富氦天然气藏氦源岩特征及关键评价参数
临汾-运城盆地氦气富集要素及成藏条件
临汾-运城盆地氦气富集要素及成藏条件司庆红;曾威;刘行;胡少华;张超;王佳营;黄忠峰;何鹏【期刊名称】《西北地质》【年(卷),期】2023(56)1【摘要】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。
【总页数】13页(P129-141)【作者】司庆红;曾威;刘行;胡少华;张超;王佳营;黄忠峰;何鹏【作者单位】中国地质调查局天津地质调查中心;华北地质科技创新中心;中国地质调查局铀矿地质重点实验室;山西省第三地质工程勘察院【正文语种】中文【中图分类】P618.3;TE122【相关文献】1.成藏要素的时空结构与油气富集--兼论近源富集成藏2.塔里木盆地西北部氦气富集特征与成藏条件分析3.鄂尔多斯盆地南部延长组长7段致密油成藏条件与富集主控因素4.莺歌海盆地天然气运聚成藏条件与分布富集规律5.鄂尔多斯盆地东缘临兴中区煤系气富集地质条件及成藏模式因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
天然气开采技术
第一章 绪论1、 天然气：是指在不同地质条件下生成、运移并以一定压力储集在地下构造中的气体。
2、 我国天燃气工程技术特点：1） 地层和储层特性的特殊性：埋藏深（3000-6000m ）开发开采难度大； 中低渗气藏居多，自然产能低：储集量不富集，中小型气田居多，开发分散性、复杂性 2） 气藏产水危害的严重性 3） 流体性质的高腐蚀性4） 天然气的可爆性和高压危险性第二章 天然气物理化学性质1、天然气组成：烃类气体：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及以上气体 非烃类气体：氮气、氢气、硫化氢、二氧化碳、水等 惰性气体：氦气、氩气等 3、 天然气组成的表示方法：已知天然气由k 种组分组成，组分i 的摩尔数为n i 体积为v i 质量为m i1） 摩尔分数法：ii kii=1n y n=∑ 2）体积分数法：ii kii=1V y V=∑ 3）质量分数法：ii kii=1m w m=∑4、 天然气按烃类气体分类：1） 按戊烷及以上组分分：干气：1m 3井口流出物中戊烷及以上液态烃含量低于13.5cm 3的天然气。
湿气：1m 3井口流出物中戊烷及以上液态烃含量高于13.5cm 3的天然气。
2） 按丙烷及以上组分分：贫气：1m 3井口流出物中丙烷及以上烃类含量低于100cm 3的天然气。
富气：1m 3井口流出物中丙烷及以上烃类含量高于100cm 3的天然气。
5、 天然气的相对分子量、密度、相对密度、比容：相对分子量：ni i i=1M y M =∑ 密度：g PMRTρ=相对密度：g g a 28.96Mργρ==比容：g 1νρ= 6、 天然气的偏差系数Z ：指相同温度、压力下，真实气体体积与同质量理想气体体积之比。
影响因素：组成、温度、压力 确定方法：1）实验法2）图版法：H 2S 、CO 2校正；凝析气校正 3）计算法7、 临界压力c P 临界温度c T 对比压力：r cP P P =对比温度：r c T T T =拟临界压力：npc ciii=1P P y =∑ 拟临界温度：npcci i i=1TT y =∑拟对比压力：pr pc P P P =拟对比温度：pr pcTT T = 8、 天然气等温压缩系数C g ：g T1V C V P ∂⎛⎫=-⎪∂⎝⎭ 拟对比等温压缩系数：pr g pc C C P =9、天然气体积系数、膨胀系数：体积系数：天然气在地层条件下体积与在地面条件下体积之比。
页岩油气资源评价的关键参数及方法
页岩油气资源评价的关键参数及方法摘要：近几年来，随着国内水平钻井技术和压裂技术的不断发展，页岩油气资源勘探开发持续快速升温，因此，建立实际有效的页岩油气资源的评价标准是勘探开发的前提和基础。
根据页岩油气发育条件及富集机理，结合油气资源评价方法的基本原则，建立把测井资料与地化分析相结合的页岩油气资源的评价体系。
关键字：页岩油气资源ΔLgR模型页岩有效厚度氯仿沥青“A”法0 引言中国沉积盆地中富有有机质的泥页岩广泛分布，从震旦系到古近系均有分布；页岩厚度大，有机质成熟度高，生烃能力强，具有较好的页岩油气资源成藏的基本条件，勘探前景非常广阔。
如何估算这些油气资源，对于我国的页岩油气资源的勘探开发具有重要的意义。
国内外各大石油公司在页岩候选区评价中所采用的关键参数大致有2类，即地质条件与工程技术条件参数，地质类参数控制着页岩油气资源的生成与富集，包括页岩面积、厚度、有机质丰度、类型、有机质成熟度及油气显示等方面；工程技术条件参数包括埋深、地貌条件等，控制着开发成本。
