石油学报

作者：马勇, 陈践发, 辛志源, 罗情勇, 罗超, 张海鹏, 钟可塑, 车世琦, 马健斌, 秦长彩

单位：1. 油气资源与工程全国重点实验室,中国石油大学(北京) 北京 102249;2. 中国石油西南油气田公司页岩气研究院 四川成都 610051

关键词：氦气,页岩气,煤层气,富氦非常规天然气,富集成藏机制

基金：马勇,男,1988年7月生,2016年获中国石油大学(北京)博士学位,现为中国石油大学(北京)地球科学学院副教授,主要从事油气地质和地球化学研究工作。Email:mayong@cup.edu.cn

摘要： 从含氦、富氦天然气藏中提取氦气是目前工业制氦最重要的途径,评价储量规模巨大的非常规天然气中的氦含量及成因机制 对于丰富氦资源来源具有重要意义。基于全球450个含氦页岩气和煤层气样品的地球化学特征分析表明,页岩气中的氦含量为6× 10-8~0.011 4(平均为0.057 % ),煤层气中的氦含量为5×10-7~0.022 8(平均为0.115 % ),超过24 % 的非常规天然气样品中的氦含量达到0.05 % 。非常规天然气整体具有较低的3He/4He比值(0.002~0.930,平均为0.071),表明壳源氦为其主要来源。U、Th含量及放射性衰变模拟计算表明,页岩气的源内氦含量与其现今实测氦含量的分布特征一致,富氦页岩气中的40Ar/36Ar比值与同期源岩累积产生的40Ar/36Ar比值相同,且富氦页岩气藏中往往不发育与深部幔源或基底连通的大型断裂,这表明页岩气中的氦主要来自页岩源内富U、Th矿物的放射性衰变。氦气具有比甲烷更强的吸附能力,且页岩气藏中较低的氦浓度可形成毛细管阻力,二者共同作用是页岩气中的氦气能够保存的主要原因。煤层气的源内氦含量通常较小(＜120×10-6),远低于现今气藏实测的氦含量。富氦煤层气中的氦主要来自基底岩石的放射性衰变。生氦潜力、储层渗透性和水动力作用是导致页岩气和煤层气中氦气富集机制差异的主要原因。U含量在10×10-6以上且具有一定含气量(＞1 m3/t)的石炭纪之前古老页岩,以及成藏年代较晚、底部有充足氦源(包括壳源氦和幔源氦)供给的煤层是富氦非常规天然气富集的有利区带。中国中—上扬子地区寒武系页岩和鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤层是富氦非常规天然气的有利勘探层位。

来源：2025年第2期

《石油学报》期刊编辑部

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