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氦气资源的盖层特征探究--以塔里木盆地为例

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地质论评 2024年第3期70卷 1192-1204页

作者：张朝鲲弓明月田伟何衍鑫朱东亚王磊北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国石化石油勘探开发研究院北京100083

良好的盖层封盖条件是氦气资源得到保护的关键,在氦气资源潜力评估中有着重要的意义。目前对于氦气资源盖层特征的研究仍处于空白阶段,笔者等对盖层的封盖机理及宏观-微观特征与氦气封盖效果之间的关系进行了探究,认为氦气在地层中保存... 详细信息

良好的盖层封盖条件是氦气资源得到保护的关键,在氦气资源潜力评估中有着重要的意义。目前对于氦气资源盖层特征的研究仍处于空白阶段,笔者等对盖层的封盖机理及宏观-微观特征与氦气封盖效果之间的关系进行了探究,认为氦气在地层中保存的封盖机理主要包括物性、压力、浓度三重封闭。盖层对于氦气的封盖效果受一系列微观特征(孔隙度、渗透率、突破压力、中值半径)与宏观特征(岩性、厚度、成岩作用、连续性、构造作用)影响,含氦气藏载体气类型的不同也会使盖层对于氦气的封闭能力产生差异。基于笔者等归纳出的盖层特征与氦气封盖效果的关系,对塔里木盆地内具有一定的生氦潜力的和田河区块、雅克拉区块、古城区块的氦气资源盖层条件进行评估,评估结果对应实际勘探中含氦气藏的分布情况。综合分析塔里木盆地含氦气藏盖层特征,发现常规评价油气藏封盖条件的方法并不完全适用于氦气资源盖层条件的评估,精准化分析含氦气藏盖层条件的方法仍需进一步探索。

关键词：氦气盖层封盖效能含氦气藏塔里木盆地

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天然氢气:一种潜在的零碳能源

科学通报 2024年第17期69卷 2344-2350页

作者：刘全有吴小奇孟庆强朱地黄晓伟朱东亚李朋朋金之钧北京大学能源研究院北京100871 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京102260 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京102260 齐鲁工业大学(山东省科学院)能源研究所济南250014

2023年2月17日,Hand[1]在Science上发表了“Hidden hydrogen:Does Earth hold vast stores of a renewable,carbonfree fuel?”一文,对地球上是否存在巨量的天然氢(H_(2))进行了探讨,引发了全球能源界和科技界对这一可再生零碳能源的热议,“寻找天然氢源的热潮”也入选了Science“2023年度十大科学突破”.H2燃烧产物只有水,不释放CO_(2),因而被认为是最环保的绿色能源.天然H2作为能源转型背景下不可忽视的新能源之一[2],除了在未来一次能源需求中扮演重要角色外,甚至还可能成为气候问题的“解药”[1],同时其在原始有机质分子[3]和地球早期生命形成[4,5]中可能扮演了重要角色,因而得到了国际社会越来越多的关注.

关键词：绿色能源燃烧产物零碳新能源科学突破

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富氦气藏源储关系及富集机理

地质学报 2024年

作者：朱东亚刘全有李朋朋高宇金晓辉孟庆强张军涛吴小奇国家能源碳酸盐岩油气重点实验室中国石化石油勘探开发研究院北京大学能源研究院

针对氦气成因来源、富集成藏和资源潜力,世界各国重视程度日益增加。多种类型地质体中氦气能否富集成藏的关键因素是氦气来源与储层之间的有效配置关系。本文系统梳理国内外不同构造背景和不同类型的富氦气藏基本特征,开展主要潜在氦源... 详细信息

针对氦气成因来源、富集成藏和资源潜力,世界各国重视程度日益增加。多种类型地质体中氦气能否富集成藏的关键因素是氦气来源与储层之间的有效配置关系。本文系统梳理国内外不同构造背景和不同类型的富氦气藏基本特征,开展主要潜在氦源岩铀和钍含量测试与统计,并重点对鄂尔多斯盆地铝土岩层系富氦气藏进行解剖。在这些研究的基础上,明确了地质体中氦气主要来自壳源放射性成因氦和幔源氦。大规模高铀和钍含量的古老基底花岗岩/变质岩等氦源岩、有利的源储配置和氦气从源向储高效的运移疏导是世界上大型富氦气田形成的关键条件。氦气通常与CH4、CO2、N2等在油气藏中呈共伴生关系。与N2总体呈正相关关系,表明成因上有一定的联系;而与CO2和CH4呈负相关关系,表明CO2和CH4的富集对氦气的稀释作用。依据富氦气藏氦源和储层之间的关系,分为内源型氦气藏、外源型氦气藏和复合型氦气藏。内源型氦气藏主要包括富氦页岩气藏,其中的氦气来自页岩本身所含有铀和钍衰变,与页岩有机质生成的天然气构成同源同储富氦气藏。外源型氦气藏主要包括常规碎屑岩和碳酸盐岩气藏,其中的氦气主要来自气藏储层之外的基底的壳源氦气或者幔源氦气。断裂沟通深部氦源,氦气通过水或者天然气携带运移至隆起高点位置的圈闭富集成为富氦气藏。铝土岩层系富氦气藏为混合型氦气藏,氦气即可来自古老基底,也可来自铝土岩层系的富铀和钍的铝土岩、泥页岩和煤岩;内源和外源的氦气与来自泥岩或煤层的烃类气体共同在铝土岩层系中富集成藏,形成异源同储的混合型氦气藏。

