技术领域
[0001] 本
发明涉及一种从页岩中分离石英颗粒的方法，具体属于页岩粒度测试技术领域。
背景技术
[0002] 石英是页岩中的主要矿物，可以是盆地内部或者盆地外部来源的碎屑，也可以是各种泥页岩中的自生组分(Blatt H,Schultz D J.Size distribution of quartz in mudrocks[J].Sedimentology,1976,23(6):857-866；Potter P E,Maynard J B,Depetris P J.Mud and Mudstones[J].Springer Berlin,2005)。随着页岩研究的不断深入，发现页岩储层的主要矿物类型是以石英、
长石及
碳酸盐矿物及其混合为主导，特别是石英的含量通常超过30％(Loucks R G,Ruppel S C.Mississippian Barnett Shale:Lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin,Texas[J].Aapg Bulletin,2007,91(4):579-601；刘树根,
马文辛,LUBA Jansa,等.四川盆地东部地区下志留统龙马溪组页岩储层特征[J].
岩石学报,2011,27(8):2239-2252)，作为页岩最主要的造岩矿物之一，石英含量对页岩储层特性和含气性特征有重要的影响。石英是影响页岩可压裂性和诱导裂缝形态的重要因素，其含量越高，页岩可压裂性越好(Thyberg B,Jahren J,Winje T,et al.Quartz cementation in Late Cretaceous mudstones,northern North Sea:Changes in rock properties due to dissolution of smectite and precipitation of micro-quartz crystals[J].Marine&Petroleum Geology,2010,27(8):1752-1764；Milliken K L,Ergene S M,Ozkan A.Quartz types,authigenic and detrital,in the Upper Cretaceous Eagle Ford Formation,South Texas,USA[J].Sedimentary Geology,2016,339:273-288)。页岩的
力学性质、孔隙结构对气体的
吸附能力受方解石、石英和黏土矿物等影响(Ross D J K,Bustin R M.Investigating the use of sedimentary geochemical proxies for paleoenvironment interpretation of thermally mature organic-rich strata:
Examples from the Devonian–Mississippian shales,Western Canadian Sedimentary Basin[J].Chemical Geology,2009,260(1):1-19)。石英等矿物的含量与分布特征是影响页岩的孔隙度和渗透率的重要因素(Loucks R G,Reed R M,Ruppel S C,et al.Preliminary classification of matrix pores in mudrocks[J].Gcags Transactions,2010；Klaver J,Desbois G,Littke R,et al.BIB-SEM characterization of pore space morphology and distribution in postmature to overmature samples from the Haynesville and Bossier Shales[J].Marine&Petroleum Geology,2015,59:
451-466；Dowey P J,Taylor K G.Extensive authigenic quartz overgrowths in the gas-bearing Haynesville-Bossier Shale,USA[J].Sedimentary Geology,2017,356:15-
25)。页岩中自生石英与有机碳含量具有密切的相关性(刘树根,马文辛,LUBA Jansa,等.四川盆地东部地区下志留统龙马溪组页岩储层特征[J].岩石学报,2011,27(8):2239-2252；
张琴.渝东南地区龙马溪组页岩含气量及其主控因素分析[J].
