Rock-Eval 6 Technology: Performances and Developments
Technologie Rock-Eval 6 : performances et développements
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Institut Français du Pétrole
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Cenpes
Corresponding author: françoise. behar@ifp. fr
The Rock-Eval 6 apparatus is the latest version of the Rock-Eval product line, commercialized since 1996 by Vinci Technologies. The present work describes the methodology developed at IFP for reliable data acquisition and endorses the quality of geochemical parameters acquired with Rock-Eval 6. Data were obtained on 147 source rocks from various sedimentary basins, of different organic matter types and maturity stages. Intrinsic correlations for two different Rock-Eval 6 apparatus were performed and the obtained data set shows an excellent consistency and good reproducibility conditions for the whole set of Rock-Eval parameters. Complete recovery of total carbon (TC) by Rock-Eval 6 was confirmed by comparison with elemental analysis. In order to check the carbon partition (mineral vs. organic) determined by Rock-Eval 6, measurements of mineral carbon (MinC) and total organic carbon (TOC) were performed by alternative techniques. TOC measured by Rock-Eval 6 was compared to that obtained either by: the Leco apparatus for bulk rocks; elemental analysis for kerogens; and calculation from the mass balance determined after destruction of mineral matrix and the carbon concentration determined by elemental analysis on recovered kerogens for bulk rocks. The results display a good correlation for the whole concentration range (0-90 wt% TOC), when comparing elemental analyses and Rock-Eval 6 for source rocks and kerogens. However, comparison of Rock-Eval 6 with Leco data leads to larger deviations while correlation factors are still good. For a subset of kerogen samples, preparative pyrolysis was performed in order to confirm the value of 83 wt% for the organic carbon of the total S2 peak for any rock with any organic type and to check the absolute value of the S2 peak by gas chromatography analysis of pyrolysis by-product. MinC measured with Rock-Eval 6 was compared to that determined by: weight loss after HCl treatment; the acidimetry technique; and calculation after TC, mass balance from kerogen isolation and organic carbon measurement on kerogen by elemental analysis. The results display a good correlation for the whole concentration range (0-12 wt% MinC), when comparing elemental analyses and Rock-Eval 6. However, comparison of Rock-Eval 6 with acidimetry data leads to larger deviations while correlation factors are still good while comparison with weight loss is poor. As a whole an excellent reliability of TOC and MinC obtained by Rock-Eval 6 was demonstrated, and consequently, it is now possible to get at once the total organic and mineral carbon mass balance for a given rock. Recommendations are proposed regarding the standard samples and analytical methods selected for calibrating the Rock-Eval 6 over a large mineral and organic carbon range. Consistency between S2 and Tmax measured by Rock-Eval 2 and Rock-Eval 6 for Types I and II bulk rocks was also checked. A good correlation was obtained for S2, even though S2 values are slightlyhigher when measured with Rock-Eval 2. It was demonstrated that this is due to carrier gas (nitrogen vs. helium) by running measurements with a Rock-Eval 6 under helium, the difference ranging from 5 to 10 relative wt% for most studied samples. For Tmax correlation, data are much more scattered and as a general trend Tmax obtained by Rock-Eval 6 are higher than Tmax obtained by Rock-Eval 2 and the difference increases with Tmax: this is due to the fact that the probe measuring the temperature in the Rock-Eval 2 is located in the oven wall, consequently Tmax determination is highly dependent on the setup and calibration of the apparatus. A special attention was given for temperature measurement in the Rock-Eval 6, where the probe is in contact with the crucible containing the sample, leading to much more reliable data.
