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富氦天然气藏氦源岩特征及关键评价参数

天然气工业 2022年第11期42卷 141-154页

作者：尤兵陈践发肖洪刘晓强刘凯旋 “油气资源与探测”国家重点实验室·中国石油大学(北京) 中国石油大学(北京)地球科学学院四川轻化工大学化学与环境工程学院

对氦气成因与来源的研究是氦气资源勘探中的关键和核心内容之一,其不仅可以为氦气成藏机制的建立提供理论基础和支撑,也可为富氦天然气藏预测提供关键证据和认识。为此,基于前人研究成果,系统梳理了富氦天然气藏中氦源研究现状与研究方... 详细信息

对氦气成因与来源的研究是氦气资源勘探中的关键和核心内容之一,其不仅可以为氦气成藏机制的建立提供理论基础和支撑,也可为富氦天然气藏预测提供关键证据和认识。为此,基于前人研究成果,系统梳理了富氦天然气藏中氦源研究现状与研究方法,总结了壳源氦源岩的特征和关键评价参数。研究结果表明:①天然气藏中氦气的3个主要来源为大气源、壳源和幔源,现有研究富氦天然气藏中的氦多数以壳源氦贡献为主;②壳源氦的氦源岩从根本上决定了气藏中氦气含量,其通常为富含铀、钍放射性元素的古老岩石,如地壳中花岗岩、富有机质页岩、变质岩等,其中古老的基底花岗岩是全球大部分富氦天然气藏的主要氦源岩;③富有机质页岩由于生烃能力较生氦能力强,天然气作为运载气的同时也将生成的氦气稀释到工业品味以下,难以独立作为富氦天然气藏的氦源岩。结论认为,目前对有关氦源岩的研究还不够系统和深入,为了建立氦源岩评价体系,提出了4个氦源岩关键评价参数,分别为氦源岩石类型、氦源岩铀、钍元素丰度、氦源岩形成年龄及氦源岩体积规模,以期为氦源相关理论研究奠定基础。

关键词：氦气壳源氦氦源岩富氦天然气藏基底花岗岩富有机质页岩铀、钍元素丰度评价参数

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鄂尔多斯盆地氦源岩特征及生氦潜力

石油与天然气地质 2023年第6期44卷 1546-1554页

作者：刘成林丁振刚陈践发范立勇康锐王海东洪思婕田安琦陈学勇中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国石油长庆油气田公司勘探开发研究院陕西西安710018

氦源是氦气资源形成的首要条件,盆地基底变质岩、泥岩、泥质白云岩、煤和铝土岩等沉积岩为潜在氦源岩。通过野外地质调查、重磁资料解释、岩心描述与主、微量元素测试等方法,研究了鄂尔多斯盆地2大类5套潜在氦源岩及其成氦潜力。研究结... 详细信息

氦源是氦气资源形成的首要条件,盆地基底变质岩、泥岩、泥质白云岩、煤和铝土岩等沉积岩为潜在氦源岩。通过野外地质调查、重磁资料解释、岩心描述与主、微量元素测试等方法,研究了鄂尔多斯盆地2大类5套潜在氦源岩及其成氦潜力。研究结果表明:鄂尔多斯盆地的潜在氦源岩分为基底型和沉积型两大类。基底型氦源岩发育在太古宇陆块及其上叠加的古元古界之中,岩性主要为高级变质片麻岩-变粒岩、大理岩、混合岩和花岗片麻岩,U和Th元素平均丰度分别为3.15×10^(-6)和12.38×10^(-6),生氦强度为0.735×10^(-6)cm^(3)/(a·g)。沉积型氦源岩主要发育在中元古界长城系沉积变质岩和古生界沉积岩之中。长城系黑色板岩主要分布在盆地北部和西南部,U和Th平均丰度分别为2.36×10^(-6)和8.28×10^(-6),生氦强度为0.522×10^(-6)cm^(3)/(a·g);下古生界下奥陶统马家沟组泥质白云岩分布在盆地中部及东部,U和Th平均丰度分别为1.71×10^(-6)和9.80×10^(-6),生氦强度为0.487×10^(-6)cm^(3)/(a·g);上古生界石炭系-二叠系泥岩和煤在全盆地广泛分布,太原组泥岩U和Th平均丰度分别为9.69×10^(-6)和22.68×10^(-6),生氦强度为1.82×10^(-6)cm^(3)/(a·g),太原组煤U和Th平均丰度分别为16.12×10^(-6)和44.13×10^(-6),生氦强度为3.21×10^(-6)cm^(3)/(a·g);上古生界石炭系铝土岩主要分布在盆地东部和西南部,U和Th平均丰度分别为7.14×10^(-6)和38.57×10^(-6),生氦强度为1.97×10^(-6)cm^(3)/(a·g)。鄂尔多斯盆地西南部发育各类氦源岩,具有“多源供氦”特征。该研究为鄂尔多斯盆地氦气资源勘查奠定了基础。