天然气工业,2013,33(5):
35-39；张鹏,张金川,黄宇琪,等.习页1井五峰组—龙马溪组页岩特征及含气性评价[J].资源与产业,2015,17(4):48-55)，自生石英的发育可以增加页岩气的吸附能力(冉波,刘树根,孙玮,等.四川盆地南缘骑龙村剖面五峰-龙马溪组黑色页岩孔隙大小特征的重新厘定[J].成都理工大学学报(自然科学版),2013,40(5):532-542)。对页岩储层中石英开展深入研究，对于页岩沉积环境分析以及有利储层的分布预测具有重要意义。通常，页岩中石英颗粒一般采用显微图像法进行粒度分析，但许多自生石英极细小(主体部分粒径一般小于10微米)，用图像法很难分析出粒度数值。而其他的石英颗粒粒度分析前处理方法通常是针对松散颗粒样品，例如黄土和红粘土。而且大多页岩胶结紧实，孔隙和裂缝不甚发育，使处理过程中的
试剂很难与泥岩内部的胶结物充分反应，从而难以达到分离石英颗粒的效果。因此，研究一种能够有效分离页岩中石英颗粒的方法，显得尤为必要。
发明内容
[0003] 为解决
现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种从页岩中分离石英颗粒的方法，分离效果好，操作方便。
[0004] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0005] 一种从页岩中分离石英颗粒的方法，包括以下步骤：(1)样品解离；(2)样品中有机质的去除；(3)样品中碳酸盐的去除；(4)样品中
硅酸盐的去除；即得石英颗粒。之后即可向石英颗粒中加入去离子
水和分散剂，采用激光粒度仪测试其粒度。
[0006] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(1)样品解离包括以下步骤：
[0007] (1.1)取液态咪唑啉衍
生物，再加入预热好的去离子水，震荡，形成乳浊液备用；
[0008] (1.2)取页岩样品，放入步骤(1.1)所得的乳浊液中，恒温浸泡；
[0009] (1.3)再加入预热好的去离子水，离心，倒去上层液体；
[0010] (1.4)重复步骤(1.3)直至样品充分解离。
[0011] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(1)样品解离包括以下步骤：
[0012] (1.1)取液态咪唑啉衍生物，再加入85～95℃的去离子水，震荡，形成乳浊液备用；
[0013] (1.2)取页岩样品，放入步骤(1.1)所得的乳浊液中，恒温水浴85～95℃浸泡20～30h；
[0014] (1.3)再加入与乳浊液等体积的85～95℃的去离子水，4500～5500转/分离心25～35min，倒去上层液体；
[0015] (1.4)重复步骤(1.3)3～5次直至样品充分解离。
[0016] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(1.1)中液态咪唑啉衍生物为2-(8-十七烯基)-4,5-二氢-1H-咪唑-1-
乙醇。
[0017] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(1.1)中液态咪唑啉衍生物与去离子水的体积比为1∶1～1.5，优选为1∶1.5。.
[0018] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(2)样品中有机质的去除包括以下步骤：加入
质量浓度为30％过
氧化氢溶液，煮沸，离心，除去上层清液，冻干，优选的离心参数设置为3000转/分离心20分钟。
[0019] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(3)样品中碳酸盐的去除包括以下步骤：
[0020] (3.1)加入质量浓度为30％的
盐酸，煮沸，离心，除去上层清液；
[0021] (3.2)加入质量浓度为95％的浓
硫酸，浸泡，离心，除去上层清液；
[0022] (3.3)加入质量浓度为70％的
硝酸，浸泡，离心，除去上层清液；
[0023] (3.4)再加入去离子水，离心，重复若干次，直至将酸液清除干净，冻干。
[0024] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(3)样品中碳酸盐的去除包括以下步骤：
[0025] (3.1)加入质量浓度为30％的盐酸，煮沸1-1.5h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0026] (3.2)加入质量浓度为95％的浓硫酸，浸泡10～14h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0027] (3.3)加入质量浓度为70％的硝酸，浸泡10～14h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0028] (3.4)再加入去离子水，离心，重复3～5次，将酸液清除干净，冻干。
