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。     

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。     

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。     

氦气的天然气地质意义

氦气具有的不易液化、稳定性好、扩散性强等特点,使它既能在天然气藏中富集,又能垂向运移至地表。氦有大气氦、壳源氦和幔源氦3种来源。3He主要来源于地幔;4He主要来源于地壳,通常以R/Ra来表示氦的来源。氦气具有丰富的天然气地质意义：地表氦气浓度异常有一定油气指示意义;氦气的同位素分布特征值（R/Ra）还具有指示油气构造环境、指示断裂带及旁证CO2气藏的成因等地质意义。     

塔里木盆地西北部氦气富集特征与成藏条件分析

氦气作为一种用途广泛的稀有非烃类气体,在一些油气藏天然气组分中不断被检测到,其中不少达到或超过了工业开采标准。从综合利用氦气资源考虑,对塔里木盆地西北部氦气富集特征和成藏条件进行了分析。通过石油钻井和测试资料分析表明,塔里木盆地雅克拉、沙西2号、巴什托和亚松迪等油气藏天然气组分中氦气含量较高,氦气作为天然气伴生物而富集成藏。其储集层位为下奥陶统、上石炭统、下二叠统和下白垩统,主要富集在构造圈闭高部位或油气藏顶部;其成因特征以壳源氦为主,有少量幔源氦的加入;二叠纪火山活动提供了丰富的氦源;深达基底的断层为深部氦气向上运移的通道,良好的封盖条件有利于氦气富集成藏与保存。     

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。      

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。      

塔里木盆地轮南低凸起:一个复式油气聚集区

轮南低凸起是塔里木盆地塔北隆起上的一个次级构造单元,多年的勘探开发实践表明,该地区具有多个产层、多种油气藏类型和多期油气充注的特点;多种类型的油气藏,垂向上复合叠置,横向上连片成带,共同构成了一个典型的复式油气聚集区。渤海湾盆地油气勘探和研究的实践中总结出来的复式油气聚集区的理论,已经成功地指导了我国东部和南方含油气盆地的勘探,轮南复式油气聚集区的认识,表明该理论在我国西部挤压型含油气盆地也有广泛的应用和发展前景     

Progress in Study of Potash Resources of Oil (Gas) Field Brine in China

With a population of 1.3 billion, China is a large agricultural country. However, China is short of potash resources as the external dependence is more than 50% for many years. With the limited possibility for increasing potash reserves from surface salt lakes, and the challenge of finding potash deposit from marine strata has not been yet overcome, the oil (gas) field brine resources has become the preferred source for the urgent needs of potash. In recent years, a lot of exploration and research work on the oil (gas) field brine has been done under the guide of “oil and potash co-exploration” policy and delightful achievements have been obtained. The research achievements at Qaidam Basin, Sichuan Basin, Jianghan Basin and Tarim Basin were summarized in the present paper. All of the above basins are the most important areas with great prospects of oil (gas) field brine. This paper mainly focused on three aspects, the brine characteristics, the brine geochemistry and resource assessment. After the summary, the characteristics of oil (gas) field brine and the progress in study of that were gotten in different basins. It was suggested that the research work of (gas) field brine at Qaidam Basin should be emphasized. It was concluded that the evaluation work of oil (gas) field brine resources is insufficient at the four basins, and it is urgent to establish oil (gas) field brine resources evaluation criteria and methods.     

盆地岩石圈结构与油气成藏及分布

本文综述了大陆岩石圈研究现状和克拉通盆地、裂谷盆地和前陆盆地的岩石圈结构特征,指出在古裂谷、褶皱带或区域性深断裂等陆壳构造薄弱带上发育起来的多期叠合盆地,具有很好的含油气前景。大型含油气盆地往往存在地幔上隆、地壳减薄和地壳内低速层,盆地基底沉降与盖层沉积厚度较大。适度的后期构造活动改造和岩浆活动有利于沉积盆地内油气生成与保存。     

中国北方主要天然气盆地构造热演化特征

中国北方主要天然气盆地包括地洼型华北盆地、柴达木盆地、塔里木盆地和残留地台型鄂尔多斯盆地。华北盆地构造热演化史可以划分为四个阶段，鄂尔多斯盆地构造热演化史包括两个阶段四个发展期，柴达木盆地构造热演化过程分五个阶段，塔里木盆地则经历了四个阶段的构造热演化历程。中国北方主要天然气盆地的构造热演化具有如下共同特点：多阶段性，多旋回性，地热场结构多层性和地热场展布与构造分区一致性。自太古代至今，中国北方主要天然气盆地构造热演化的总体规律是：高（温）热（场）前地槽穹隆阶段→高热地槽阶段→低热地台阶段→高热地洼阶段。地幔热场、地幔蠕动流和地壳厚度是决定大陆地壳构造热演比性质的三大主体因素。     

