0.969 0
    9 53.35 24.96 2.211 1 0.411 9 1.870 9 0.915 3
    10 53.34 24.40 2.369 9 0.419 3 1.717 6 0.899 0
    11 53.22 24.77 2.421 7 0.407 6 1.849 1 0.962 8
    12 52.76 25.52 2.251 5 0.419 7
    13 53.07 25.11 2.124 0 0.420 6 1.713 9 0.917 2
    14 53.61 24.37 2.215 6 0.417 7 1.880 0 0.969 1
    15 52.96 24.63 2.385 1 0.386 3 1.832 6 0.860 7
    16 53.04 24.66 2.361 7 0.403 8 1.876 0 0.921 2
    17 2.648 2 0.383 7
    18 53.16 24.65 2.297 0 0.416 9
    19 53.05 24.34
    20 52.83 24.58 2.123 8 0.353 2 1.845 2 0.976 9
    21
    22 53.04 24.60 2.282 0 0.425 2 1.794 0 0.940 1
    23 53.09 24.86 2.308 1 0.417 7 1.702 0 0.940 6
    注:表中空白处指实验室未参与该项目比对工作,表 6同。
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    表  6  各实验室气相色谱—质谱检测参数平均值
    Table  6.  Average values of GC-MS detection parameters of the laboratories
    实验室代码 饱和烃参数平均值 芳烃参数平均值
    C21TT/C23TT Ts/(Ts+Tm) C31H22S/(22S+22R) MDR MPI
    1 0.771 0 0.511 4 0.518 4 18.206 5 0.748 2
    2 0.730 4 0.491 5 0.511 8 19.761 3 0.816 1
    3 0.697 0 0.435 4 0.597 0 17.252 7 0.575 2
    4 0.718 2 0.479 8 0.503 1 13.608 8 0.757 7
    5 0.694 8 0.497 0 0.502 2 19.658 0 0.736 6
    6 0.736 0 0.501 3 0.544 8 20.154 0 0.813 9
    7 0.751 5 0.533 3 0.537 2 20.241 5 0.829 3
    8
    9 0.703 8 0.510 3 0.519 6 18.560 5 0.785 0
    10 0.731 2 0.496 2 0.528 2 20.021 1 0.764 0
    11 0.715 8 0.491 3 0.506 5 19.271 8 0.806 4
    12
    13 0.752 9 0.474 6 0.602 4 20.239 5 0.783 7
    14 0.748 4 0.513 0 0.575 4 17.159 2 0.764 6
    15 0.683 9 0.475 7 0.519 6 16.717 9 0.749 6
    16 0.738 4 0.530 5 0.531 4 19.659 4 0.777 7
    17 0.725 3 0.483 1 0.602 3
    18 0.727 7 0.474 2 0.584 3 18.639 7 0.778 6
    19 0.769 1 0.441 1 0.530 4 18.218 5 0.802 6
    20 0.696 1 0.501 8 0.506 3 17.432 3 0.705 1
    21 0.738 5 0.514 1 0.632 6 18.896 2 0.750 5
    22 0.781 5 0.520 9 0.517 3 17.369 3 0.759 7
    23 0.701 6 0.503 2 0.508 9 18.673 5 0.814 5
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    本次比对项目中,规定参加比对的实验室每个测试项目需要重复测定6~8次,以观测本实验室内重复性。当所有实验室返回数据后,根据稳健统计方法得出的实验室内|Z|比分数和实验室间|Z|比分数。根据|Z|比分数剔除离群值后得到的所有参数平均值见表 7

    表  7  剔除离群值后所有比对参数平均值
    Table  7.  Average values of all comparison parameters after removing outliers
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    2.2.1   气相色谱分析

    (1) 全油轻烃气相色谱分析

    全油轻烃气相色谱比对实验室共有21家,出现离群值|Z|≥3的有2家实验室(图 2),经过和这2家实验室相关人员沟通讨论,产生离群值的原因是存放时间和柱效问题,全油轻烃长时间不做会导致部分轻组分散失,测试结果出现问题;全油色谱的柱子一般用PONA柱,该柱是非极性柱,在做全油色谱的时候,如果原油内极性化合物含量高极易造成PONA柱流失增大,产生拖尾现象。如果两个化合物离得很近且一个浓度高一个浓度低,积分过程中就会出现错把两个峰积分为一个峰的问题,如图 1c,本来是两个峰,分离效果变差就会产生图 1b的峰形,造成积分参数的差异。

