松辽盆地富氦气藏差异性富集规律及有利区预测

氦气是稀缺战略资源,在国家安全和高新技术等领域发挥着重要的作用。松辽盆地作为中国大型陆相含油气盆地之一,具有良好的氦气资源显示,但对氦气来源尚无统一的认识,尤其对其富集规律缺少系统总结。基于此,对松辽盆地氦气来源、分布等特征进行了归纳,结合构造演化和岩浆作用等对其运移及富集规律做出初步分析,并预测了富氦气藏勘探有利区。结果表明：松辽盆地主要为幔源氦及壳源氦的混合气,幔源氦贡献在南北呈现一定的差异;盆地基底及周缘花岗岩、深大断裂和有利的盖层,是氦气富集的最重要影响因素;盆地中南部为幔源氦聚集的有利区带,东南部是壳源氦的有利富集区带,中央坳陷及东南隆起带是壳幔混源氦气聚集的有利区域。研究结果对松辽盆地氦气的高效勘探开发具有指导意义。     

苏北盆地幔源氦气藏的特征与形成条件

指出:苏北盆地部分油气藏(井)中He的含量很高(0.08％～1.34％),达到或超过了工业品位;其~3He/~4He值为1.75×10~(-6)～4.9×10~(-6),是含幔源氦的同位素组成特征。通过对区域构造、盆内构造、壳幔结构、岩浆活动、成藏特征等方面的综合分析研究,认为这批幔源氦气藏形成于裂谷伸展构造环境,而幔源挥发份的上升运移与深断裂和幔源岩浆活动有密切关系;包括苏北盆地在内的大陆架裂谷区是寻找幔源氦资源的有利地区。     

页岩气和煤层气中氦气的地球化学特征和富集规律

氦气是国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有战略资源。近年来,国内外常规天然气藏中氦气的研究日益受到关注,但非常规气藏(如页岩气和煤层气)中氦气的含量特征及成因研究至今仍处于起步状态。研究通过对国内外非常规领域氦气研究文献的梳理,系统总结了国内外页岩气和煤层气中氦气的含量及分布,明确了氦及其他稀有气体同位素特征,并在此基础上分析了页岩气和煤层气中氦气的成因及来源,揭示了氦气的富集主控因素。研究数据表明：页岩气中氦气的含量分布范围在(0.12～3 100)×10^-6之间,均值约为378×10^-6;煤层气的氦气含量分布范围在(0.04～19 000)×10^-6之间,均值约为816×10^-6。页岩气和煤层气中的氦气含量普遍低于同一地区常规天然气藏中的氦含量。这可能是因为常规天然气一般经历过较长的二次运移,能够在途中捕获更多的外源氦。页岩气和煤层气中的³He/⁴He值一般较低,指示壳源放射性衰变氦为主要来源。氦和氖同位素特征显示,页岩气和煤层气中的幔源氦和大气氦贡...     

中国氦气资源分区特征与成藏模式

氦是目前已知的熔点、沸点最低的惰性气体元素,物理性质极为特殊,被广泛应用在诸多高精尖领域。中国的氦气资源主要依赖进口,但是近些年随着国内氦气需求量的持续增加、氦气进口价格的升高以及国外主要氦气生产国出口政策的收紧,中国面临严峻的氦气资源安全形势,急需对国内氦气资源的分布特征、成藏模式和控制因素开展深入研究。为此系统调研了中国10个含油气盆地的含氦情况,对氦气分布的地区特征、地层时代特征以及氦气成藏模式进行了总结,中国富氦盆地横向分布广泛且具有明显的分区特征,东部与中西部含氦盆地差异显著,东部含氦盆地有壳源氦和壳幔混合型氦并以后者为主,主要受构造因素和幔源流体的控制;中西部含氦盆地以壳源氦为主。纵向上氦气在各地层时代中均有分布,氦气含量具有“两头高、中间低”的特征。明确了氦源岩、构造因素、运移载体和封盖条件在氦气成藏中的控制作用,并据此总结出中国东部含氦盆地和中西部含氦盆地的氦气成藏模式,根据氦气成藏中存在的2组相互制约关系：气藏生成强弱的相互制约、构造活动性强弱的相互制约,指出“通量差”是氦气成藏的关键参数。对中国氦气资源勘探开发提出如下建议：围绕东部壳幔混合型氦气资源开展资源量评估工...     

