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。      

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。     

青海共和盆地自生自储型氦气的初步发现

为查明共和盆地潜在氦气源岩（干热岩）稀有气体、元素地球化学和矿物学特征,笔者在共和盆地采集了与干热岩相关的花岗岩进行了稀有气体和放射性铀钍测试、扫描电镜及能谱分析,发现花岗岩中氦气含量达到49×10-6~851×10-6,每吨岩石中氦气含量达到0.27798~4.76992 m3,局部区段氦气含量更高。计算3He/4He同位素值在7.30×10-10~2.5×10-8之间,确定该区氦气为放射性成因。共和盆地花岗岩体中常见铀钍独立矿物及分散矿物,铀含量在0.74×10-6~38.1×10-6,钍含量在4.7×10-6~42.2×10-6。估算研究区氦生成量约269×108 m3。在此基础上,进一步开展了花岗岩氦气储层储集特征研究,岩体中存在低密度、较高孔隙度和微裂缝发育区段,测井数据也显示花岗岩体中储集特征和脆性良好的区段,是氦气赋存的空间。花岗岩中的富铀矿物对氦气的封闭温度（27~250℃）与干热岩相关的花岗岩温度（80~236℃）基本一致,具备封存条件,估算岩体中封闭氦量为4.03×108~46.8×108 m3。岩体中浅部、深部和压裂返排液中均有氦气,深部高含量氦气存在,压裂后返排液中氦气聚集明显,初步证明了自生自储型氦气藏的存在。     

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。      

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。     

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。     

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...     

吐哈盆地砂岩型铀矿U-Pb同位素地质特征

吐哈盆地十红滩砂岩型铀矿主要成矿年龄为48±2 Ma、28±4 Ma.盆地西南部蚀源区觉罗塔格山片麻状花岗岩的形成年龄为422±5 Ma、斑状花岗岩的形成年龄为268±23 Ma.赋矿地层西山窑组(J2x)砂体碎屑锆石U-Pb等时线年龄为283±67 Ma,证实花岗岩侵入体是含矿砂体的主要物质来源.含矿层位的富铀沉积砂体及蚀源区富铀的岩体、石炭系碎屑岩以及火山碎屑岩等,构成铀成矿铀源.     

关中盆地花岗岩石英脉流体包裹体与氦气成藏特征研究

关中盆地位于秦岭造山带和鄂尔多斯盆地的过渡带。基于钻井和地热井的资料,关中盆地具有富氦天然气和水溶氦气的资源,氦气主要来自于壳源气,富铀花岗岩是其主要的源岩。本文样品采自关中盆地南缘花岗岩中石英脉,通过显微激光拉曼光谱对石英裂隙的包裹体成分进行分析,测试结果显示为气液两相包裹体和H2O-NaCl-CO2包裹体,包裹体成分主要为H2O和CO2,还有少量的CH4、H2和H2S。按照类型划分为近原生包裹体,早期次生包裹体和晚期次生包裹体。包裹体均一温度测定结果,近原生包裹体的均一温度大于430℃,早期次生包裹体温度为330~370℃,晚期次生包裹体温度为170~230℃。据包裹体成分分析、包裹体均一温度测定,结合地区埋藏史,确定该区有2期成藏,其中晚期为主要成藏期,对应地质时期为中新世-上新世。     