关键词：生氦潜力氦源岩氦气天然气藏鄂尔多斯盆地

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鄂尔多斯盆地含氦天然气地球化学特征与富集影响因素

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石油与天然气地质 2024年第2期45卷 384-392页

作者：刘成林丁振刚范立勇康锐洪思婕朱玉新陈践发王海东许诺中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国石油长庆油气田公司勘探开发研究院陕西西安710018 中国石油油气和新能源分公司北京100007 中国石化石油勘探开发研究院北京102206

鄂尔多斯盆地天然气资源丰富,部分地区天然气中的氦气含量较高,亟需深入研究含氦天然气地球化学特征与富集影响因素。通过采集天然气样品并进行组分和同位素等实验分析测试,结合地质条件,研究了鄂尔多斯盆地含氦天然气的分布、地球化学... 详细信息

鄂尔多斯盆地天然气资源丰富,部分地区天然气中的氦气含量较高,亟需深入研究含氦天然气地球化学特征与富集影响因素。通过采集天然气样品并进行组分和同位素等实验分析测试,结合地质条件,研究了鄂尔多斯盆地含氦天然气的分布、地球化学特征和影响因素,研究结果表明:(1)鄂尔多斯盆地天然气主要为烃类气体,氦气含量为0.016%~0.487%,平均值为0.060%;(2)鄂尔多斯盆地含氦天然气甲烷碳同位素值分布在-53.88‰~-29.23‰,甲烷、乙烷、丙烷和丁烷碳同位素表明烃类气为有机成因;(3)鄂尔多斯盆地含氦天然气3He/4He含量比值为20.10×10^(-9)~120.00×10^(-9),平均值为42.00×10^(-9),R/Ra值为0.014~0.085,平均值为0.030,为壳源氦的特征,不受天然气成因类型和成熟度等因素影响;(4)氦气含量较高的天然气主要分布在鄂尔多斯盆地北部东胜气田、西南部庆阳气田和东南部黄龙气田的上古生界石炭系-二叠系,其分布与古今构造位置、基底断裂、生氦强度及生烃强度相对强弱等因素密切相关。根据含氦天然气地球化学特征评价出富氦-中氦区、低氦区及贫氦区。

关键词：地球化学氦源岩氦气天然气鄂尔多斯盆地

氦气地质理论认识、资源勘查评价与全产业链一体化评价关键技术

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地学前缘 2024年第1期31卷 351-367页

作者：陶士振吴义平陶小晚王晓波王青陈胜高建荣吴晓智刘申奥艺宋连腾陈荣李谦杨怡青陈悦陈秀艳陈燕燕齐雯中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油勘探开发研究院西北分院甘肃兰州730020

鉴于我国氦气产业链理论技术需求,针对国内外尚无系统的氦气地质理论认识,缺乏针对性的氦气资源评价方法、参数取值标准,缺乏氦气含量综合准确检测、有利富集区优选方法,无成本指标优化体系及全产业链一体化评价方法等卡点和难点,本文... 详细信息

鉴于我国氦气产业链理论技术需求,针对国内外尚无系统的氦气地质理论认识,缺乏针对性的氦气资源评价方法、参数取值标准,缺乏氦气含量综合准确检测、有利富集区优选方法,无成本指标优化体系及全产业链一体化评价方法等卡点和难点,本文运用地质、地球化学、重磁电震、投资经济等多学科方法及实验技术,集中力量攻克氦气成藏机理、资源评价及资产评价的关键技术瓶颈。研发形成1项地质理论认识和3项关键技术:基于典型富氦气藏解剖、地下流体中“氦-气-水”相平衡及相-势耦合分析,研究提出氦气“水溶相、气容相、游离相”3种主要赋存状态、“集流、渗流、扩散”3种运移机理、“近氦源、邻断裂、低压区、高部位”4项分布富集控制因素,初步建立了基于“优质氦源、高效输导、适宜载体”的氦气“生-运-聚”地质理论认识。针对国内氦气含量检测技术参差不齐、部分准确度差、与国外数据差别大、无针对性的氦气资源评价方法等系列难题,以氦气源及氦气含量为核心,研发氦气含量综合准确检测技术,构建4类10种氦气资源评价方法,解决了氦气资源分级分类评价的技术瓶颈。针对基底氦源分布、岩性识别、通源断裂刻画及含氦储层评价难题,创建了归一化重磁下延方案,研发了基于深度学习的多尺度断裂智能识别技术和不同氦气含量下的气藏声学性质模拟方法,为氦源岩分布预测、通源断裂刻画、含氦储层测井解释评价及预测奠定了基础。通过建立多元控氦的富氦区带与目标优选技术,解决了富氦区带与目标优选难题。针对国内贫氦实际情况,以提氦装置投资和操作成本最小化为目标,采用响应面法建立优化目标与各主要工艺参数的非线性回归模型,建立了氦气全产业链一体化评价技术,初步解决了天然气低成本提氦工艺流程优化的技术需求。研究成果为我国长期、安全、规模利用氦气资源资产提供了有效支撑。