松辽盆地无机成因烃类气藏的幔源贡献

幔源氦对氦含量的贡献值不能完全代表其它组分的幔源贡献。依据松辽盆地的地质条件和勘探成果并通过筛选该盆地实际气藏组分的混合模拟结果，得到了松辽盆地昌德、肇州西和升深2井等3个气藏无机成因的贡献大于80％的结论，说明松辽盆地无机成因的气源是非常巨大的，同时指出，松辽盆地有机成因与无机成因甲烷同位素的判别界限定为－30‰比较合适，天然气样品中单独的^3He/^4He指标得到的幔源拟的贡献值不能化表气藏中无机成因烃类气体的幔源贡献。     

长岭断陷无机成因天然气的判别与分布特征

通过对松辽盆地长岭断陷烷烃气和CO2碳同位素资料的分析,认为该地区存在无机成因天然气。烃类气体中具有重碳同位素异常(δ13 C1>-30‰)和负碳同位素系序(δ13 C1>δ13 C2>δ13 C3>δ13 C4)的同位素分布特征,CO2碳同位素分布在-4.63‰～-16.7‰,部分天然气表现出无机成因烃类气体的特点。3 He/4 He值为0.88Ra,指示有幔源氦的存在,说明该区天然气可能是壳幔混源。长岭断陷天然气藏中不仅无机成因烷烃气由北向南逐渐减少,且幔源CO2也表现出从西北向东南含量明显减少,与区域构造、断裂走向和火山岩密切相关等与无机成因烷烃气相似的分布特征。     

氦气资源的分类、特征及富集主控因素分析

我国氦气供应量不足,根本原因是氦气资源相对贫乏。加强对富氦天然气的分类研究,明确不同类型氦气藏的特征及富集主控因素,对促进我国氦气勘探开发研究和保障我国用氦安全都具有重要意义。通过研究氦气的成因,同时考虑氦气资源丰度禀赋,铀、钍放射性元素所处空间层位,载体气藏类型,以及成藏主控因素的差别,对含氦气藏进行了细致划分。氦气藏总体分为两类：壳幔混合型和壳源型,壳源型又可细分为壳源远源型(包括烃类伴生型和水溶气型)和壳源近源型(页岩气型),不同类型氦气资源特征大相径庭。从国内目前发现的氦气藏来看,只有与烃类气藏共同成藏的壳源氦才具有工业利用价值,尽管其资源品位相对较低,但资源潜力较大。壳源远源型和壳源近源型氦气藏富集主控因素大致相同,但在氦源岩和运移通道上存在差异。     

柴达木盆地北缘富氦天然气分布与成藏模式

近年来柴达木盆地北缘(柴北缘)发现了较好的氦气资源前景,其中马北、东坪气田、团鱼山、全吉山及尖北等地区发现较高氦含量的富氦天然气(氦气含量为0.013%～1.14%,平均含量为0.33%)。综合前人研究资料系统梳理了柴北缘地区富氦天然气的组分特征、分布特征、成因特征及成藏条件,提出了柴北缘地区的氦气成藏模式。研究该地区富氦天然气的横向及纵向分布特征得出：在横向上,柴北缘地区全吉山煤田平均氦气含量最高(1.074%),其次是团鱼山煤田(0.678%),之后依次是东坪(0.28%)、马北(0.261%)、尖北(0.24%)、牛东(0.015%)气田;在纵向上,古近系路乐河组(E1+2)和侏罗系(J)2套层位平均氦含量最高,分别为0.61%和0.43%,能够作为主要的氦气勘探开发层系。此外,柴北缘地区天然气中的氦气主要富集在埋深3 000 m以内的中浅层。根据同位素研究得到柴北缘地区氦气主要为壳源氦成因,是基底的元古宇—奥陶系花岗岩、变质岩系及铀矿等放射性矿物通过U、Th放射性衰变产生,以断裂为运移通道伴随着地下水和天然气在自生自储型和连续运移型2种成藏模式下聚集成藏,其中自生自储型运移成藏...     