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。     

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。     

郯庐断裂带临沂段地热水溶性氦气的分布特征及成因分析

绝大部分氦气矿藏赋存在油气矿藏中,对于地热井、温泉井中水溶性氦气的研究相对较少,郯庐断裂带（郯城—庐江断裂带）作为一条巨型走滑断裂,分布多处含氦气的地热井、温泉,而查明地热水中氦气的来源显得尤为重要。笔者等利用在郯庐断裂带临沂段地热井、温泉内氦气的样品分析结果,分析了郯庐断裂带临沂段地热井和温泉地下水中伴生气体氦含量、分布特征,探讨了地热水中氦气来源。结果显示：在郯庐断裂带临沂段地热水中首次发现8处明显氦含量高值点,以15×10-6作为氦含量的背景值,高值点明显高于背景值11. 1～1360. 0倍,主要分布在郯庐断裂带内及两侧;氦同位素显示氦气主要来源于地壳,少量来源于地幔,幔源氦含量最高为10. 75%,这不仅为郯庐断裂带深达地幔提供了证据,而且为地下热水的热源并非直接来源于地幔而是来源于深循环地温加热或放射性生热提供了依据。因此分析认为郯庐断裂带将地壳深部、基底岩体中U、Th等放射性元素衰变产生的大量气与热带到地表,运移过程中同时生成了部分氦气,从而形成了氦气资源、地热资源富集的特征。     

Granite is an Effective Helium Source Rock: Insights from the Helium Generation and Release Characteristics in Granites from the North Qinling Orogen,China

Global helium(He) shortage is a challenging problem; however, the types of helium source rock and the mechanisms of He generation and release therein remain still poorly understood. In this study, in order to evaluate the potential of granite as an effective helium source rock, we collected granitic samples from the North Qinling Orogen, Central China, in the south of the helium-rich Weihe Basin. The helium generation and release behaviors in granite were studied through analysis of U and Th concentrations, EMPA images, and He and Ar concentrations and isotopic ratios extracted by crushing and stepwise heating. The results indicate that Ar has a better retention and a lower mobility than He. 3 He/4 He ratios released by crushing and stepwise heating are 0.016–0.056 RA and 0.003–0.572 RA, respectively, where RA is the atmospheric 3 He/4 He of 1.4×10-6, reflecting a crustal and radiogenic source. Helium concentrations extracted by the two ways are 0.13–0.95 ucm3 STP/g and 7.82–115.62 ucm3 STP/g, respectively, suggesting that matrix-sited He accounts for more than 98% of total helium preserved in granite. In addition, the total generated He amounts in granites are calculated based on the measured U and Th concentrations in granitic samples. Dividing the preserved He quantities by the generated He amounts, it turned out that less than 10% of He produced since the formation of the granite is preserved in the rock over geological time, suggesting that more than 90% generated He can be transferred to the Weihe Basin. Temperature and fracture are the two critical factors controlling He release. Based on the relationship between He diffusivity of granites and temperature and the He closure temperatures of a variety of U-and Th-rich minerals(27–250°C), we estimate that He can be partially released out of granite at the depths 400 m and totally released at the depths 7800 m. Fractures provide effective transfer of free He from deep source rocks to shallow reservoirs. Finally, a model on granite as an effective helium source rock is established. We suggest exploring He resources in hydrocarbon basins with granitic basement(or adjacent to granite bodies), high geothermal field, and young active fractures.     

渭河盆地固市凹陷华州北地区氦气地质条件与富集模式

氦气是重要的稀有战略资源,广泛应用于国防工业和高新技术领域,但中国氦气供应长期依赖进口,资源安全形势异常严峻。前人通过调查研究表明,渭河盆地水溶氦气资源广泛分布,富氦天然气局部富集,并在固市凹陷南缘华州北地区地热井中发现良好富氦天然气显示,但由于该区物探工作程度较低,氦气富集规律与有利目标难以有效落实。为进一步查明华州北地区氦气地质条件与富集规律,优选有利勘探目标,近年来笔者所在团队通过地热井井口气采样测试、氦源岩调查、烃(载体气)源岩分析及储盖组合条件研究等手段,初步建立了研究区富氦天然气成藏模式,发现多个有利圈闭目标。综合研究认为,华州北地区东部断背斜构造形态完整、后期构造改造弱,富氦天然气成藏条件最为有利。该有利勘探目标的发现,为盆地下一步氦气勘探指明了方向,对尽快实现渭河盆地氦气资源调查突破具有重要意义。