煤田地质与勘探

作者：邹易, 罗情勇, 陈践发, 邹华耀, 杜涛, 刘晓强, 蔡鑫勇, 余成明, 方子龙,

关键词：氦气, 竞争溶解机制, 溶解−脱溶, 物理模拟, 氦气富集机制, 四川盆地, 金秋气田,

背景氦气因其独特的物理化学性质广泛应用于高科技和科研领域。地层水在氦气的运移与富集过程中起着关键作用，氦气通常以溶解形式随地层水在孔隙或裂缝中移动。当富氦流体迁移至浅层天然气藏时，氦气与其他气体发生溶解与解吸交换，这一过程受地层温度、压力、水矿化度及其他气体竞争溶解影响。目前，针对在地层条件下氦气与其他气体竞争性溶解机制及其对含氦−富氦天然气藏中氦气富集影响的研究尚显不足。方法四川盆地金秋气田为近期发现的含氦−富氦气田，以该气田作为研究对象，依据四川盆地金秋气藏的实际地质资料，设置不同温度、压力和水矿化度条件，通过物理模拟探讨氦气与其他气体的竞争性溶解机制，及其对天然气藏中氦气富集的影响。结果和结论(1) 在压力为10~60 MPa和温度为20~150 ℃条件下，同一矿化度地层水中，氦气溶解度随温度的升高呈先下降后上升的趋势，随压力的升高而升高；在压力为25 MPa和温度为70 ℃条件下，氦气溶解度随地层水矿化度(0~300 g/L)的增加而显著降低；在压力为10~60 MPa、温度为20~150 ℃和地层水矿化度为84.5 g/L的条件下，氦气与氮气的混合气体中氦气比例越高，氦气在地层水中的溶解度越大。(2) 金秋气藏中氦气富集受到以下因素影响：地层温度和压力的降低和有机质生烃作用引发的烃类气体富集，共同促使地层水中氦气溶解度下降，使氦气从地层水中脱溶；烃类气体能够携带氦气向浅部地层运移，在运移过程中地层温度和压力的进一步降低会加速氦气在地层水中的脱溶，并随烃类气体充注到浅部气藏，使得浅部气藏的氦气含量相对深部气藏更高；异常低压气藏相对异常高压气藏和常压气藏充注强度较低，对气藏中氦气的稀释作用更小，且异常低压气藏相对周围地层的压力更低，有利于氦气的富集。因此，四川盆地浅层异常低压天然气藏有望成为氦气富集的有利区。

来源：2025年第6期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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