    图  2  各实验室全油轻烃气相色谱Z
    Figure  2.  GC Z values of whole oil light hydrocarbon

    (2) 饱和烃气相色谱分析

    参加饱和烃气相色谱分析的实验室共有20家,出现离群值|Z|≥3的有3家实验室(图 3)。饱和烃气相色谱是这次比对过程中问题出现最多的一个项目,有很多实验室拿到样品后由于各种原因要求重新邮寄样品。通过问题实验室相关人员反复沟通和讨论,总结出以下几个出现离群值的原因:

    图  3  各实验室饱和烃气相色谱Z
    Figure  3.  GC Z values of saturated hydrocarbon

    本次比对时间是6月初至8月底,正是夏季温度较高时段,地区差异或保存不当很容易造成溶剂的挥发,从而造成样品部分损失;积分习惯不同造成积分偏差,本次比对规定了各种情况下峰形的积分方式(图 1),有的实验室人员没有按照统一的积分要求去做,造成了积分差异;参与测试的仪器存在问题导致结果不准确,比如仪器有污染,出现杂峰等情况;实验过程中没有按照规定条件做,导致结果出现偏差。

    (3) 芳烃气相色谱分析

    芳烃气相色谱分析实验室共有18家,出现离群值|Z|≥3的有1家实验室(图 4),从图 4看除了一个实验室的|Z|值刚超过3,一个刚超过2,其他|Z|值几乎都在2以下,说明芳烃气相色谱比对结果较好,数据比较集中。Z值超过3的实验室是仪器运行环境出现污染导致测试结果出现很多其他的杂峰。同时提醒实验人员在正式做样前首先要做空白实验,如果空白实验不合格,一定要查找原因,解决问题后再做相关实验。

    图  4  各实验室芳烃气相色谱Z
    Figure  4.  GC Z values of aromatic hydrocarbon
    2.2.2   气相色谱—质谱分析

    (1) 饱和烃气相色谱—质谱分析

    参加饱和烃气相色谱—质谱分析的实验室共有21家,饱和烃气相色谱—质谱是这次比对实验结果最好的一个项目,没有离群数据(图 5)。各实验室检测结果均比较理想的原因一方面是因为生物标志化合物分子量较大,短时期溶剂挥发不会影响其含量;另一方面可能是实验人员对做饱和烃气相色谱—质谱熟悉程度较高,经验丰富,误差较小。

    图  5  各实验室饱和烃气相色谱—质谱Z
    Figure  5.  GC-MS Z values of saturated hydrocarbon

    (2) 芳烃气相色谱—质谱分析

    参加芳烃气相色谱—质谱分析的实验室共有20家,出现离群值|Z|≥3的有2家实验室(图 6),其他|Z|值都小于2,说明参数结果比较集中,测试效果较好。经与问题实验室沟通和讨论,出现离群值的一家实验室是由于更换仪器运行软件,导致了化合物峰形异常变化;另一家实验室是样品进样量过少导致了结果异常。

    图  6  各实验室芳烃气相色谱—质谱Z
    Figure  6.  GC-MS Z values of aromatic hydrocarbon
    2.2.3   影响因素分析

    本次气相色谱及气相色谱—质谱相关参数的比对工作总体比较满意,合格率达95%以上,不同项目参数出现问题数据和离群值原因各不相同,再次做样后结果都在Z值范围内。通过对比对结果的总结与交流,得出如下几个出现问题数据的原因:

    (1) 储存条件。本次比对样品要求低温保存,参与本次比对的是全国石油地质行业的实验室,其中南方实验室有6家,西北和北方实验室有8家。南方实验室温度和湿度都比较高,北方实验室气候比较干燥,高温和干燥都会造成样品溶剂挥发,致使样品损失。由于条件限制,拿到样品至本单位时,样品是在常温情况下储存,运输过程保存不当就会导致样品损失。

    (2) 保存时间。本次比对工作规定时间是两个月内完成,有的实验室由于某些原因,将样品长时间放置,导致样品损失,特别是原油里轻烃的挥发;有的实验室做完后没有及时处理数据,等处理时发现仪器有问题,重新做的情况下样品已有损失。