关键词：富氦气藏氦源岩源储关系铝土岩异源同储

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含油气盆地氦气分布特征与成藏机制

中国科学:地球科学 2024年第10期54卷 3195-3218页

作者：李朋朋刘全有朱东亚朱地 Zheng ZHOU 吴小奇孟庆强吕佳豪高宇北京大学能源研究院中国科学院西北生态环境资源研究院中国石化石油勘探开发研究院齐鲁工业大学(山东省科学院)能源研究院 Lancaster Environment Centre Lancaster University 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院大学

氦气是一种不可替代的战略性矿产资源,全球的商业性富氦气藏（He>0.1%）都是在油气勘探过程中偶然发现的.通过对全球75个富氦气田和1048个天然气样品统计分析发现,天然气中氦气普遍具有“稀”“伴”和“杂”的特征,富氦气田的埋深通常小... 详细信息

氦气是一种不可替代的战略性矿产资源,全球的商业性富氦气藏（He>0.1%）都是在油气勘探过程中偶然发现的.通过对全球75个富氦气田和1048个天然气样品统计分析发现,天然气中氦气普遍具有“稀”“伴”和“杂”的特征,富氦气田的埋深通常小于4500m. He-CH4和He-CO2气田的氦气含量明显低于He-N2气田（He>1%）.然而,前两种气田的氦气地质储量主要为10～7～1011m3量级,而后者仅为10～5～10～7m3量级.氦气与烃类气体在成因和运移方式存在显著的差异.氦气聚集以及长距离运移必须借助载体（地层水、烃类流体、N2、幔源流体等）,氦气的运移通道不局限在沉积地层,可延伸至盆地基底、下地壳,甚至岩石圈地幔.然而,氦气与烃类气体的成藏条件几乎可视为等同.烃类气体的存在不仅促进含氦流体中氦气快速解析和高效聚集,而且降低了氦气扩散性能、减少逸散通量.膏盐岩和厚层泥页岩作为盖层,有利于氦气在地质时间尺度下长期保存.大型富氦气田集中分布在古老克拉通盆地的隆起区及其周缘,几乎全部为壳源型.根据He含量与He/N2比值图版,壳源型氦气藏可划分为基岩供氦性、基岩-沉积岩联合供氦型和沉积岩供氦型.综合考虑中国的氦气品位、氦气资源禀赋、天然气工业化进程,以及目前的氦气提纯工艺,中、西部鄂尔多斯、塔里木、四川和柴达木盆地的富氦气田是氦气工业提取优先部署区域,部分（特）大型含氦气田可作为重要接替区域.

关键词：氦气资源地球化学特征氦源岩供氦模式富集机理有利区带优选

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深层—超深层海相碳酸盐岩成储成藏机理与油气藏开发方法研究进展

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石油勘探与开发 2024年第4期51卷 692-707页

作者：马永生蔡勋育黎茂稳李慧莉朱东亚邱楠生庞雄奇曾大乾康志江马安来石开波张军涛中国石油化工集团有限公司北京100728 国家能源碳酸盐岩油气重点实验室北京102206 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 北京大学地球与空间科学学院北京100871

基于钻井、地震、测井、测试以及实验分析等新资料,针对中西部叠合盆地深层—超深层海相碳酸盐岩层系成储、成藏和油气藏高效开发面临的关键科学问题开展持续攻关。研究表明:(1)断裂主导形成的储集体和古老层系白云岩储层是深层—超深... 详细信息

