渭河盆地氦气资源远景调查进展与成果

以评价渭河盆地氦等天然气远景为目的,2013年中国地质调查局启动了由西安地质调查中心实施的“渭河盆地氦气资源远景调查”计划项目,项目采取多单位联合攻关,多行业资料共享,物化探等多手段联合实施的工作方法,初步探索了氦气成藏模式和调查方法,总结了氦气富集成藏必须具备氦源岩、高效运移通道和载体气藏3大条件,得出渭河盆地具备良好的氦、甲烷等天然气成藏条件等成果,并提出渭河新生代盆地基底部分残存晚古生代煤系地层的新认识。     

鄂尔多斯盆地东南部重磁场特征及其氦气勘探意义

氦气作为一种稀有气体，广泛应用于国防军工、高新技术产业发展等领域，关系到国家的安全与发展。中国氦气资源短缺，对外依赖程度高。鄂尔多斯盆地内展现出了较好的氦气资源前景，但对与氦气分布密切相关的氦源岩及断裂特征研究较少，制约了对盆地氦气资源潜力的认识。笔者利用归一化总水平导数垂向导数（NVDR-THDR）、垂向导数、位场分离等技术对鄂尔多斯盆地东南部的重磁资料进行处理，推断主要断裂和潜在的氦源岩（强磁性变质岩）。鄂尔多斯盆地东南部氦气分布受基底断裂与氦源岩分布的双重控制，基底强磁性变质岩为盆地内部的氦气富集提供气源条件，断裂活动则为氦气运移提供通道。富县-宜川-黄龙一带分布有大量的强磁性变质岩，大多位于断裂附近及其交汇区域，可能是氦气资源潜在有利区。     

渭河盆地天然气类型、成因特征及找矿远景分析

根据渭河盆地地热井、油气调查井、氦气调查井气样分析成果,结合近年来地质、物探新成果分析,发现渭河盆地各类钻井中普遍存在含氦天然气,且这些天然气,按甲烷和氦气含量可分为富氦天然气和贫氦天然气两类。位于渭河盆地边部的地热井、区域地质和物化探成果均佐证了渭河盆地基底存在上古生界,未见隐伏的花岗岩体。区域构造演化佐证了渭河盆地周边断裂的形成与区域断裂同期,盆地的形成与演化是区域演化的一部分,其主沉降期是新生代。因此,前人对渭河盆地形成的最早时间为始新世以及不存在上古生界煤系地层基底以及氦气的主要气源岩是分布于基底的富铀花岗岩体和秦岭造山带富铀花岗岩体的认识有待进一步探究。对比邻区鄂尔多斯盆地,发现渭河盆地上古生界煤系地层可作为烃源岩,伽马异常层可作为氦源层,这为重新评价渭河盆地的氦气资源地质前景提供了依据。      

陕西渭河盆地富氦天然气异常的影响因素

通过对渭河盆地22口钻井中富氦天然气的同位素分析,认为盆地中氦气以壳源氦为主,局部伴有少量幔源氦。针对盆地中氦气异常的现象,结合对盆地特性的分析,认为渭河盆地氦气异常的影响因素包括:1盆地地壳较薄,莫霍界面呈明显的隆起,热流体活动发育,有利于氦气运移;2花岗岩体和通过水系统运移到沉积地层中的放射性元素衰变,为氦气成藏提供了有力的气源保障;3盆地内十分发育的断裂体系,不仅为氦气运移提供了连通通道,还在活动过程中释放氦气,为氦气局部聚集提供了有利空间。     

下扬子无为盆地异常高压富氦天然气的发现及其成藏地质条件

在无为盆地WWY1井三叠系周冲村组首次发现了异常高压富氦天然气显示,对其中2个气样的气体组分分析发现,He的体积分数分别为4.51%和4.56%,远高于0.1%的氦气工业利用标准;³He/⁴He值分别为5.50×10^-8和6.40×10^-8,幔源氦占比仅仅为0.32%和0.40%,应属典型的壳源氦。同时依据δ¹³C_CH4、δ¹³C_CO2、CO₂含量及N₂含量综合分析认为该天然气为有机成因,其烃源岩类型与研究区广泛发育的二叠系烃源岩相吻合。通过区域地质资料和深部地球物理资料分析认为其氦源极可能来源于古—中元古代基底花岗岩。长江深断裂带可作为联通深部地壳与浅部地层的重要通道,对于氦气扩散外移起到了关键作用。当富氦流体运移至浅部遇到天然气等载体气气藏时,流体的氦浓度迅速降低,氦气大量脱溶进入载体气气藏形成富氦天然气藏,活动的断裂系统...     