关键词：氦气氦源岩氦气成藏机理资源评价区带目标优选响应面法深度学习回归模型

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柴达木盆地水溶氦气资源的发现及富集机理

西北地质 2022年第4期55卷 61-73页

作者：晁海德陈建洲王国仓赵维孝蔡廷俊李吉庆李青谢菁青海省第四地质勘查院青海西宁810000 青海省页岩气资源重点实验室青海西宁810000 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000 青海省第二地质勘查院青海西宁810000

通过采集、测试柴达木盆地卤水井、温泉水样品,以及氦源岩及其生氦强度研究,梳理水溶性氦气分布特征,总结成因,探究富集机理,以期了解柴达木盆地水溶性氦气资源现状,并拓展氦气藏勘探、研究的新思路。结果表明:柴达木盆地氦源岩是多元... 详细信息

通过采集、测试柴达木盆地卤水井、温泉水样品,以及氦源岩及其生氦强度研究,梳理水溶性氦气分布特征,总结成因,探究富集机理,以期了解柴达木盆地水溶性氦气资源现状,并拓展氦气藏勘探、研究的新思路。结果表明:柴达木盆地氦源岩是多元的、开放的,除花岗岩外,侏罗纪、石炭纪泥页岩是潜在的生氦母岩,且侏罗纪泥页岩生氦强度最大,志留纪二长花岗岩次之,石炭纪泥页岩最低;以油砂山组、狮子沟组为主要聚集层的水溶性氦气分布于柴中断裂以北区域,且存在北、中、南3条控氦断裂带;柴达木盆地水溶性氦气基本为壳源型氦气,幔源氦仅占0.005%~0.42%;水溶性氦气成藏的关键在于“生、运、储”,其中泥页岩、中酸性岩体是氦气潜在生成母源,地下水、断裂提供运移载体及通道,油砂山组、狮子沟组提供储集空间。

关键词：水溶氦气氦源岩生氦强度富集机理

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花岗岩在氦气成藏中的双重作用:氦源与储集

西北地质 2022年第4期55卷 95-102页

作者：李玉宏张文周俊林李济远张云鹏中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710054 中国地质科学院地质研究所北京100037 中国矿业大学(北京) 北京100083

氦气是重要战略性稀有气体资源,寻找富氦天然气藏是解决氦气资源短缺的关键。目前工业利用的氦资源主要是壳源氦气,有效氦源岩是富氦天然气藏形成的基础,储层是氦气聚集的必须条件。资料调研表明已知富氦天然气藏与花岗岩关系密切,为研... 详细信息

氦气是重要战略性稀有气体资源,寻找富氦天然气藏是解决氦气资源短缺的关键。目前工业利用的氦资源主要是壳源氦气,有效氦源岩是富氦天然气藏形成的基础,储层是氦气聚集的必须条件。资料调研表明已知富氦天然气藏与花岗岩关系密切,为研究花岗岩生氦、排氦及储氦能力,利用花岗岩铀钍含量与赋存状态、分段加热释氦、氩离子抛光扫描电镜等实验分析数据,结合前人成果综合研究表明:(1)渭河盆地南缘(北秦岭)花岗岩和银额盆地蒙额地1井花岗岩均富铀、钍,生氦能力较强。(2)花岗岩中的铀、钍有铀钍独立矿物和铀钍类质同象矿物等2种赋存状态。(3)温度是控制花岗岩中氦气释放的首要因素,不同矿物对氦气的封闭温度差异较大,晶质铀矿中(4)^He封闭温度最低,为27℃~76℃,而磁铁矿封闭温度最高,可达250℃,即花岗岩在温度大于250℃时对(4)^He无封闭能力,27℃~250℃具有部分封闭能力,27℃以下具有完全封闭能力。(4)花岗岩纳米级孔隙大小优于页岩(页岩气储层),微裂缝发育,具有氦气运移和储存能力。可见,花岗岩不仅是有效氦源岩,也可以是氦气储集岩。与在烃源岩中找页岩气类似,可在花岗岩等氦源岩中寻找氦气聚集。

