煤系氦气富集机理与资源潜力-以鄂尔多斯盆地东缘为例OA北大核心CSTPCD

【背景】氦气因其化学性质稳定、导热性能好等优势,被广泛应用于国防、军工、航空、航天等高科技领域,具有不可替代的作用。目前我国氦气主要源于进口,对外依存度高,氦气资源安全问题突出。前人对氦气的研究主要集中在常规天然气,对煤系氦气的关注较少。【目的和方法】为了明确煤系中氦气资源分布及资源潜力,对鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)煤系气进行取样分析,系统研究氦气分布规律及其控制因素。并结合沁水盆地煤层气中氦气测试结果,对比这两大盆地煤系中氦气富集机理,深入研究煤系中氦气资源潜力。【结果和结论】结果表明:鄂东缘韩城和大宁–吉县深部煤层气中氦气含量高于中浅部煤层气,其中,韩城深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为0.0428%和0.0130%,大宁–吉县深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为0.0307%和0.0121%;煤系致密气和深部煤层气中氦气含量相当,其中,韩城和大宁–吉县致密气中氦气平均体积分数分别为0.0467%和0.0355%,但都属于贫氦煤层气;三交北区块煤系气中氦气含量较高,平均0.0930%,近一半的井可以达到富氦煤系气标准。鄂东缘煤系中原位自生氦气极少,主要来源于深部基底岩石、铝土岩和紫金山岩体,氦源岩的分布决定了煤系中氦气的分布。鄂东缘断裂系统是深部氦源和紫金山岩体中氦气的有利运移通道,断裂系统的发育强度和位置是氦气运移、聚集的关键,有效的盖层和封闭的水体环境是氦气保存的必要条件。沁水盆地原位自生氦气较少,成藏后期剧烈构造抬升是煤层氦气散失近90%的主要原因。深部煤层气和煤系致密气中氦气浓度相对较低,但是资源量巨大,应加大煤系氦气资源勘查力度。同时,应加强对贫氦–含氦煤系天然气的提氦技术攻关,有效利用煤系天然气中的低浓度氦气,以保障国家的氦气资源安全。