本文主要研究页岩油气资源的地质条件，把测井资料等地物手段与地化实验分析相结合，通过对页岩有效厚度、TOC含量的分析，来预测页岩油气资源的含量[1]。
1 页岩油的特征页岩油是指储存于富有机质，纳米级孔径为主页岩地层中的石油，一般只经过一次运移或进行了极短暂得到二次运移过程，在泥页岩层析中自生自储，以吸附态或游离态的形式赋存于泥页岩的纳米级孔隙或裂缝系统中。
页岩油气资源的生成受到页岩中有机质的演化阶段影响，只有在有机质进入生油窗后，才可能生成油气资源，有机质演化程度过高，则会转化形成页岩气。
页岩油主要包括游离油和吸附油，但在目前的开采水平阶段，吸附油很难开采出来，所以现今页岩油一般都指页岩油中的游离油；页岩气则同样包括游离气和吸附气。
2利用测井资料计算页岩有机碳含量2.1 页岩测井响应特征理论假设烃源岩有岩石骨架，固体有机质和充填孔隙的流体组成；而非烃源岩仅由岩石骨架和充填孔隙流体组成；成熟烃源岩则由岩石骨架，固体有机质和充填孔隙流体（水和生成的烃类）组成。
氦气的天然气地质意义
水深 9
井号 花 17 阳 25 黄验 1 苏 174 苏 203 纪1 水深 9
产层
Es2 Es4 P1q D sw E2d E1 t E1- 2b
R /R a 3. 18 2. 94 3. 50 3. 96 2. 74 4. 58 4. 30
机成因 CO2 的气源 [ 8 ] 。特别是 R /Ra > 2的地带为 无机成因 CO 2 的有利发育带 [ 2] 。同理, 也可用 R / Ra > 1作为辅助指标, 来判别烷烃气的无机成因。
天然气中氦的 R 低值区 ( R /Ra < 0. 1)主要集中 在中部。该区构造环境稳定, 地温场很低, 对于中新 代气田的形成不是有利因素, 但为古生代沉积有机 质形成和保存天然气提供了有利因素, 大地构造的 稳定背景也有利于古生代气田的保存, 我国以古生 界为主的大气区、大气田, 如四川气区和鄂尔多斯靖 边大气田均分布在此区。
[ 7] 李先奇, 戴金星. 中国东部二氧化碳气田 ( 藏 )地化特征 及成因 分析 [ J] . 石油实验地质, 1997, ( 3) .
1时, 表示为壳源; R /Ra ﹥ 1时, 表示为幔源 [ 1- 2] 。
2 地表氦气异常的示油气意义
油气田天然气中氦 的含量分布范 围 [ 3] 一般为 3. 7 @ 10- 5 ~ 1. 0 @ 10- 1。国外 ( 如美国 ) 有的气田气 中氦的最高量可达 8% , 但多数气田气的氦含量都 在 1% 以下 。徐 永 昌等 ( 19 90 ) 提 出 氦 含 量 大于 0. 1% 即具 有工 业价 值 [ 4] 。目 前世 界氦 生产 量的 94% 是从天然气中提取。油气藏中的 4H e是由围岩 中 U、T h矿物衰变的子体, 在油气藏形成过程中从 矿物晶格扩散到自由空间内积累起来的, 它与油气 共生、共移、共聚、共散, 成为油气藏的组分之一。氦 的扩散系数一般小于 ( 3~ 5) @ 10- 5 cm2 / s, 是一种 在大多数物质中具有很强烈扩散性的惰性气体, 以 致它同水、石油、天然气、大气一起参与远距离迁移 和积累过程。气藏中 的氦必然会向 地表作垂向运 移, 气藏源中较高浓度的氦含量就是氦进行垂向运 移的物质基础, 浓度差和压力差是运移的主要动力 和最重要的基础控制因素, 它决定着地表氦地化信 息的强度和可利用性。油气藏盖层的封堵性决定着 氦垂向运移路线和运移方式的选择, 继而决定了其 运移量和地表异常的分布位置。在气藏上方, 当盖 层封堵性很好时, 氦也像烃类一样, 主要以渗滤方式 从油气藏的边部裂隙向上运移, 在地表表现为环带 异常分布于油气藏周边; 当盖层封堵性较差时, 氦则 以渗滤、扩散、微泡等多种方式直接从油气藏上方垂 向运移至地表, 构成各种不规则块状异常。可见, 地 表氦气含量异常具有一定的油气指示意义。
天然气的组成分类及地球化学特征
按有机质演化阶段分类
1.生物气——指有机质在未成熟阶段 (Ro<0.4%~0.5%)经厌氧细菌生物化学降解所 生成的气态产物。化学成分以甲烷为主，典 型生物气为干气，重烃气含量常小于0.5%, 一般δ13C1<-55‰。
2.热解气——指有机质在成熟演化阶段（Ro 为0.5%～2.0%）经热催化作用生成的天然气， 包括油型热解气和煤型热解气。
二、天然气的类型
1. 按天然气来源划分
有机成因天然气：指沉积岩中沉积有机质通过细菌、物理化学等 形成的天然气 无机成因天然气：泛指在任何环境下由无机物质形成的天然气。包括宇
宙气、幔源气、岩浆岩气、变质岩气及无机盐类分解气。无机成因 气来源广泛、复杂，多与宇宙或地球深处地幔、岩浆活动有关，当 代科学技术水平尚难深入研究它们。它们常沿深大断裂或转换断层 上升至上部圈闭中，聚集成工业气藏。