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。     

Helium isotope compositions in sedimentary basins in China

The abundance and isotopic composition of He have been determined for a variety of natural gases (oil-field gases) in sedimentary basins in the continent of China. The³He/⁴He and⁴He/²⁰Ne ratios range from 0.004 to 4.99 Ra (where Ra denotes atmospheric³He/⁴He ratio = 1.4 × 10⁻⁶), and from 100-39,000, respectively. Helium in the gas sample is composed of mantle-derived He and crustal radiogenic He.The high³He/⁴He ratios were observed in the sedimentary basins which underwent Cenozoic extension in the eastern domain, such as the Songliao, Liaohe, North China, Subei, Sanshui and South China Sea basins. The basins where mantle-derived He is recognized are characterized by the presence of surface and subsurface volcanic rocks, high terrestrial heat flow, deep faults and thinned crust. On the other hand, regions which underwent pre-Tertiary extension such as the Jungar, Tarim, Tuba, Caidam and Yumen basins in the NW and tectonic loading such as the Ordos and Sichuan basins in the central domain are marked by almost pure radiogenic⁴He of crustal origin and thus by an apparent absence of mantle-derived He, which coincides with complete lack of Cenozoic volcanics, low terrestrial heat flow and thickened crust. Such a³He/⁴He distribution pattern clearly indicates that tectonic environment control the distribution of He isotopes in the continent of China.     

塔里木盆地中石化探区含氦气藏资源调查研究*

为了对塔里木盆地中石化探区含氦气藏资源进行调查研究,在广泛调研前人氦气研究成果的基础上,采集了塔里木盆地中石化探区9个井区、6个层系的22个天然气样品,利用质谱法对天然气中的氦气含量进行分析,并探讨了不同地区氦气成藏的主控因素。结果表明,巴什托地区BK3井巴楚组天然气2个样品氦气含量为0.103%、0.116%,达到了含氦气藏的标准; 顺北地区奥陶系6个天然气样品氦气含量在0.026%~0.151%之间,仅1个样品达到含氦气标准。塔北地区寒武系—古近系32个天然气样品的氦气含量在0.01%~0.08%之间,均未达到含氦气标准。塔里木盆地氦气成藏主要受氦源、深大通源断裂、成藏期次、保存条件等因素共同控制。巴什托地区、顺北地区是氦气的有利聚集区带,塔北地区氦气成藏条件相对不利。     

塔里木盆地中石化探区含氦气藏资源调查研究*

为了对塔里木盆地中石化探区含氦气藏资源进行调查研究,在广泛调研前人氦气研究成果的基础上,采集了塔里木盆地中石化探区9个井区、6个层系的22个天然气样品,利用质谱法对天然气中的氦气含量进行分析,并探讨了不同地区氦气成藏的主控因素。结果表明,巴什托地区BK3井巴楚组天然气2个样品氦气含量为0.103%、0.116%,达到了含氦气藏的标准; 顺北地区奥陶系6个天然气样品氦气含量在0.026%~0.151%之间,仅1个样品达到含氦气标准。塔北地区寒武系—古近系32个天然气样品的氦气含量在0.01%~0.08%之间,均未达到含氦气标准。塔里木盆地氦气成藏主要受氦源、深大通源断裂、成藏期次、保存条件等因素共同控制。巴什托地区、顺北地区是氦气的有利聚集区带,塔北地区氦气成藏条件相对不利。     

Division of Gas Accumulation System and Laws Controlling Distribution of Natural Gas in Typical Petroliferous Basins of China

Considering the existing problems of the petroleum system, this paper brings forward the concept of natural gas accumulation system and presents the dividing principles. Then detailed statistics on the accumulation factors of the 32 typical natural gas accumulation systems in China and studies on the laws controlling distribution of gas are collected. The research shows that the petroleum accumulation system is the basic unit controlling petroleum generation, migration and accumulation. Generating intensity, generating amount, accumulating efficiency and migration distance plays an important role in the distribution of natural gas. Through analysis on results of resources evaluation, discovered reserves and residual reserves, potential areas in middle-scaled petroliferous basins in China are forecasted in this paper. Ordos, Sichuan, Tarim and Qaidam basins are found out to be the main basins developing and enriching gas accumulation systems.     

论塔里木盆地构造体系控油作用

塔里木盆地是多构造体系复合的大型含油气区,盆内二级构造体系控制生油拗陷和油气富集带三、四级扭动构造控制油气田。多构造体系复合型盆地油气藏特征是多含油气系统、多油气藏类型、多成藏期和油气田(藏)县4个并存等。