基于钻井、地震、测井、测试以及实验分析等新资料,针对中西部叠合盆地深层—超深层海相碳酸盐岩层系成储、成藏和油气藏高效开发面临的关键科学问题开展持续攻关。研究表明:(1)断裂主导形成的储集体和古老层系白云岩储层是深层—超深层海相碳酸盐岩两类重要的储层;以断裂为主导形成的规模储集体,根据成因可进一步分为3种类型:断裂活动过程中构造破裂形成的缝洞储集体、致密碳酸盐岩受断裂和流体双重改造形成的储集体与早期丘滩等高能相带受断裂和流体改造形成的储层;优势丘滩相、早期白云石化和溶蚀、酸性流体环境、膏盐岩封盖和超压是优质白云岩储层形成和保持的关键。(2)中国中西部叠合盆地海相碳酸盐岩层系富有机质页岩主要发育于被动陆缘深水陆棚、碳酸盐缓坡等环境中,构造-热体制是控制深层—超深层油气藏赋存相态的重要因素,改造型动力场控制中西部叠合盆地深层—超深层海相碳酸盐岩油气成藏与分布。(3)普光等高含硫酸性气田开发过程中硫析出堵塞井筒,采用井筒溶硫剂配合连续油管解硫堵效果明显;基于沉积模拟的双重介质建模数模一体化技术可以精细刻画水侵前缘空间展布及变化,并据此提出气井全生命周期调、排、堵控水对策。(4)超深断控缝洞油气藏开发过程中,储层应力敏感,渗透率随压力下降而显著降低,产量递减较快;凝析气藏相态变化快,压降显著影响凝析油采出程度;据此提出“注水+注天然气”重力驱油藏开发方法和“高注低采”天然气驱凝析气藏开发方法;采用分层次约束、逐级地质建模和流-固-热耦合的复合介质数值模拟有效提高了油气藏开发生产动态模拟的预测精度。

关键词：深层—超深层海相碳酸盐岩油气成藏机理礁滩相高含硫酸性气藏超深断控缝洞油气藏井筒硫沉积流-固-热耦合数值模拟

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地球多层圈有机—无机相互作用的资源效应

天然气地球科学 2024年第5期35卷 741-762页

作者：刘全有朱东亚孟庆强宋玉财吴小奇李鹏许汇源彭威龙黄晓伟刘佳宜魏永波金之钧北京大学能源研究院北京100871 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国地质科学院地质研究所北京100037 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

地球内部不同层圈相互作用过程中的物质循环和能量传递对浅层盆地内部多种类型资源的形成及富集具有显著影响。深部地质作用过程与浅部资源效应这一核心科学问题备受关注,其中在深部流体/熔体物质传输影响下的有机—无机相互作用及资源... 详细信息

地球内部不同层圈相互作用过程中的物质循环和能量传递对浅层盆地内部多种类型资源的形成及富集具有显著影响。深部地质作用过程与浅部资源效应这一核心科学问题备受关注,其中在深部流体/熔体物质传输影响下的有机—无机相互作用及资源效应是关键所在。梳理了地球多层圈有机—无机相互作用对盆内多种资源的影响机理。在深部流体/熔体活动背景下,有机—无机相互作用主要通过形成利于富有机质烃源岩发育的沉积环境、提供促进生烃的物质能量、产生改造储层性质的流体环境和影响油气组分的聚集效果的方式控制油气资源的形成和聚集;深部流体携带地球深部的气体组分(CH_(4)、H_(2)、CO_(2)等)和热能进入盆地促使了天然氢气和地热资源潜力的形成;深部物质为铀矿提供铀源,富铀流体在生物作用和含烃流体作用下形成砂岩型铀矿;深部流体活动对煤矿资源的形成和变质也产生了较大影响。未来针对地球多层圈有机—无机相互作用的研究应当突破盆地限制,在地球系统的背景下围绕层圈物质和能量传输、盆内与盆外一体化展开。重点对非生物烷烃气成因、工业聚集和天然富(含)氢气藏的成因、富集、潜在勘探区评价、地质储存开展深入研究,助力推进中国能源转型和绿色发展。

关键词：有机—无机相互作用深部流体油气天然氢地热资源固体矿产资源

热力学和动力学双重控制下的大气降水溶蚀-充填机制

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中国科学：地球科学 2013年第12期43卷 1797-1806页

作者：孟庆强朱东亚胡文瑄金之钧中国石化石油勘探开发研究院油气勘探研究所北京100083 中国石化石油勘探开发研究院构造-沉积储层实验室北京100083 南京大学地球科学系南京210093

受构造抬升运动的影响，塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩多次暴露至地表遭受大气降水溶蚀改造，形成丰富的岩溶孔洞型油气储集空间．但钻井表明许多大型岩溶洞穴、小的孔洞、裂缝等遭受方解石的充填，造成储集性能变差．塔北地区奥陶系岩溶孔... 详细信息