汾渭盆地富氦天然气成因及成藏条件初探

20世纪70年代，前人在汾渭盆地进行石油勘探时，于新近-古近系钻遇氦、甲烷、氮等天然气，由于当时以新生界石油勘探为目的，所以未能开展进一步工作.20世纪90年代以来，汾渭盆地地热资源得到了充分的利用，在地热水开采中，发现普遍含天然气.笔者通过盆内对不同构造单元、不同层位的地热井采集的天然气样品进行组分及同位素分析，发现汾渭盆地天然气为国内外少有的以壳源氦为主，有少量幔源氦加入的富氦天然气，并具有较高含量的幔源甲烷.综合前人资料成果，对形成天然气藏的气源条件、储盖组合条件、圈闭条件及运移与保存条件进行了的初步分析，认为汾渭盆地具有形成富氦天然气的地质条件和良好的勘探前景。     

临汾—运城盆地上古生界演化、改造及油气资源潜力分析

临汾—运城盆地位于山西省中南部,属新生代汾渭地堑系的一部分。以往勘探表明,该地区新生界缺乏有效烃源岩和有利生油条件,油气资源潜力不容乐观。但近年来邻区鄂尔多斯盆地、沁水盆地等上古生界天然气勘探的持续突破,为该地区前新生界油气勘探提供了重要启示。本文通过地震、重磁资料解释,并结合近年来区内钻孔资料,较全面地刻画了盆地上古生界的赋存分布状况,指出石炭系—二叠系主要分布在临汾坳陷中—北部和峨嵋隆起区西北部。由周邻露头资料推测,该盆地上古生界煤系烃源岩较为发育,有机质达到中等—高成熟演化阶段。结合后期改造、埋藏史和生烃史模拟、保存条件分析等,认为盆地北部临汾凹陷为煤层气或常规天然气勘探的较有利选区。     

东北地区氦气成藏条件与资源前景分析

氦气作为重要的稀有战略资源越来越受到关注和重视。东北地区氦气资源调查研究程度较低,资源状况不清,富集规律不明。为了认识东北地区氦气资源前景,本文通过对东北地区主要盆地氦气资源调查研究进展与成果进行系统的梳理、分析,结合对松辽、铁法等盆地天然气田含氦情况的调查研究,总结了东北地区氦气富集成藏地质条件。研究认为,东北地区氦气资源主要分布在松辽盆地、海拉尔盆地、辽河盆地、铁法盆地等重点盆地,氦气载体类型主要有烃类、二氧化碳和地层水等,氦气成因类型为壳–幔混合型;东北地区广泛发育的印支期和燕山期花岗岩提供了丰富的氦气来源,深大断裂的发育为氦气的运移聚集提供了必要的通道,良好的保存条件有利于氦气的富集与成藏。     

渭河盆地富氦天然气井分布特征与氦气成因

渭河盆地的石油钻井、地热井及秦岭北缘水文井中普遍发现含高体积分数氦气显示,其氦体积分数之高为国内外少见。渭河盆地天然气氦同位素3He/4He为(2.1～76.0)×10-8,属壳源氦,个别样品有少量幔源氦加入,形成了独特的壳源高氦-富氦天然气。氦气体积分数较高井临近富铀、钍的花岗岩体,说明壳源氦来源于花岗岩的放射性衰变;个别样品有一定的幔源氦加入,表明区内也有一定的幔源氦运聚过程。渭河盆地新近—古近系具有良好圈闭与运移条件,为氦气赋存提供了良好条件。     

