富氦气藏源储关系及富集机理

针对氦气成因来源、富集成藏和资源潜力,世界各国重视程度日益增加。多种类型地质体中氦气能否富集成藏的关键因素是氦气来源与储层之间的有效配置关系。本文系统梳理国内外不同构造背景和不同类型的富氦气藏基本特征,开展主要潜在氦源岩铀和钍含量测试与统计,并重点对鄂尔多斯盆地铝土岩层系富氦气藏进行解剖。在这些研究的基础上,明确了地质体中氦气主要来自壳源放射性成因氦和幔源氦。大规模高铀和钍含量的古老基底花岗岩/变质岩等氦源岩、有利的源储配置和氦气从源向储高效的运移疏导是世界上大型富氦气田形成的关键条件。氦气通常与CH4、CO2、N2等在油气藏中呈共伴生关系。与N2总体呈正相关关系,表明成因上有一定的联系;而与CO2和CH4呈负相关关系,表明CO2和CH4的富集对氦气的稀释作用。依据富氦气藏氦源和储层之间的关系,分为内源型氦气藏、外源型氦气藏和复合型氦气藏。内源型氦气藏主要包括富氦页岩气藏,其中的氦气来自页岩本身所含有铀和钍衰变,与页岩有机质生成的天然气构成同源同储富氦气藏。外源型氦气藏主要包括常规碎屑岩和碳酸盐岩气藏,其中的氦气主要来自气藏储层之外的基底的壳源氦气或者幔源氦气。断裂沟通深部氦源,氦气通过水或者天然气携带运移至隆起高点位置的圈闭富集成为富氦气藏。铝土岩层系富氦气藏为混合型氦气藏,氦气即可来自古老基底,也可来自铝土岩层系的富铀和钍的铝土岩、泥页岩和煤岩;内源和外源的氦气与来自泥岩或煤层的烃类气体共同在铝土岩层系中富集成藏,形成异源同储的混合型氦气藏。