公益性氦气资源调查研究进展

我国氦气资源调查评价从基础理论到勘查技术方法长期空白。为提高我国氦气资源保障能力,中国地质调查局西安地质调查中心在这一冷门的领域经过十余年坚持探索,依托渭河盆地,利用地质研究、地球物理探测、地球化学勘查、地热井氦气调查、气测录井和现代测试技术手段：开拓了氦气基础地质调查工作,认识了渭河盆地氦气富集地质条件,圈定了远景区;提出了壳源氦气弱源成藏概念,构建了不同类型成藏模式,总结了氦气富集成藏(氦含量达到0.1%)基本条件,形成了氦气资源调查技术方法;支撑我国首个氦气探矿权落户渭河盆地,提出了氦气资源保障路径,引领了“新一轮”氦气热。经过系统整理的公益性氦气资源调查研究进展,可为同行业科研人员开展相关研究提供借鉴。     

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。     

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。      

陕西渭河盆地氦气资源赋存状态及其意义

氦气资源是一种稀有紧缺性战略资源。渭河盆地具有良好的氦气资源显示,前人认为区内氦气及伴生气资源为水溶气。通过已有石油井、地热井录井、样品测试、动态监测等资料分析,认为渭河盆地不仅存在水溶气资源,也存在游离态氦及伴生气资源,即具有富氦天然气层（藏）,这一认识对进一步的氦气资源评价与开发利用具有重要意义。     

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。     

柴达木盆地北缘全吉山地区氦气形成地质条件及资源远景分析

全吉山地区施工的一口煤炭预查钻孔显示氦气异常,这一发现引起了人们的重视。通过对全吉山地区氦源层、氦气的运移条件及储盖层条件等氦气形成地质条件的分析,认为研究区氦气以壳源氦为主,其次为幔源氦气;有基底/岩浆—氦气/氮气成藏和基底/放射性层位—氦气成藏两种成藏模式;基底岩性特征影响氦气的生成条件,沉积相特征影响氦气成藏的储盖条件,构造特征控制氦气成藏的运移方向,并优选了全吉山和航亚两个氦气资源远景区。     

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。     

临汾–运城盆地氦气富集要素及成藏条件

为认识临汾–运城盆地氦气资源前景，促进氦气勘查工作，笔者根据地球物理资料、元素地球化学实验及构造资料，分析了临汾–运城盆地氦源岩分布和氦气运移通道条件；在收集和整理临汾–运城盆地前新生界地热、气测录井及物探资料的基础上，开展了以地热和煤系气为主的氦载体特征研究。研究发现：(1)临汾–运城盆地具备地幔物质上涌和本溪组铝土岩系2种氦源条件。(2)控制盆地和凹陷的深大断裂贯通了深部氦源与前新生代地层，盆地内发育的正断层在很大程度上可提高前新生界各地层间的连通性，有良好的运移通道。(3)临汾–洪洞地区石炭系—二叠系具有优越的煤系气成藏条件。综合氦源岩分布、氦气运移通道、氦载体和保存等氦气成藏条件，认为临汾–运城盆地中奥陶统马家沟组为主要富氦地热储层，且临汾–洪洞地区太原组和山西组具备富氦煤系气的找矿前景。     

非常规油气地质调查工程进展与主要成果

中国地质调查局油气资源调查中心牵头组织实施的“非常规油气地质调查工程”,开展了黑龙江省鸡西地区煤系气地质调查、松辽盆地及外围油页岩地质调查、松辽盆地西斜坡油砂原位试采工程、陆域天然气水合物地质调查与祁连山木里天然气水合物野外长期观测站建设、陕西关中地区氦气地质调查和非常规油气资源国情调研等工作,获取了大量基础数据,取得了黑鸡地1井、黑鸡地3井、黑鸡地4井等一系列突破性成果和重要进展,初步掌握了我国油页岩、油砂、陆域天然气水合物、氦气以及鸡西盆地煤系气等非常规油气资源潜力。该工程在煤系气、油页岩、氦气等领域产生重要影响,提振了非常规油气勘探开发信心,推动了科技创新与地质调查深度融合,促进了非常规油气学科发展。     

渭河盆地地热水溶气资源分布规律

渭河盆地地热水溶气资源丰富,但成分、成因、分布特征复杂。通过选择位于不同构造单元,不同完井深度的地热水井进行地热水及天然气样品的采集并送样分析,研究地热水特征,天然气的组分、成因及水气关系,结合天然气聚集成藏因素分析,对气体赋存的有利区域进行预测。研究表明,渭河盆地地热水化学类型相对复杂,地层温度及压力对天然气在水中的溶解度影响较大;盆地中最具有工业价值的天然气组分为壳源氦气及生物成因可燃气;根据气体源岩的分布,储盖组合特征,结合影响水溶气富集的因素,对氦气富集有利区和可燃气有利区进行了预测。     

渭河盆地水溶性天然气层类型研究

选择位于不同构造单位,不同完井深度的地热水井为载体,利用排水取气法采集水溶气样品,分析其组分特征、平面及纵向分布特征,并进行水溶气类型划分。研究表明,渭河盆地水溶气中最具有工业价值的组分为甲烷和氦,最高含量分为98.37%和4.14%;碳同位素分析结果显示,水溶气中的甲烷成因类型多样,既有无机成因气,也存在有机成因气,有机成因气中从未成熟的生物气到过成熟的裂解气均有所出现;氦同位素分析结果表明水溶气中的氦以壳源氦为主。通过系统研究水溶气的分类方案,结合渭河盆地水溶气成分、成因及分布特点,采用类比、对比等方法,初步判定富氦水溶气的赋存层位,改进前人按深度分类的方案,建议以地层（张家坡组）为界将渭河盆地水溶气分为浅层可燃水溶气和深层富氦水溶气两类。      

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。     

中国矿产资源战略性勘查进展(2013—2014年)

矿产资源战略性勘查是中国地质调查局组织实施的地质矿产调查评价专项中的一项重要任务,紧紧围绕找矿突破战略行动,突出重点矿种和重点地区,开展矿产远景调查、油气资源调查、战略性矿产调查评价、老矿山深部及外围找矿等工作。2013—2014年共实施矿产资源战略性勘查项目900余项,取得一批重要发现和进展,促进和拉动了商业性地质勘查,形成了一批重大找矿成果。     

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。     

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。     

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。     

全国油气资源战略选区调查工程进展与成果

2016—2018年期间,由中国地质调查局油气资源调查中心牵头组织实施的“全国油气资源战略选区调查工程”,以实现“新区、新层系、新类型、新认识”四新领域油气调查战略发现和突破,推动创建油气勘查开发新格局为目标,按照总体部署、分步实施原则,组织开展了长江经济带页岩气调查、北方新区新层系和松辽盆地页岩油调查油气调查三大科技攻坚战。在基础地质调查基础上,评价优选了一批页岩油气有利目标区,部署实施了二维地震、参数井和压裂试气工程,实现了长江中游下古生界页岩气、松辽盆地白垩系青山口组页岩油、塔里木盆地温宿凸起新近系油气、准噶尔盆地南缘二叠系芦草沟组油气和侏罗系西山窑组煤层气以及银额盆地居延海坳陷石炭系—二叠系油气调查等一系列重大突破和发现,初步摸清了新区新层系资源潜力。这些成果大大提振了南方复杂构造区页岩气、陆相页岩油和北方新区新层系油气资源勘查的信心,推动了油气地质调查与科技创新的深度融合,形成了油气成藏理论机理新认识,发挥了公益性油气资源调查的引领和带动作用。