    (3) 使用仪器。本次参与气相色谱方法比对的仪器品牌众多,国内外仪器都有(图 7),而参与气相色谱—质谱比对的仪器,只有国外的安捷伦和赛默飞两种,且各占一半。不同品牌、不同型号、不同工作站的仪器,特别是国产和进口仪器之间,测试结果会有轻微差异。

    图  7  各气相色谱及气相色谱—质谱实验室所用的气相色谱仪器品牌统计
    Figure  7.  Brands of the GC and GC-MS instruments of the laboratories

    (4) 测试方法。个别实验室没有按照规定的方法进行实验检测,而是采用自己日常做样的方法,导致结果产生较大的误差。同一样品用不同方法测试会产生较大的差异,为了样品具有可比性,按照规定方法执行非常重要。

    (5) 操作人员。本次参与比对实验室操作人员整体素质较高,硕士和博士占比超过一半(图 8a),工程师以上职称超85%(图 8b)。操作人员的经验非常重要,经验丰富的实验人员不会出现仪器污染及样品峰拖尾等现象,测试样品参数也都在误差允许范围内。

    图  8  各气相色谱及气相色谱—质谱实验室实验操作人员情况
    Figure  8.  Operators of the GC and GC-MS laboratories

    (1) 通过多家实验室共同开展了气相色谱全油轻烃、饱和烃和芳烃以及气相色谱—质谱饱和烃和芳烃参数比对工作,整体评价结果满意率达到95%以上。说明研究选择的样品均匀性好,稳定性强,具有可比性,制定比对方法通用可行,返回的数据符合正态分布,重复性和再现性符合精密度要求。

    (2) 总体来看,多数石油地质行业实验室具备较好的检验能力和质量管理水平。对于部分实验室出现的不满意或可疑结果, 通过与问题实验室沟通和会议讨论,对相关问题进行了分析和推断。同时建议实验室根据相关标准和规范,结合自身实际,从仪器状态、样品存放、人员操作、结果计算等环节查找原因,找出差距和问题所在,制定纠正措施,有效整改, 真正达到此次比对目的。

    致谢: 参与本次比对工作的有三大油公司实验室、高校实验室和国家检测机构等。感谢以下实验室(排名不分先后)对本次比对工作的大力协作和帮助: 中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心;中国石油大庆油田勘探开发研究院有机地化实验室;中国石油辽河油田分公司勘探开发试验中心;中国石油塔里木油田分公司实验检测研究院地质实验中心;中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院试验中心;中国石油新疆油田分公司实验检测研究院;中国石油勘探开发研究院天然气成藏与开发重点实验室;中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院分析试验中心;国家地质实验测试中心;长江大学地球化学实验室;中国石油大学(北京)地球科学学院石油地质实验室;中国石油大学(北京)石油与环境化学实验室;中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院石油地质测试中心;中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院石油地质测试中心;中国石化华东油气分公司实验研究中心;中国石化西北油田分公司实验中心;中国石化中原油田分公司勘探开发研究院实验中心;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院分析实验中心;中海油能源发展股份有限公司工程技术中海油实验中心(湛江);中海油能源发展股份有限公司工程技术中海油实验中心(渤海);中海油能源发展股份有限公司工程技术中海油实验中心(上海);中海油能源发展股份有限公司工程技术中海油实验中心(深圳)。
  • 图  1  气相色谱峰不同峰形的积分方式

    Figure  1.  Integration methods for different GC peak shapes

    图  2  各实验室全油轻烃气相色谱Z

    Figure  2.  GC Z values of whole oil light hydrocarbon

    图  3  各实验室饱和烃气相色谱Z

    Figure  3.  GC Z values of saturated hydrocarbon

    图  4  各实验室芳烃气相色谱Z

    Figure  4.  GC Z values of aromatic hydrocarbon

    图  5  各实验室饱和烃气相色谱—质谱Z

    Figure  5.  GC-MS Z values of saturated hydrocarbon

    图  6  各实验室芳烃气相色谱—质谱Z

    Figure  6.  GC-MS Z values of aromatic hydrocarbon

    图  7  各气相色谱及气相色谱—质谱实验室所用的气相色谱仪器品牌统计

    Figure  7.  Brands of the GC and GC-MS instruments of the laboratories

    图  8  各气相色谱及气相色谱—质谱实验室实验操作人员情况

    Figure  8.  Operators of the GC and GC-MS laboratories

    表  1  用于石油地质气相色谱及气相色谱—质谱实验室比对的样品情况

    Table  1.   Samples for laboratory comparison of GC and GC-MS in petroleum geology industry