[0029] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(4)样品中
硅酸盐的去除包括以下步骤：
[0030] (4.1)加入质量浓度为30％的氟硅酸，浸泡，离心，除去上层清液；
[0031] (4.2)再加入去离子水，离心，重复若干次，直至将酸液清除干净并烘干。
[0032] 优选的，前述的从页岩中分离石英颗粒的方法中，所述步骤(4)样品中硅酸盐的去除包括以下步骤：
[0033] (4.1)加入质量浓度为30％的氟硅酸，浸泡72h以上，每4小时3000转/分离心20min一次，最后除去上层清液；
[0034] (4.2)再加入去离子水，离心，重复3～5次，直至将酸液清除干净，烘干。
[0035] 为验证本发明分离方法的重复性，
发明人使用两份渤海湾盆地某页岩样品(埋深2985.40米)按照本发明方法分离了其内的石英颗粒，并且进行了粒度分析，实验结果如图1和图2所示，可以看出本方法重复性非常好，系统误差小于5％，具有非常高的准确性。
[0036] 为验证本发明分离方法的有效性，发明人还采用本发明方法分离了另外4种页岩样品中的石英颗粒，4种样品分别取自渤海湾盆地页岩埋深2547.15米、松辽盆地埋深3020.35米、河北柳江盆地野外露头和辽宁金羊盆地野外露头，4种样品中石英颗粒的粒度分析结果如图3～图6所示，从图3～图6的结果可知经本发明方法分离出的石英颗粒纯度高，从而保证了粒度测试结果的准确性。
[0037] 本发明的有益之处在于：本发明提供的一种从页岩中分离石英颗粒的方法，能够有效的用于对页岩中石英颗粒进行前处理，从而对页岩中石英颗粒进行粒度分析，有效测试页岩中石英颗粒粒度，所得测试结果准确性高，重复性好。通过将待测样品浸泡在咪唑啉衍生物乳浊液中，可以在不会对样品中的石英颗粒产生任何物理和化学损伤的情况下将样品颗粒解离，从而使后续的化学试剂能够和样品充分反应；后续依次加入过氧化氢溶液、强酸、氟硅酸可以将样品中的有机质、碳酸盐、硅酸盐矿物矿物等其他物质有效去除，获得高纯度的石英颗粒，从而保证了粒度测试结果的准确性。本发明方法简单易行，操作方便，能够用于测试已固结非常紧实的页岩中石英颗粒的粒度，可广泛应用于地质历史时期的湖相和海相页岩中，尤其是能够为
地球科学领域和
能源勘探领域中关于页岩研究提供不同粒级分散的石英颗粒。
附图说明
[0038] 图1为第一份渤海湾盆地页岩样品(埋深2985.40米)中石英颗粒粒度分析结果；
[0039] 图2为第二份渤海湾盆地页岩样品(埋深2985.40米)中石英颗粒粒度分析结果；
[0040] 图3为渤海湾盆地页岩样品(埋深2547.15米)石英颗粒粒度分析结果；
[0041] 图4为松辽盆地页岩样品(埋深3020.35米)石英颗粒粒度分析结果；
[0042] 图5为河北柳江盆地样品(野外露头)石英颗粒粒度分析结果；
[0043] 图6为辽宁金羊盆地样品(野外露头)石英颗粒粒度分析结果。
具体实施方式
[0045] 一种从页岩中分离石英颗粒的方法，包括以下步骤：(1)样品解离；(2)样品中有机质的去除；(3)样品中碳酸盐的去除；(4)样品中硅酸盐的去除；即得石英颗粒。
[0046] 实施例2
[0047] 一种从页岩中分离石英颗粒的方法，包括以下步骤：
[0048] (1)样品解离：
[0049] (1.1)取液态咪唑啉衍生物，再加入预热好的去离子水，震荡，形成乳浊液备用；
[0050] (1.2)取页岩样品，放入步骤(1.1)所得的乳浊液中，恒温浸泡；
[0051] (1.3)再加入预热好的去离子水，离心，倒去上层液体；
[0052] (1.4)重复步骤(1.3)直至样品充分解离。
[0053] (2)样品中有机质的去除：加入质量浓度为30％过氧化氢溶液，煮沸，离心，除去上层清液，冻干。
[0054] (3)样品中碳酸盐的去除：
[0055] (3.1)加入质量浓度为30％的盐酸，煮沸，离心，除去上层清液；
[0056] (3.2)加入质量浓度为95％的浓硫酸，浸泡，离心，除去上层清液；
[0057] (3.3)加入质量浓度为70％的硝酸，浸泡，离心，除去上层清液，[0058] (3.4)再加入去离子水，离心，重复若干次，直至将酸液清除干净，冻干。
[0059] (4)样品中硅酸盐的去除：
[0060] (4.1)加入质量浓度为30％的氟硅酸，浸泡，搅拌离心，除去上层清液；
[0061] (4.2)再加入去离子水，离心，重复若干次，直至将酸液清除干净并烘干；即得石英颗粒。
[0062] 实施例3
[0063] 一种从页岩中分离石英颗粒的方法，包括以下步骤：
[0064] (1)样品解离：
[0065] (1.1)取8ml 2-(8-十七烯基)-4,5-二氢-1H-咪唑-1-乙醇，再加入8ml 85℃的去离子水，震荡，形成乳浊液备用；