渭河盆地地热水水溶氦气成因与来源研究

渭河盆地地热水中含有丰富的水溶氦气,通过采集分析渭河盆地地热水水溶氦气成分和He同位素研究了氦气的成因与来源。分析结果表明,渭河盆地地热水水溶氦气体积分数普遍超过0.1%,最高达到3.395%。地热水水溶氦气的3He/4He比值介于(3.61±0.29)×10-8～(7.80±0.23)×10-7之间,氦气的R/Ra值小于1.00。天然气的4He/20Ne比值研究一致表明,渭河盆地地热水水溶氦气主要为壳源成因,混有微量的幔源氦。区域地质资料分析表明,富铀花岗岩放射性成因的氦气是渭河盆地地热水水溶氦气的主要来源,大面积出露于秦岭造山带以及隐伏于渭河盆地南缘新生代沉积层下的富铀花岗岩体为渭河盆地地热水水溶氦气的主要气源岩。     

渭河盆地水溶氦气资源评价

通过对渭河盆地水溶氦气资源的评价,认为渭河盆地水溶氦气资源分布广泛、品位高,水溶气成因类型具有异岩多源混合的特点。水溶氦气主要来自于壳源气,富铀花岗岩是其主要的源岩;盆地中深层地热水水溶氦气有4种成藏模式,即深大断裂带对流型水溶氦气成藏、断块对流-传导复合型水溶氦气成藏、断阶传导型水溶氦气成藏、凹陷传导型水溶氦气成藏;采用含氦水溶气计算法和铀放射性衰变计算法求得盆地水溶氦气资源量为984.20×108~1141.31×108 m3。      

柴达木盆地北缘富氦天然气的发现——兼议成藏地质条件

在柴达木盆地北缘全吉山、团鱼山地区的煤炭钻孔和泥页岩解吸气中发现了体积分数较高的氦气显示。对2个地区的6件样品进行甲烷C同位素和He同位素分析,其中2个样品的δ13C1值分别为-38.4‰和-39.9‰,属于有机成因。4个样品的3He/4He同位素测试结果在0.03×10-6~1.3×10-6之间,表明氦气来源以壳源氦为主,个别样品有少量幔源氦加入。通过区域背景资料和物探资料分析认为,柴北缘壳源成因的氦可能主要来源于基底富U、Th花岗岩体的放射性衰变,而柴北缘的山前深大断裂则可为氦的运移提供良好通道。氦气产生后,在垂向运移过程中结合其他烃类或非烃类气体,在侏罗系、古近系—新近系良好的储盖条件下,有可能形成独特的富氦天然气富集。     

渭河盆地及周缘上古生界残留地层分布及油气意义

近年来,由于全球资源量的需求增多,作为勘探程度较低的渭河盆地受到了越来越多学者的关注。而制约渭河盆地油气勘探的主要矛盾是缺乏烃源岩,若盆地存在上古生界烃源岩,则具有重要油气地质意义,可为氦载体气成藏提供物质基础。为了研究渭河盆地及周缘上古生界残留地层分布特征,本文系统收集、整理了渭河盆地及周缘已有地球物理资料,结合地质、地震、钻井、地球化学等研究成果,明确了研究区上古生界残留地层分布,通过对比盆地南北缘上古生界烃源岩特征,探讨渭河盆地内部上古生界天然气勘探潜力。结果表明,渭河盆地内确实存在上古生界地层,主要位于西安凹陷和固市凹陷内,固市凹陷中煤系地层的厚度较西安凹陷大,且厚度较大处靠近南部。烃源岩产生的甲烷气通过盆地内大量的断裂运移到新生界断层封闭的圈闭构造中成藏,新生代地层中发育优质的储盖组合,新近系张家坡组上部分布大范围的湖泛沉积泥岩,构成了良好的区域性盖层,为天然气提供了有利的保存条件。此外,天然气藏的存在可为盆地内氦气成藏提供基础条件。对渭河盆地基底气源岩认识的深化,为鄂尔多斯周缘盆地群油气基础地质调查提供重要的借鉴意义。     