    序号 地区 井号 层位 样品
    1 塔里木盆地 大宛126 康村组(N1-2k) 原油
    2 柴达木盆地 狮45 干柴沟组(E32) 饱和烃
    3 柴达木盆地 狮45 干柴沟组(E32) 芳烃
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    表  2  石油地质气相色谱及气相色谱—质谱实验室比对样品均匀性验证结果

    Table  2.   Uniformity verification of samples for laboratory comparison of GC and GC-MS in petroleum geology industry

    样品 参数 统计量F 临界值
    原油轻烃 正庚烷值I5 1.118 660 3.682
    异庚烷值I6 0.196 993
    饱和烃 Pr/Ph 0.028 250 3.682
    CPI 0.472 700
    芳烃 MNR 1.134 528 3.682
    MPI 0.446 326
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    表  3  气相色谱检测条件

    Table  3.   GC detection conditions

    项目 参考标准 检测条件
    原油轻烃气相色谱 《石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法:SY/T 5779—2008》[19] 色谱柱:HP-PONA柱(50 m×0.2 mm×0.5 μm)。
    进样口:进样量为0.1 μL,分流进样(150∶1),温度300 ℃,载气流速1 mL/ min。
    程序升温:初温35 ℃,保持5 min,以1 ℃/min升至70 ℃,再以4 ℃/min升至310 ℃,保持30 min。
    检测器:温度320 ℃,氢气流量为40 mL/min,空气流量为400 mL/min,尾吹气流量为25 mL/min。
    饱和烃气相色谱 《石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法:SY/T 5779—2008》[19] 色谱柱:DB-5或HP-5柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)。
    进样口:进样量为2 μL,分流进样(5∶1),温度300 ℃,载气流速1 mL/min。
    程序升温:初温80 ℃,保持2 min,以5 ℃/min升至310 ℃,保持30 min。
    检测器:温度320 ℃,氢气流量为40 mL/min,空气流量为400 mL/min,尾吹气流量为25 mL/min。
    芳烃气相色谱 《石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法:SY/T 5779—2008》[19] 色谱柱:DB-5或HP-5柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)。
    进样口:进样量为2 μL,不分流进样,温度300 ℃,载气流速1 mL/min。
    程序升温:初温60 ℃,以4 ℃/min升至310 ℃,保留30 min。
    检测器:温度320 ℃,氢气流量为40 mL/min,空气流量为400 mL/min,尾吹气流量为25 mL/min。
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    表  4  气相色谱—质谱检测条件

    Table  4.   GC-MS detection conditions

    项目 参考标准 检测条件
    饱和烃气相色谱—质谱 《气相色谱—质谱法测定沉积物和原油中生物标志物:GB/T 18606—2017》[20] 色谱柱:DB-5MS或HP-5MS柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)
    进样口:进样量为1 μL,不分流进样,进样口温度300 ℃,载气流速为1.0 mL/min。
    程序升温:初温为60 ℃,然后以6 ℃/min的速度升至260 ℃,再以1.5 ℃/min升至320 ℃,保留20 min。
    质谱部分:EI电离源,离子源温度为250~310 ℃,电离电压为70 eV。
    芳烃气相色谱—质谱 《气相色谱—质谱法测定沉积物和原油中生物标志物:GB/T 18606—2017》[20] 色谱柱:DB-5MS或HP-5MS柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)
    进样口:进样量为1 μL,不分流进样,进样口温度300 ℃,载气流速为1.0 mL/min。
    程序升温:初温为60 ℃,然后以3 ℃/min的速度升至320 ℃,保留20 min。
    质谱部分:EI电离源,离子源温度为250~310 ℃,电离电压为70 eV。
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    表  5  各实验室气相色谱检测参数平均值