一、天然气成因类型 二、有机成因气的主要类型及其特征 三、碳、氢、氦和氩同位素地球化学特征
四、轻烃地球化学
五、各类天然气的鉴别
第一节 天然气成因类型
一、概念
广义的天然气是指自然界中的一切气体，即岩石圈、 水圈、大气圈以及地幔和地核中的一切气体 狭义的天然气是指以烃类气体为主（在少数情况下 也有以CO2和N2为主，极个别情况下也有以H2S为 主）的，分布于岩石圈、水圈以及地幔和地核中的 气体 在油气勘探中主要研究的是岩石圈中的可燃天然气 体，主要成分为CH4
1）油型热解气——由腐泥型干酪根在成熟演化阶段生成的天然气， Ro为 0.5%～1.3%主要形成液态烃和湿气， Ro为1.3%～2.0% 主要形成凝析油气
在成熟阶段多以成油(包括凝析油)为主、成气为辅，故油型热解气在大多数情况 下均以“配角”伴生于原油或部分凝析油中，只在少数情况下呈游离的气顶气， 个别情况下可呈夹层的游离气层气。
渭河盆地水溶氦气分布特征与富集规律研究
渭河盆地水溶氦气分布特征与富集规律研究作者：张瑾来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第07期摘要：渭河盆地地热水中含有丰富的水溶氦气资源，通过盆地内数十口地热井氦气同位素测定结果，水溶氦气同位素数值在2.51×10-8 - 7.80×10-7之间，氦气的R/Ra值小于1.0，表明盆内水溶氦气主要为壳源气，混有微量的幔源氦。
渭河盆地水动力循环过程中，储层岩性与欠压实泥岩段的异常压力封闭组合为水溶氦气成藏创造了理想的保存条件。
水溶氦气的富集主要受燕山期花岗岩分布、深大断裂展布、热流体活动和储层岩性四个因素制约。
关键词：渭河盆地；水溶氦气；形成机制；富集规律氦是一种稀有惰性气体，在工业、国防及许多尖端科学领域有很重要的用途。
世界市场上消费的氦气主要来自含氦天然气，一般认为天然气中氦气体积分数达到0.1%即可进行丁业性开发利用。
到目前为止，我国获得探明储量的天然气气藏中含氦较少，只有威远气田的局部地层的天然气中氦含量为0.18-0.2%，生产能力为5×104m3/a，但该气田开采已超过40年。
我国氦气资源十分紧缺，目前我國需用的氦产品，主要从国际市场上购买。
上世纪1975年中国石化集团华北石油局第三普查勘探大队（原地矿部第三石油普查勘探大队，简称三普）在周至的渭深13井试气时测得天然气中氦气含量在2.13-4.14%。
这是盆地钻井深部地层中首次发现氦气。
2004年以来，三普在渭河盆地关中地区地热水开发过程中发现地热水中伴生有富氦天然气。
渭河盆地目前发现的富氦天然气主要以溶解于地热水形式存在，它不同于通常的含氦天然气，属一种新类型，因此，将其称为水溶性含氦天然气[5]（简称水溶氦气）。
本文以拟在对渭河盆地水溶氦气成因机制和分布特征探讨的基础上，总结其富集规律，旨在为盆地进行水溶氦气新型资源勘探开发提供参考依据。
1 地质背景渭河盆地是位于鄂尔多斯盆地与秦岭造山带之间的一个东西向展布的新生代断陷盆地，西端为宝鸡峡谷地带，东以潼关与汾河盆地为界，东西向长约360km，南北宽约30～80km，面积约39000km2，。
第九节稀有气体同位素
（一）在内生矿床方面的应用
王义天等研究了小秦岭金矿 的黄铁矿、 王义天等研究了 小秦岭金矿的黄铁矿 、 黄铜矿和 方铅矿等矿物的氦同位素组成， 方铅矿等矿物的氦同位素组成 ， 结果多数黄铁矿 样品的R/Ra 变化范围在0 36— 86之间 ， 样品的 R/Ra变化范围在 0.36—1.86 之间， 高出地 壳氦同位素特征值1 壳氦同位素特征值 1—2个数量级 ， 指示了成矿流 个数量级， 体中存在幔源氦。 体中存在幔源氦。 同时所测值又比地幔特征值相对偏低， 同时所测值又比地幔特征值相对偏低 ， 指示了流 体中壳源氦的普遍存在， 体中壳源氦的普遍存在 ， 因此本区成矿流体中的 氦是地幔和地壳氦的混合产物。 氦是地幔和地壳氦的混合产物。
(2) 中部含油气区。 该区介于太行山一武 中部含油气区。 陵山和贺兰山一龙门山两大构造地球物 理梯度带之间， 自北而南包括鄂尔多斯、 理梯度带之间 ， 自北而南包括鄂尔多斯 、 四川和百色3个含油气盆地。 四川和百色3个含油气盆地。本区氦同位 素组成的特征是 3He/4He 值基本都为10-8 ， He值基本都为 10 是典型壳源放射性成因氦。 是典型壳源放射性成因氦 。 该区是中国 构造最稳定的地区。 构造最稳定的地区 。 由于本区稳定而与 地幔的连通性差， 地幔的连通性差 ， 氦气基本为一元地壳 放射性成因而无幔源氦的加入。 放射性成因而无幔源氦的加入。