陕西渭河盆地固市凹陷渭热2井组 甲烷气成因及其意义

渭河盆地固市凹陷渭热2井组甲烷气的成功点火,再一次引起人们对渭河盆地油气资源前景的关注。渭热2井组及邻区7口井天然气组分、甲烷C同位素等分析指标显示,该区甲烷气具有2种成因类型,浅部气层为新近系张家坡组生物成因气,中深部天然气来自前新生界煤型热解-裂解气;伴生CO2气为有机成因。地质分析认为,渭河盆地固市凹陷具有良好的新生界生物气资源前景,前新生界煤系地层也是渭河盆地重要的潜在烃源岩,表明渭河盆地具有开展进一步油气调查的资源基础。     

鄂尔多斯盆地东胜富氦气田成藏特征及其大地构造背景*

近年来,在鄂尔多斯盆地北缘东胜气田上古生界天然气中发现伴生的氦气,含量分布在0.045%~0.487%范围内,具有工业价值,其三级储量约为8.3亿立方米,为一特大型含氦—富氦天然气田。东胜气田氦气属于典型的壳源氦,来源于基底的太古界—元古界变质岩—花岗岩系,富集与燕山期以来的岩浆侵入、断裂活动有关。东胜气田具备有利的氦气成藏地质条件,伴生氦气与烃类气具有异源同储成藏特征,剖析其成藏主控因素为: 基底富U、Th岩石发育是基础,断裂活动是核心,储盖圈保条件是必备,时空配置是关键,其中早白垩世是最重要的一期构造—岩浆热事件,深源岩浆活动导致的深部物质和热能的大规模上涌是中生代流体成藏(矿)的有利地球动力学背景,控制了鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤系烃源岩大规模生气。断裂活动和圈闭形成与上古生界天然气、氦气聚集成藏具有良好的时空配置关系,与华北克拉通破坏过程耦合。鄂尔多斯地块在早白垩世至中新世深部热流体对盆地发生的多期岩浆活动、基底断裂活化及浅部断裂活动具有明显的控制作用,同时也对石炭系—二叠系煤系烃源岩成烃成藏具有重要的控制作用。     

鄂尔多斯盆地东胜富氦气田成藏特征及其大地构造背景*

近年来,在鄂尔多斯盆地北缘东胜气田上古生界天然气中发现伴生的氦气,含量分布在0.045%~0.487%范围内,具有工业价值,其三级储量约为8.3亿立方米,为一特大型含氦—富氦天然气田。东胜气田氦气属于典型的壳源氦,来源于基底的太古界—元古界变质岩—花岗岩系,富集与燕山期以来的岩浆侵入、断裂活动有关。东胜气田具备有利的氦气成藏地质条件,伴生氦气与烃类气具有异源同储成藏特征,剖析其成藏主控因素为: 基底富U、Th岩石发育是基础,断裂活动是核心,储盖圈保条件是必备,时空配置是关键,其中早白垩世是最重要的一期构造—岩浆热事件,深源岩浆活动导致的深部物质和热能的大规模上涌是中生代流体成藏(矿)的有利地球动力学背景,控制了鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤系烃源岩大规模生气。断裂活动和圈闭形成与上古生界天然气、氦气聚集成藏具有良好的时空配置关系,与华北克拉通破坏过程耦合。鄂尔多斯地块在早白垩世至中新世深部热流体对盆地发生的多期岩浆活动、基底断裂活化及浅部断裂活动具有明显的控制作用,同时也对石炭系—二叠系煤系烃源岩成烃成藏具有重要的控制作用。     