关键词：花岗岩氦气氦源岩释放储层

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基于磁力资料的鄂尔多斯盆地氦气分布规律

天然气地球科学 2023年第10期34卷 1780-1789页

作者：范立勇单长安李进步冯旭亮于占海王大海中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院陕西西安710018 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室陕西西安710018 西安石油大学地球科学与工程学院陕西西安710065

氦气因其独特的化学性质而成为重要的战略资源,中国氦气资源相对贫乏,资源安全形势极其严峻。鄂尔多斯盆地已有一定的氦气显示,但目前对于盆地内天然气中氦气体积分数的认识存在较大差异,对于氦气资源分布规律认识不足,制约了鄂尔多斯... 详细信息

氦气因其独特的化学性质而成为重要的战略资源,中国氦气资源相对贫乏,资源安全形势极其严峻。鄂尔多斯盆地已有一定的氦气显示,但目前对于盆地内天然气中氦气体积分数的认识存在较大差异,对于氦气资源分布规律认识不足,制约了鄂尔多斯盆地氦气资源潜力评价及开发利用。在广泛收集和认识前人研究成果的基础上,以鄂尔多斯盆地磁力异常资料为主,结合347个天然气样品中氦气含量测试结果,分析了鄂尔多斯盆地氦气分布规律。通过对苏里格、庆阳和宜川3个气田天然气样品氦气含量进行测试,发现氦气含量均达到了工业生产的标准(>0.05%),其中庆阳气田Q1区和苏里格气田S47区氦气平均含量超过0.1%。结合岩石磁性特征对磁力异常进行分析,结果表明鄂尔多斯盆地的磁力异常呈明显的分区特征,反映了盆地基底具有多阶段拼合的地质特征,区域性磁力异常变化主要与盆地基底岩性相关,高磁异常条带可能系盆地基底太古界—下元古界深变质的片麻岩、变粒岩、基性火山岩、同期次的花岗岩等强磁性岩体引起;低磁异常主要由板岩、片岩、千枚岩、石英岩、大理岩等弱磁性岩体引起。鄂尔多斯盆地氦气主要为壳源成因,盆地基底下元古界强磁性深变质岩系为鄂尔多斯盆地的氦源岩,盆地中部平凉—庆阳—延安—佳县一带的北东向高磁异常条带为盆地主要的氦气分布区。

关键词：鄂尔多斯盆地氦气含量磁力异常氦源岩基底变质岩

四川盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性

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天然气工业 2015年第1期35卷 45-52页

作者：张健杨威易海永谢武仁谢增业曾富英岑永静中国石油西南油气田公司中国石油勘探开发研究院廊坊分院

目前,我国的氦气资源主要依赖进口,寻找大中型高含氦天然气田是改变这一现状最现实的途径。为此,对四川盆地威远地区高含氦天然气藏的成藏机理和氦气来源进行了分析,以探讨在该盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性。首先根据盆地周... 详细信息

目前,我国的氦气资源主要依赖进口,寻找大中型高含氦天然气田是改变这一现状最现实的途径。为此,对四川盆地威远地区高含氦天然气藏的成藏机理和氦气来源进行了分析,以探讨在该盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性。首先根据盆地周缘12条野外露头剖面和4口钻穿震旦系单井的资料,系统分析了前震旦系的岩石学、沉积相、烃源岩等特征,认为前震旦系发育的沉积地层为南华系,东南缘露头剖面的地层序列为南沱组、大塘坡组、古城组和莲沱组,推测盆地内部可能发育相同的地层序列;南沱组、古城组和莲沱组主要为冰川沉积,为砂砾岩夹泥岩;而大塘坡组为间冰期沉积,发育一套砂泥岩地层,其下部泥页岩的有机质含量高,为较好烃源岩。进一步的研究表明:南沱组砂砾岩储层、大塘坡组烃源岩和地层中侵入的花岗岩"氦源岩"可形成较好的高含氦天然气藏成藏组合;前震旦系沉积岩的分布主要受早期裂谷控制,在裂谷内部充填厚层的沉积岩地层。结合地震资料预测了威远—资阳地区沉积岩和花岗岩的分布,结论认为在资阳地区对震旦系—前震旦系进行高含氦天然气藏的勘探是可行的。

关键词：四川盆地前震旦纪氦气天然气藏成藏机理氦源岩沉积岩成藏组合裂谷资阳地区