美国西部的Sacramento 盆地天然气被认 美国西部的 Sacramento盆地天然气被认 为是受俯冲作用影响的无机成因气田， 为是受俯冲作用影响的无机成因气田 ， 其 3He/4He=0.11—2.76Ra, CH4/3He 达 He=0 11— 76Ra, 109—1011 ， 显示壳源有机组分对气田的 贡献；
天然气百度百科
天然气百度百科编辑词条天然气百科名片天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。
在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。
天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。
天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较于煤炭、石油等能源具有使用安全、热值高、洁净等优势。
从广义的定义来说，天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。
而人们长期以来通用的"天然气"的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。
天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。
伴随原油共生，与原油同时被采出的油田气叫伴生气；非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气两种，在地层中都以气态存在。
凝析气田天然气从地层流出井口后，随着压力和温度的下降，分离为气液两相，气相是凝析气田天然气，液相是凝析液，叫凝析油。
与煤炭、石油等能源相比，天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。
天然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。
天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。
在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。
天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出或纯天然气气田。
天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比重约0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。
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富氦天然气藏氦源岩特征及关键评价参数
尤兵;陈践发;肖洪;刘晓强;刘凯旋
【期刊名称】《天然气工业》
【年(卷),期】2022(42)11
【摘要】对氦气成因与来源的研究是氦气资源勘探中的关键和核心内容之一,其不仅可以为氦气成藏机制的建立提供理论基础和支撑,也可为富氦天然气藏预测提供关键证据和认识。
为此,基于前人研究成果,系统梳理了富氦天然气藏中氦源研究现状与研究方法,总结了壳源氦源岩的特征和关键评价参数。
研究结果表明:①天然气藏中氦气的3个主要来源为大气源、壳源和幔源,现有研究富氦天然气藏中的氦多数以壳源氦贡献为主;②壳源氦的氦源岩从根本上决定了气藏中氦气含量,其通常为富含铀、钍放射性元素的古老岩石,如地壳中花岗岩、富有机质页岩、变质岩等,其中古老的基底花岗岩是全球大部分富氦天然气藏的主要氦源岩;③富有机质页岩由于生烃能力较生氦能力强,天然气作为运载气的同时也将生成的氦气稀释到工业品味以下,难以独立作为富氦天然气藏的氦源岩。
结论认为,目前对有关氦源岩的研究还不够系统和深入,为了建立氦源岩评价体系,提出了4个氦源岩关键评价参数,分别为氦源岩石类型、氦源岩铀、钍元素丰度、氦源岩形成年龄及氦源岩体积规模,以期为氦源相关理论研究奠定基础。
【总页数】14页(P141-154)
【作者】尤兵;陈践发;肖洪;刘晓强;刘凯旋
【作者单位】“油气资源与探测”国家重点实验室·中国石油大学(北京);中国石油大学(北京)地球科学学院;四川轻化工大学化学与环境工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】F42
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