中国石油：秦胜飞-氦气富集理论及富氦资源勘探思路（微信文章未删减版）

主要观点总结

本文主要研究了基于国内外重要含油气盆地的天然气和岩石样品，对氦气的富集机理、模式、分布规律和勘探思路进行了深入研究。文章指出，富氦气藏的形成取决于气藏中氦气的供给量和天然气对氦气的稀释程度，其特点可概括为“多源供氦、主源富氦；氦氮伴生、同溶共聚”。

关键观点总结

关键观点1: 研究基础与分析对象

基于国内外重要含油气盆地天然气和岩石样品，进行氦气含量、组分、同位素及岩石样品中U、Th含量分析。

关键观点2: 氦气富集机理

氦气主要来自岩石中U和Th的放射性衰变，所有岩石都含有微量的U和Th，为气藏提供一定的氦源，但以花岗岩或变质岩为主的大型古老基底往往是富氦气藏的主力氦源。

关键观点3: 氦气分布与勘探思路

富氦气藏大多发育于有断裂沟通的古老基底之上，需寻找有断裂并与古老基底沟通、晚期构造抬升幅度较大、盖层封盖能力相对较弱等地区。

关键观点4: 氦气与氮气的关系

富氦气藏中氦气与氮气伴生关系明显，二者都主要来自相同的古老基底岩石，其中氦气来自U、Th放射性衰变，氮气来自含氮化合物分解。

关键观点5: 结论与展望

富氦气藏的形成主要受控于古老基底岩石给气藏供氦的难易程度和供氦强度。寻找氦气有利富集区应在特定地质条件下进行，如古老基底发育区、距离基底岩石较近、受后期构造运动影响抬升幅度较大、天然气供气强度较低等地区。

正文

基于国内外重要含油气盆地天然气样品和岩石样品，进行氦气含量、组分、同位素及岩石样品中U、Th含量分析，对氦气富集机理、富集模式、分布规律和勘探思路等进行研究。

研究认为，能否形成富氦气藏取决于气藏中氦气的供给量和天然气对氦气的稀释程度，其富集成藏特征可以概括为“多源供氦、主源富氦；氦氮伴生、同溶共聚”。氦气主要来自岩石中U和Th的放射性衰变，所有岩石都含有微量的U和Th，都可为气藏提供一定的氦源，但以花岗岩或变质岩为主的大型古老基底往往是富氦气藏的主力氦源。古老基底中的U和Th经历漫长地质历史时期的衰变生成的氦气连同基底岩石中无机含氮化合物裂解生成的氮气溶解在水中，随构造抬升，地层水沿断裂往上运移至气藏并释放出氦和氮气，使气藏同时富集氦和氮气，氦氮的伴生关系十分明显。在东部拉张型盆地，构造活动强烈，天然气中混有一定比例的幔源氦气。富氦气藏大多发育于有断裂沟通的古老基底之上、后期经历大幅度构造抬升、盖层封盖能力适中、天然气充注强度中等、地下水比较活跃的常压或低压区。

氦气勘探须放弃以寻找天然气甜点和高产大气田的传统“兼探”思路，根据氦气富集特点，寻找有断裂并与古老基底沟通、晚期构造抬升幅度较大、盖层封盖能力相对较弱、天然气充注强度不高、古老地层水较丰富的气藏。

结论及展望

通常情况下，天然气成藏体系中天然气由烃源岩到储层形成气藏，由于烷烃气对氦气的稀释作用，氦气含量往往较低。富氦气藏的形成需要有额外的氦源进行补充，氦源主要为含有一定U、Th含量的古老基底岩石。在拉张型盆地，在岩浆活动频繁区域，额外的氦源也可以是幔源氦气。

富氦气藏中氦气与氮气伴生关系明显，二者都主要来自相同的古老基底岩石，氦气来自U、Th放射性衰变，氮气来自含氮化合物分解。富氦气藏中氦气的富集经历了“多源供氦、主源富氦；氦氮伴生、同溶共聚”的富集过程。古老基底生成的氦气以水溶氦气的形式保存和运移，最终在气藏中释放富集。不同构造背景和气藏形成条件下，氦气有6种富集模式。富氦气藏的形成主要受控于古老基底岩石给气藏供氦的难易程度和供氦强度，其中基底断裂发育、构造活动强烈和地层大幅度抬升有利于基底岩石中的氦气给气藏供氦，因此，富氦气藏多分布于古老基底之上、深大断裂发育、构造活动强烈、构造抬升幅度较大地区，鉴于烷烃气对氦气的稀释作用，在烷烃气供气强度较低的区域，氦气含量也相对较高。

寻找氦气有利富集区，应该在古老基底发育区寻找与基底岩石距离较近、基底断裂发育、受后期构造运动影响抬升幅度较大、并且天然气供气强度较低的地区。

引用本文

秦胜飞 , 窦立荣 , 陶刚 , 李济远 , 齐雯 , 李晓斌 , 郭彬程 , 赵姿卓 , 王佳美. 氦气富集理论及富氦资源勘探思路[J]. 石油勘探与开发, 2024, 51(5): 1160-1174.

QIN Shengfei , DOU Lirong , TAO Gang , LI Jiyuan , QI Wen , LI Xiaobin , GUO Bincheng , ZHAO Zizhuo , WANG Jiamei. Helium enrichment theory and exploration ideas for helium-rich gas reservoirs[J]. Petroleum Exploration and Development, 2024, 51(5): 1160-1174.