    Table  5.   Average values of GC detection parameters of the laboratories

    实验室代码 全油轻烃参数平均值 饱和烃参数平均值 芳烃参数平均值
    甲基环己烷指数I1 正庚烷值I5 C(21+22)/C(28+29) Pr/Ph MNR MPI
    1 52.92 24.67 2.351 4 0.422 6 1.836 5 0.946 7
    2 52.19 25.00 1.627 5 0.904 5
    3 52.75 24.57 2.185 2 0.392 7 1.811 7 0.934 3
    4 52.87 24.73 2.343 0 0.416 8 1.745 6 0.924 9
    5 53.12 24.32 2.171 1 0.447 9 1.837 4 0.847 5
    6 53.20 24.55 1.866 9 0.424 8 1.826 1 0.887 1
    7 52.93 24.67 2.252 2 0.376 7 1.841 3 0.984 0
    8 53.40 24.36 2.371 2 0.394 6 1.847 2 0.969 0
    9 53.35 24.96 2.211 1 0.411 9 1.870 9 0.915 3
    10 53.34 24.40 2.369 9 0.419 3 1.717 6 0.899 0
    11 53.22 24.77 2.421 7 0.407 6 1.849 1 0.962 8
    12 52.76 25.52 2.251 5 0.419 7
    13 53.07 25.11 2.124 0 0.420 6 1.713 9 0.917 2
    14 53.61 24.37 2.215 6 0.417 7 1.880 0 0.969 1
    15 52.96 24.63 2.385 1 0.386 3 1.832 6 0.860 7
    16 53.04 24.66 2.361 7 0.403 8 1.876 0 0.921 2
    17 2.648 2 0.383 7
    18 53.16 24.65 2.297 0 0.416 9
    19 53.05 24.34
    20 52.83 24.58 2.123 8 0.353 2 1.845 2 0.976 9
    21
    22 53.04 24.60 2.282 0 0.425 2 1.794 0 0.940 1
    23 53.09 24.86 2.308 1 0.417 7 1.702 0 0.940 6
    注:表中空白处指实验室未参与该项目比对工作,表 6同。
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    表  6  各实验室气相色谱—质谱检测参数平均值

    Table  6.   Average values of GC-MS detection parameters of the laboratories

    实验室代码 饱和烃参数平均值 芳烃参数平均值
    C21TT/C23TT Ts/(Ts+Tm) C31H22S/(22S+22R) MDR MPI
    1 0.771 0 0.511 4 0.518 4 18.206 5 0.748 2
    2 0.730 4 0.491 5 0.511 8 19.761 3 0.816 1
    3 0.697 0 0.435 4 0.597 0 17.252 7 0.575 2
    4 0.718 2 0.479 8 0.503 1 13.608 8 0.757 7
    5 0.694 8 0.497 0 0.502 2 19.658 0 0.736 6
    6 0.736 0 0.501 3 0.544 8 20.154 0 0.813 9
    7 0.751 5 0.533 3 0.537 2 20.241 5 0.829 3
    8
    9 0.703 8 0.510 3 0.519 6 18.560 5 0.785 0
    10 0.731 2 0.496 2 0.528 2 20.021 1 0.764 0
    11 0.715 8 0.491 3 0.506 5 19.271 8 0.806 4
    12
    13 0.752 9 0.474 6 0.602 4 20.239 5 0.783 7
    14 0.748 4 0.513 0 0.575 4 17.159 2 0.764 6
    15 0.683 9 0.475 7 0.519 6 16.717 9 0.749 6
    16 0.738 4 0.530 5 0.531 4 19.659 4 0.777 7
    17 0.725 3 0.483 1 0.602 3
    18 0.727 7 0.474 2 0.584 3 18.639 7 0.778 6
    19 0.769 1 0.441 1 0.530 4 18.218 5 0.802 6
    20 0.696 1 0.501 8 0.506 3 17.432 3 0.705 1
    21 0.738 5 0.514 1 0.632 6 18.896 2 0.750 5
    22 0.781 5 0.520 9 0.517 3 17.369 3 0.759 7
    23 0.701 6 0.503 2 0.508 9 18.673 5 0.814 5
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    表  7  剔除离群值后所有比对参数平均值

    Table  7.   Average values of all comparison parameters after removing outliers

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-27
  • 修回日期:  2023-04-19
  • 刊出日期:  2023-05-28

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