受构造抬升运动的影响，塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩多次暴露至地表遭受大气降水溶蚀改造，形成丰富的岩溶孔洞型油气储集空间．但钻井表明许多大型岩溶洞穴、小的孔洞、裂缝等遭受方解石的充填，造成储集性能变差．塔北地区奥陶系岩溶孔洞中所充填的方解石具有非常轻的氧同位素组成和高的^87Sr／^86Sr比值，其δ^18OPDB位于-21．2‰--13．3‰，平均值为-16．3‰，^87Sr／^86Sr比值位于0．709561—0．710070，平均值为0．709843．同位素组成表明岩溶孔洞中所充填的方解石与大气降水有关．理论分析表明，大气降水对碳酸盐岩的溶蚀和充填作用受热力学和动力学双重机制控制．碳酸盐岩溶解的热力学因素决定大气降水在从地表向地下流动过程中对碳酸盐岩具有从溶解到饱和再到沉淀充填的作用特征，即地表之下大气降水对碳酸盐岩溶蚀作用发育的深度具有一定限度，而不能无限制的向深处发展；碳酸盐岩溶解的动力学因素控制着岩溶作用发育的强度、深度和广度，即岩溶作用还受地形地貌、气候、断裂／裂缝发育程度等多种因素制约．在热力学和动力学因素共同控制下，大气降水对塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩的岩溶作用仅在不整合面之下一定深度（多数200m）范围内发生，再往深处则会沉淀碳酸盐岩矿物，从而造成对已有空间的充填作用．

关键词：塔里木碳酸盐岩岩溶充填热力学动力学

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α-蝎神经毒素的结构特征分类

中国药理学与毒理学杂志 1992年第2期6卷 92-96页

作者：朱东亚吉永华南京军区军事医学研究所中国科学院上海生理研究所上海200031

17种α-蝎神经毒素按其三维结构特征可分为三大组,从马氏钳蝎(Buthus martensi Karsch)分离纯化的BmK 1和BmK 2均归属于第2组.结果显示三维结构分组与免疫学分组及毒理作用有很好的一致性,这表明三维结构的亲缘性可在一定程度上反映免... 详细信息

17种α-蝎神经毒素按其三维结构特征可分为三大组,从马氏钳蝎(Buthus martensi Karsch)分离纯化的BmK 1和BmK 2均归属于第2组.结果显示三维结构分组与免疫学分组及毒理作用有很好的一致性,这表明三维结构的亲缘性可在一定程度上反映免疫学的亲缘性和毒理学的相似性,此外,本文还初步探讨了该类毒素的进化,结果表明毒素的毒性与三维结构的进化有关,在历史进程上有逐渐增强的趋势。

关键词：蝎神经毒素分子结构分类毒性

塔里木盆地热液流体活动及其对油气运移的影响

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岩石学报 2013年第3期29卷 1048-1058页

作者：金之钧朱东亚孟庆强胡文瑄中国石化石油勘探开发研究院构造与沉积储层实验室北京100083 南京大学地球科学系南京210093

塔里木盆地奥陶系灰岩孔洞和裂缝中都可以见到大量的方解石充填,可以分为三种类型,即孔中方解石胶结物、CⅠ方解石脉和CⅡ方解石脉。CⅡ方解石脉具有较高的87Sr/86Sr比值,位于0.709103～0.710593之间,平均值为0.709538;较轻的碳氧同位... 详细信息

塔里木盆地奥陶系灰岩孔洞和裂缝中都可以见到大量的方解石充填,可以分为三种类型,即孔中方解石胶结物、CⅠ方解石脉和CⅡ方解石脉。CⅡ方解石脉具有较高的87Sr/86Sr比值,位于0.709103～0.710593之间,平均值为0.709538;较轻的碳氧同位素组成,其δ13CPDB值位于-5.67‰～-1.70‰之间,平均值为-2.95‰,δ18OPDB值位于-14.28‰～-7.88‰之间,平均值为-10.39‰。CⅡ方解石脉中的流体包裹体具有较高的均一温度,各样品平均值位于120.0～180.0℃之间。孔中方解石胶结物和CⅠ方解石脉在同位素组成和流体包裹体均一温度上较为一致,但都与CⅡ方解石脉有着显著的差别。综合比较各项分析测试结果,认为CⅡ方解石脉的形成与深部热液流体作用有关,而孔中方解石和CⅠ方解石脉则是从地层水中沉淀形成的。从热液流体中沉淀形成的CⅡ方解石脉中可见一定数量的油气包裹体,并且包裹体气相成分中除含有CO2外,还含有一定量的CH4和C2H6等有机组分。这些特征表明了热液流体在从深部向浅部活动过程中携带并促使了油气向浅部地层的运移。CⅡ方解石脉所具有的较轻的碳同位素组成是有机成因的CO2/CO32-在热液流体溶解携带油气时混入进了热液流体中的结果。热液流体主要通过降低原油粘度、减小油水界面张力来减小油气运移阻力,并能携带部分油气,从而促使油气沿断裂裂缝体系向浅部地层运移。

关键词：塔里木热液流体油气运移方解石脉同位素