[0066] (1.2)取页岩样品2g，放入步骤(1.1)所得的乳浊液中，恒温85℃浸泡20h；
[0067] (1.3)再加入16ml 85℃的去离子水，4500转/分离心35min，倒去上层液体；
[0068] (1.4)重复步骤(1.3)5次直至样品充分解离。
[0069] (2)样品中有机质的去除：加入质量浓度为30％过氧化氢溶液，煮沸，离心，除去上层清液，冻干。
[0070] (3)样品中碳酸盐的去除：
[0071] (3.1)加入质量浓度为30％的盐酸，煮沸1.5h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0072] (3.2)加入质量浓度为95％的浓硫酸，浸泡14h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0073] (3.3)加入质量浓度为70％的硝酸，浸泡14h，3000转/分离心20min，除去上层清液，
[0074] (3.4)再加入去离子水，3000转/分离心20min，重复5次，直至将酸液清除干净，冻干。
[0075] (4)样品中硅酸盐的去除：
[0076] (4.1)加入质量浓度为30％的氟硅酸，浸泡，离心，除去上层清液；
[0077] (4.2)再加入去离子水，离心，重复5次，直至将酸液清除干净并烘干；即得石英颗粒。
[0078] 实施例4
[0079] 一种从页岩中分离石英颗粒的方法，包括以下步骤：
[0080] (1)样品解离：
[0081] (1.1)取8ml 2-(8-十七烯基)-4,5-二氢-1H-咪唑-1-乙醇，再加入10ml 95℃的去离子水，震荡，形成乳浊液备用；
[0082] (1.2)取页岩样品2g，放入步骤(1.1)所得的乳浊液中，95℃恒温浸泡30h；
[0083] (1.3)再加入18ml 95℃的去离子水，5500转/分离心25min，倒去上层液体；
[0084] (1.4)重复步骤(1.3)4次直至样品充分解离。
[0085] (2)样品中有机质的去除：加入36ml质量浓度为30％过氧化氢溶液，煮沸，离心，除去上层清液，冻干。
[0086] (3)样品中碳酸盐的去除：
[0087] (3.1)加入30ml质量浓度为30％的盐酸，煮沸1h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0088] (3.2)加入30ml质量浓度为95％的浓硫酸，浸泡10h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0089] (3.3)加入30ml质量浓度为70％的硝酸，浸泡10h，3000转/分离心20min，除去上层清液，
[0090] (3.4)再加入去离子水，3000转/分离心20min，重复4次，直至将酸液清除干净，冻干。
[0091] (4)样品中硅酸盐的去除：
[0092] (4.1)加入30ml质量浓度为30％的氟硅酸，浸泡96h，浸泡过程中每4小时3000转/分离心20min一次，最后除去上层清液；
[0093] (4.2)再加入去离子水，离心，重复4次，直至将酸液清除干净并烘干；即得石英颗粒。
[0094] 实施例5
[0095] 一种从页岩中分离石英颗粒的方法，包括以下步骤：
[0096] (1)样品解离：
[0097] (1.1)取8ml 2-(8-十七烯基)-4,5-二氢-1H-咪唑-1-乙醇，再加入12ml 90℃的去离子水，震荡，形成乳浊液备用；
[0098] (1.2)取页岩样品2g，放入步骤(1.1)所得的乳浊液中，90℃恒温浸泡24h；
[0099] (1.3)再加入20ml 90℃的去离子水，5000转/分离心30min，倒去上层液体；
[0100] (1.4)重复步骤(1.3)3次直至样品充分解离。
[0101] (2)样品中有机质的去除：加入40ml质量浓度为30％过氧化氢溶液，煮沸，离心，除去上层清液，冻干。
[0102] (3)样品中碳酸盐的去除：
[0103] (3.1)加入30ml质量浓度为30％的盐酸，煮沸1h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0104] (3.2)加入30ml质量浓度为95％的浓硫酸，浸泡12h，3000转/分离心20min，除去上层清液；
[0105] (3.3)加入30ml质量浓度为70％的硝酸，浸泡12h，3000转/分离心20min，除去上层清液，
[0106] (3.4)再加入去离子水，3000转/分离心20min，重复3次，直至将酸液清除干净，冻干。
[0107] (4)样品中硅酸盐的去除：
[0108] (4.1)加入30ml质量浓度为30％的氟硅酸，浸泡72h，浸泡过程中每4小时3000转/分离心20min一次，最后除去上层清液；
[0109] (4.2)再加入去离子水，离心，重复3次，直至将酸液清除干净并烘干；即得石英颗粒。