Résumé
Le Rock-Eval 6 est la dernière version de la ligne de produits Rock-Eval, commercialisée par Vinci Technologies depuis 1996. Le présent article décrit la méthodologie développée à l'IFP pour l'obtention de données fiables et atteste la qualité des paramètres géochimiques acquis par le Rock-Eval 6. Les données ont été obtenues sur 147 roches mères provenant de bassins sédimentaires variés et présentant des matières organiques des différents types à différents stades de maturité. Des corrélations intrinsèques, sur deux appareils Rock-Eval 6 différents, ont été réalisées et les données obtenues démontrent une excellente uniformité pour l'ensemble du jeu de paramètres Rock-Eval. Le recouvrement complet du carbone total (CT) par le Rock-Eval 6 a été confirmé par comparaison avec l'analyse élémentaire. Afin de vérifier la répartition du carbone (minéral et organique) réalisée par le Rock-Eval 6, des mesures du carbone minéral (MinC) et du carbone organique total (COT) ont été effectuées par des techniques alternatives. Le carbone organique total mesuré par le Rock-Eval 6 a été comparé à ceux obtenus par l'appareil Leco pour les roches brutes, par l'analyse élémentaire pour les kérogènes, et par le calcul à partir du bilan de masse effectué après destruction de la matrice minérale et la concentration en carbone mesurée par analyse élémentaire sur les kérogènes ainsi obtenus pour les roches brutes. Une bonne corrélation est obtenue pour toute la gamme de concentration (0-90 % en poids) lorsque l'on compare le Rock-Eval 6 et l'analyse élémentaire. La comparaison avec le Leco présente de plus importantes déviations, bien que le coefficient de corrélation soit satisfaisant. Les kérogènes recouvrés ont été soumis à l'analyse élémentaire et les quantités de carbone mesurées ont été comparées à celles obtenues par analyse Rock-Eval 6. Pour un sous-ensemble de kérogènes, des pyrolyses préparatives ont été réalisées afin de confirmer la valeur de 83 % en poids pour le carbone organique contenu dans le pic S2 pour toutes les roches, quel que soit le type de la matière organique, et de vérifier la valeur absolue du pic S2. Le carbone minéral mesuré par Rock-Eval 6 a été comparé à ceux obtenus par détermination de la perte de poids après traitement HCl, par la technique d'acidimétrie, et par le calcul à partir du TC, le bilan de masse obtenu lors de la préparation du kérogène et la concentration en carbone du kérogène. Une bonne corrélation est obtenue pour toute la gamme de concentration (0-12 % en poids) lors de la comparaison avec l'analyse élémentaire. De plus importantes déviations et un coefficient de corrélation satisfaisant sont obtenus pour la comparaison avec l'acidimétrie. La comparaison avec la détermination de perte de poids est médiocre. En conclusion, une excellente fiabilité a été démontrée pour le COT et le MinC mesurés par Rock-Eval 6. En conséquence, il est désormais possible d'obtenir un bilan du carbone minéral et organique contenu dans une roche par une mesure unique. Des recommandations sont proposées concernant les échantillons de référence et les méthodes analytiques sélectionnées pour calibrer le Rock-Eval 6 sur une large gamme de carbone organique et minéral. L'uniformité entre les valeurs de S2 et de Tmax mesurées par le Rock-Eval 2 d'une part, et le Rock-Eval 6 d'autre part, pour les roches brutes de type I et de type II a également été vérifiée. Une bonne corrélation a été obtenue pour le S2, bien que les valeurs mesurées par le Rock-Eval 2 soient d'une manière générale légèrement supérieures. Il a été démontré que ce point était lié au gaz vecteur (azote et hélium) en réalisant des analyses sous Rock-Eval 6 avec l'hélium comme gaz vecteur. La différence est de 5 à 10 % en poids relatif pour la plupart des échantillons étudiés. La corrélation des Tmax présente une grande dispersion et en tendance générale, les valeurs de Tmax obtenues par Rock-Eval 6 sont supérieures à celles obtenues par Rock-Eval 2, la différence augmentant avec la valeur du Tmax. Ceci est dû au fait que le thermocouple régulant le four du Rock-Eval 2 est placé dans la paroi du four de pyrolyse : en conséquence, la détermination du Tmax est dépendante du réglage et du calibrage de l'appareil. Une attention spéciale a été portée au contrôle de la température dans le Rock-Eval 6, où le thermocouple est directement placé sous la nacelle contenant l'échantillon, aboutissant à des mesures plus fiables.
© IFP, 2001