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地球化学特征显示,松辽盆地在多处发现的高含量CO2气藏属于无机成因天然气,徐家围子地区发现的具重碳同位素和负碳同位素系列的烃类气体说明盆地不内不仅存在无机成因的CO2气藏,而且也极有可能形成无机成因的烃类气藏。盆地深部地质研究表明,地幔上隆、地壳减薄、地壳中发育的“网状”结构以及部分深大断裂的发育,使松辽盆地具备了形成无机成因气的条件,也说明盆地内现在发现的无机成因天然气可能来源于地球深部。 地球内部不同圈层内发育的流体是无机成因天然气 形成的基础。松辽盆地古中央隆起带两侧、西部凹陷区是无机成因天然气发育的有利地区;沿嫩江大断裂带和幔源岩浆底劈带是寻找无机烃类气体的有利地区。     

中国含油气盆地富氦天然气藏氦气富集模式

氦气由于其化学惰性、分子量小、低沸点、强渗透性、高导热性等特点,广泛用于航空航天、低温超导、医疗以及高科技领域,是一种不可替代的战略性稀缺资源。但关于氦气如何在天然气藏中富集的研究较为薄弱。为此,在探讨富氦气藏划分标准的基础上,系统剖析了典型富氦气藏氦气成因、来源及富集过程,重点突出了主力氦源对富氦气藏的贡献,并提出了中国含油气盆地富氦气藏氦气富集模式。研究结果表明：(1)针对中国不同含油气盆地建立了壳源富氦和壳幔混合富氦2大类,6种氦气富集模式;(2)富氦气藏具有供氦多元、富集模式多样的特征;无论哪种氦气富集模式,都离不开主氦源对气藏的贡献;(3)中西部盆地富氦气藏中的氦气以壳源氦为主,富集模式包括古老地层水沿断层上移释氦、天然气沿古老储集层运移过程中富氦、页岩气富氦模式。(4)东部盆地富氦气藏中氦气为壳幔混合成因,富集模式包括以烃类气为主的气藏富氦模式、以二氧化碳为主的气藏富氦模式、以氮气为主的气藏富氦模式。结论认为,中国含油气盆地富氦气藏氦气富集模式的建立,可为氦气富集规律和富集主控因素的研究提供参考和借鉴,同时,该认识对氦气有利勘探区带评价具有重要意义。     

青海共和盆地与干热岩体相关氦气成藏条件浅析

分析青海共和盆地温泉水和地下干热岩发现温泉水及干热岩中均含有氦气，部分样品氦含量达到商业开采工业品位（0.1%），且为壳源成因氦。基于同位素、组分等分析化验资料，研究了青海共和盆地与干热岩相关的花岗岩氦气成藏条件。结果表明：位于三叠系底部的干热岩（花岗岩）为氦气源岩；盆地周边深大断裂及盆地内数条北西向张性断裂断至热源体火成岩中，成为含氦流体中氦气和干热岩中热能运移的通道；干热岩体的热温为氦气的初次运移提供了动力，地下热水为氦气的二次运移提供了载体，干热岩体（花岗岩）顶部的砂砾岩为氦气成藏提供储存空间；干热岩（花岗岩）顶部的厚层沉积层（特别是泥岩层）是良好的盖层。综合分析认为：共和盆地与干热岩体相关的氦气具有形成富氦气藏的地质条件和良好的勘探前景。     

常规天然气伴生氦气成藏条件

氦气作为一种稀有战略资源,关系国家安全和高新技术产业发展。在总结前人成果的基础上,对柴达木盆地北缘地区各气田的氦气含量及同位素进行了分析,试图探讨常规天然气藏中的氦气成藏条件。结果表明：东坪气田的氦气含量介于0.012%~1.07%之间,平均为0.24%。利用壳—幔二元混合模式计算天然气中幔源氦的贡献比例,发现幔源氦的比例介于0.01%~0.84%之间,平均为0.3%;R/Ra值介于0.003 5~0.059 2之间,平均为0.022 6,属于典型的壳源氦。研究区氦气含量与甲烷含量呈明显负相关,与氮气含量呈正相关关系。异常高温扰动有利于促进研究区基岩中氦气发生初次运移,马北气田与牛东气田氦气富集离不开地层水作为有效载体,而东坪气田氦气富集的载体需进一步研究。壳源成因的氦可能主要来源于基底富U、Th的花岗岩和片麻岩的放射性衰变,载氦流体运移通道主要是山前深大断裂和不整合面,盖层分为基岩上覆的含膏泥岩和泥岩的区域盖层,以及咸水下渗形成的基岩顶封式局部盖层2种,这些有利的成藏条件为研究区氦气富集提供了良好的地质基础。体积法得出研究区氦气资源量约为27×10⁸ m³,每克岩石平均每年产生⁴He量约为（12.61~121.95）×10^-20 m³,平均为48.81×10^-20 m³。     

