煤田地质与勘探

作者：刘祥柏, 陶士振, 杨秀春, 赵群, 陈燕燕, 刘自扬, 裴向兵, 王龙飞, 伊伟, 冯建秋, 张谭, 高建荣, 陶小晚, 柳庄小雪, 李超正, 杨怡青, 陈悦,

关键词：煤系气, 氦气, 富集机理, 资源潜力, 鄂尔多斯盆地, 沁水盆地,

背景氦气因其化学性质稳定、导热性能好等优势，被广泛应用于国防、军工、航空、航天等高科技领域，具有不可替代的作用。目前我国氦气主要源于进口，对外依存度高，氦气资源安全问题突出。前人对氦气的研究主要集中在常规天然气，对煤系氦气的关注较少。目的和方法为了明确煤系中氦气资源分布及资源潜力，对鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)煤系气进行取样分析，系统研究氦气分布规律及其控制因素。并结合沁水盆地煤层气中氦气测试结果，对比这两大盆地煤系中氦气富集机理，深入研究煤系中氦气资源潜力。结果和结论结果表明：鄂东缘韩城和大宁–吉县深部煤层气中氦气含量高于中浅部煤层气，其中，韩城深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为0.042 8%和0.013 0%，大宁–吉县深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为0.030 7%和0.012 1%；煤系致密气和深部煤层气中氦气含量相当，其中，韩城和大宁–吉县致密气中氦气平均体积分数分别为0.046 7%和0.035 5%，但都属于贫氦煤层气；三交北区块煤系气中氦气含量较高，平均0.093 0%，近一半的井可以达到富氦煤系气标准。鄂东缘煤系中原位自生氦气极少，主要来源于深部基底岩石、铝土岩和紫金山岩体，氦源岩的分布决定了煤系中氦气的分布。鄂东缘断裂系统是深部氦源和紫金山岩体中氦气的有利运移通道，断裂系统的发育强度和位置是氦气运移、聚集的关键，有效的盖层和封闭的水体环境是氦气保存的必要条件。沁水盆地原位自生氦气较少，成藏后期剧烈构造抬升是煤层氦气散失近90%的主要原因。深部煤层气和煤系致密气中氦气浓度相对较低，但是资源量巨大，应加大煤系氦气资源勘查力度。同时，应加强对贫氦–含氦煤系天然气的提氦技术攻关，有效利用煤系天然气中的低浓度氦气，以保障国家的氦气资源安全。

来源：2024年第9期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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