全球特提斯域煤系烃源岩发育特征及其控制因素

特提斯域构造活动背景控制下发育一系列煤系烃源岩发育盆地,且环太平洋带古近纪和新近纪煤多以“富氢”为特征,生烃潜力巨大,这一类煤系是我国东南沿海含油气盆地重要的烃源岩,因此,对特提斯背景下的煤系烃源岩发育特征及其控制因素进行系统总结尤为重要。通过系统分析特提斯域煤系烃源岩的发育时代、环境、地球化学特征及生物标志化合物特征,归纳总结影响煤系烃源岩发育的控制因素,明确煤系烃源岩的有利发育条件及优质源岩形成的控制因素。结果表明:特提斯域控制下的煤系烃源岩主要发育于东南亚沿海地区拉张背景下的盆地,多发育于断陷时期的海陆过渡相沉积环境,发育年代与特提斯构造活动时期吻合;煤系烃源岩发育受古植物、古环境、岩相古地理、陆源有机质供给、构造活动强度、沉积–沉降速率等多因素共同控制,各因素相互联系,相互影响,将其归纳为母源因素、构造–沉积因素及保存因素3类;富含壳质组和富氢镜质体的植物类型是富氢煤形成的必要母源条件,有利的聚煤环境及稳定构造背景是煤系烃源岩大规模发育的关键因素,合适的水体条件和还原环境是有机质得以保存的重要因素;我国东南沿海盆地煤系烃源岩生烃潜力巨大,东海盆地西湖凹陷煤系富含树脂体,珠江口盆地煤系富含孢子及花粉,琼东南盆地发育广泛的煤系泥岩,勘探前景巨大。      

中国富氦天然气资源研究现状与进展

通过对中国富氦天然气资源现有研究成果进行系统整理、分析,总结了中国富氦天然气研究的发展现状及进展,提出了未来中国氦气资源的研究方向。中国对氦气资源的研究历程可以划分为4个阶段:认知阶段、利用阶段、基础研究阶段及提取技术研究阶段。从分布规律看,中国富氦天然气分布具有小型盆地满盆含气、大中型盆地局部含气的特点,赋存层位以奥陶系、二叠系、古近系和新近系为主。组分特征表明,富氦天然气中氦气的含量普遍小于1%,仅渭河盆地部分样品氦气含量较高,最大值可达4.942%。氦同位素特征表明,中国氦气以壳源为主,壳幔混合为辅。分析认为,影响壳源氦分布的主控因素为氦气源岩,而影响幔源氦分布的主控因素为深大断裂。建议今后中国应以壳源氦研究为重点,针对不同区域不同成因的氦气,采用不同的研究方法。     

中国煤型气区的构造环境、典型气藏及勘探方向Ⅱ--中、新生界煤型气

本篇论述中、新生界煤型气的有关问题。中生界煤型气资源集中分布在北方,气源岩以侏罗纪煤系为主,以西北区资源前景最好。其中吐-哈盆地最具代表性,构造环境反转是本区煤层气形成并富集的特殊构造条件。新生界煤型气资源则集中分布于大陆架裂谷系,第三纪煤系为主力气源岩,裂谷高温构造环境是源岩热演化生烃的有利条件,而背斜-断层圈闭是最有利成藏的构造类型。崖13-1气田为本区典型代表并具自生自储的特点。     

我国氦气资源现状及首个特大型富氦储量的发现:和田河气田

氦气是一种重要的战略稀有资源,关系国家安全和高新技术产业发展.但我国贫氦且绝大部分依赖进口,资源安全形势十分严峻,因此开展氦气资源调查非常迫切.通过全国七大含油气盆地及其他地区氦气资源及成因系统调研,明确我国中西部含油气盆地天然气中氦气基本为壳源放射成因,其富集受富含U、Th的酸性岩或基底的分布、背斜圈闭及断裂共同控制.东部郯庐断裂带两侧含油气盆地中氦气为壳源和幔源混合成因,其富集受断裂控制明显.地热或温泉的水溶气中,含量较高的氦气主要为壳源.优选了氦气显示良好、但存在不确定性的塔里木盆地和田河气田及周缘开展氦气资源系统勘查.通过对和田河气田及周缘11口井天然气样品精细取样、分析,首次发现和田河气田为富氦气田,氦气体积含量为0.30%~0.37%（平均0.32%）,为壳源成因,折算氦气探明储量1.959 1×108 m3,是我国发现的首个特大型富氦氦气田.因此建议:（1）加快建设和田河气田氦气分离、液化装置,实现气田开发整体效益最大化;（2）尽快论证建设"塔里木盆地氦气战略储备基地"的可行性,开展全国主要含油气盆地氦气资源系统调查;（3）加强氦气成藏理论研究,指导氦气资源勘探.