塔里木盆地氦气地球化学特征及有利勘探区

基于对塔里木盆地多个构造单元天然气中氦气相对含量及同位素组成特征,结合地质背景与典型富氦气藏分析该盆地氦气地球化学特征及有利勘探区。研究表明：塔里木盆地富氦天然气显示良好,总体上台盆区富氦天然气显示优于前陆区;塔里木盆地氦气以壳源成因为主;该盆地天然气中氦气相对含量与氮气相对含量具有一定的正相关关系,氮气相对含量高的气藏中氦气相对含量一般较高。塔里木盆地氦气勘探普查可以重点关注氮气相对含量高的气藏。氦在地质体中可能主要以水溶形式发生运移,富集成藏与地层水关系密切。受到不同物质在水中分压差异影响,结合亨利定律分析,地层水在富氦天然气聚集过程中可以起到“提氦泵”的作用。良好的输导体系以及优质的氦源是富氦气藏形成的基础;塔里木盆地多个区块具有良好的富氦天然气显示,尤其是在沙雅隆起、卡塔克隆起、麦盖提斜坡、巴楚隆起等构造单元,该系列构造单元具有良好的氦源以及天然气成藏条件,有利于富氦天然气聚集,该系列构造单元是塔里木盆地氦气勘探的优先考虑区块。大顺北地区天然气勘探前景好,并且该构造单元是“十四五”海相天然气勘探重点区块,也应该加强对该区的氦气勘探普查工作。     

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松辽盆地北部工业氦气藏主要分布层位是中部含油组合的萨尔图油层,下部含油组合扶余、杨大城子油层,深部含气组合登娄库和侏罗系地层.氦同位素显示盆地内氦气为壳源和幔源混合成因,其中幔源氦的比例在1.3%～38.2%,该比例与埋深和储集层位无关而主要与分布区有关.中部、下部和深部三套工业氦气层分别主要受嫩江组一、二段泥岩、青山口组一段泥岩和泉头组一、二段泥岩共三套区域盖层控制,盆地内交叉分布的两组深大断裂为氦气藏的形成提供了气源通道,断裂发育区控制了氦气藏的分布范围,断裂的发育规模影响氦气藏的形成及气藏中氦的含量.     

松辽盆地北部氦气成藏特征研究

松辽盆地北部工业氦气藏主要分布层位是中部含油组合的萨尔图油层,下部含油组合扶余,杨大城子油层,深部含气组合登娄库和侏罗系地层,氦同位素显示盆地内氦气为壳源和幔源混合成因,其中幔源氦的比例在1.3%-38.2%,该比例与埋深和储集层位无关而主要与分布区有关,中部、下部和深部三套工业氦气层分别主要受嫩江组一、二段泥岩,青山口组一段泥岩和泉头组一、二段泥岩共三套区域盖层控制,盆地内交叉分布的两组深大断裂为氦气藏的形成提供了气源通道,断裂发育区控制了氦气藏的分布范围,断裂的发育规模影响氦气藏的形成及气藏中氦的含量。     

青藏公路沿线地表渗漏气体地球化学特征及来源

CO2和CH4渗漏在地球表面是一种普遍的地质现象,这些释放的温室气体不仅对全球气候变化和碳循环产生重要影响,而且可以示踪其来源及构造活动信息。对青藏公路沿线地表渗漏气体的组分、CO2和CH4碳同位素以及He同位素组成进行了分析,结果显示该区渗漏气体主要有N2型和CO2型2类。N2型渗漏气体主要分布在北麓河、布查湖和沱沱河东侧,N2含量均超过75%,CO2和CH4含量分别为3.45%~20.91%和0~3.58%。CO2型渗漏气体主要分布于二道沟南侧、沱沱河支流和唐古拉山兵站附近,CO2含量均超过96%。所分析的渗漏气体的CO2/3 He值、CH4/3 He值、δ13CCO2值和δ13C1值显示布查湖渗漏CO2和CH4均为生物成因,无幔源CO2和He;北麓河和沱沱河东侧渗漏CO2和CH4可能均为非生物成因,幔源CO2含量超过50%;二道沟南侧、沱沱河支流和唐古拉山兵站附近的CO2型气体中CO2主要为幔源无机成因,其中唐古拉山兵站渗漏气体中还伴有幔源CO2还原形成的微量非生物成因CH4。所有渗漏气体中He均是以壳源为主,幔源He仅占2.15%~5.66%。以上的结果表明研究区大量幔源无机CO2的释放,可能与班公湖—怒江缝合带和可可西里—金沙江缝合带这2条深大断裂带以及藏北新生代火山活动有关,但有限的幔源He输入可能与断裂带深部的开放性程度较低有关,反映了该区处于挤压的构造环境和地壳增厚的地质背景,或者是由于较高壳源放射性成因He的混入而"稀释"了幔源He所致。     

咸阳市区富氦水溶气组分特征及成因分析

咸阳市区位于渭河盆地中部,其地热资源丰富。在开发过程中发现地热水中普遍伴生有天然气,其组分多样、成因复杂。通过对咸阳市区34口地热井天然气样组分及碳同位素分析,结果认为,市区内地热井天然气主要以氮气(大部分在70%~90%)、甲烷(10%左右)为主,氦气(2%左右)含量普遍偏高;甲烷主要以煤成气混无机成因气为主。大部分地热井伴生气中氦气属于典型的壳源氦,个别属壳源气混有极少量幔源气。     

黄骅坳陷二氧化碳气成因类型及富集规律

黄骅坳陷二氧化碳气的特征是:层位分布较普遍、丰度和成因类型较多、高纯度气藏分布地域较集中和气藏规模较小。依据R/Ra与δ13CCO2关系图,参考二氧化碳含量及产区地质条件,对黄骅坳陷二氧化碳成因类型进行了区分。通过对二氧化碳含量与碳同位素、氦气含量及其同位素、CO2/3He比率、氩同位素、伴生烷烃气成因分析,认为港151井二氧化碳气藏属幔源成因。根据本区大地构造及构造活动性特征分析,认为岩浆期后的地幔脱气可能是黄骅坳陷幔源二氧化碳气的主要来源方式。对二氧化碳气富集规律的研究发现,沧东断裂是沟通深部幔源流体的重要通道,盆地内二级断层的活动性对二氧化碳富集具有关键的作用,两组区域性深断裂交会处是无机成因二氧化碳富集的最有利场所。     

天然气中氦资源研究现状及我国氦资源前景

氦气具有强化学惰性和低沸点等独有特征,在高新技术产业和科研实验中具有不可替代的作用。氦在地球上以微量组分广泛分布,但从含氦、富氦天然气藏中提取氦气仍是工业制氦的唯一途径。目前全球已发现的氦储量主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯和加拿大等国,上述五国氦储量占全球总储量的92%。天然气藏中的氦气有3个主要来源：大气源、壳源和幔源。目前主要根据³He/⁴He值来确定氦的来源,通常大气源的³He/⁴He值为1.4×10^-6、壳源的³He/⁴He值为2×10^-8和幔源的³He/⁴He值为1.1×10^-5。富氦天然气的成藏条件和成藏特征与常规天然气藏既有共性又有明显的差异,一些有利于形成大型油气藏的高生烃强度地区,反而不利于富氦、高氦气藏的形成。而生烃强度相对低的隆起区则有利于富氦、高氦气藏的形成。全球已发现的氦气资源主要分布于晚元古代—古生代地台背景下的沉积盆地,此外在中—新生代构造—岩浆活动强烈且具有古老花岗岩的基底区也是富氦气藏发育的有利区带。现有资料表明,中国四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地和东部中新生界含油气盆地中已发现一些富氦气藏。同时非常规天然气领域亦展现出良好的氦资源勘探前景,如渭河盆地水溶气和四川盆地页岩气。中国富氦天然气具有点多、类型多、资源前景较好的特征,但氦气资源整体研究程度很低。     

黄骅坳陷天然气中多成因二氧化碳的判识及其混合模型

对２６个样品的组分及碳，氦同位素研究表明，黄骅坳陷天然气中存在３种成因的二氧化碳：有机成因，幔源－岩浆成因和碳酸盐岩变质热分解成因，根据二氧化碳含量和＾３Ｈｅ／＾４Ｈｅ比值确认，存在３种多元混合模型：有机成因与幔源－岩资成因均匀混合型，变质热分解成因二氧化碳混入型，二氧化碳与幔源氦差异混合型。