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全球氦气资源分布及勘探开发进展

来源: 更新:2024-07-19 18:50:21 作者: 浏览:394次

氦(He)气是自然界沸点最低(-268.95℃)的物质,具有无色、无味、不可燃烧等特征,属于强化学惰性气体,在高科技行业有着很高的应用价值。从用于新型低成本火箭和半导体制造业的显著增长到核聚变的进步,再到互联网基础设施的升级,以及用离子束靶向癌细胞的新疗法,氦气独特的物理特性使其对我们的现在和未来越来越重要。氦气是现代多数高科技产业中不可替代的重要元素,被称为“黄金气体”。

全球可供开采氦气储层中的氦气来源主要包括壳源氦和幔源氦,目前发现的氦气矿床主要有两种:①烃类天然气的伴生矿,作为天然气加工或液化天然气(LNG)生产的副产品生产;②位于富氮天然气储层中的氦气田,国际上最近开始的大多数氦气勘探开发活动都集中在这种富氮非烃气体上。目前全世界约95%的氦供应是作为天然气加工或液化天然气生产的副产品生产的。含氦天然气矿床的形成需要特殊的地质条件,在全球分布较为罕见。

全球氦气总资源量约为519亿m3,2019年全球氦气总产量为1.6亿m3,2020年全球氦气总产量估计值为1.4亿m3,2021年全球氦气供应量估计值为1.67亿m3。氦气目前的市场需求量约为1.93亿m3/a,全球氦气市场处于供不应求的状态,供应缺口比较大。

目前研究表明全球氦气资源主要分布在美国、卡塔尔、俄罗斯、阿尔及利亚等国,其氦气资源量占全球总资源量的90%以上。

主要氦气矿床所在国家和氦气资源量是:美国206亿m3;卡塔尔101亿m3;阿尔及利亚82亿m3;俄罗斯68亿m3;加拿大20亿m3(USGS,2021)。

美国是目前世界上最大的氦气资源国。美国最重要的两个氦源是位于得克萨斯州、俄克拉荷马州和堪萨斯州的中部大陆Hugoton Panhandle气田综合设施,其大部分产量都与氦气管道和Bush穹顶相连;以及位于怀俄明州西南部的Riley Ridge气田(埃克森美孚公司所有)。其他氦源包括位于怀俄明州的Rands Butte(Cimarex Energy公司所有)和位于亚利桑那州的St John's气田(Enhanced Oil Resources公司所有)等。

卡塔尔所有天然气基本上都位于北部气田(North Field),北部气田是世界上最大的非伴生天然气田。尽管北部气田氦气含量较低,但储层规模巨大,预计具有较大的氦气资源规模。阿尔及利亚的氦气来自哈西·雷梅尔气田(Hassi R’Mel field)生产液化天然气(LNG)的副产品,该气田占阿尔及利亚天然气出口量的60%。俄罗斯拥有世界上最大的天然气储量,氦浓度较高的气田大部分集中在东西伯利亚和远东地区。

中国对氦气资源的价值开始关注较晚,评价与勘探程度较低。现有资料表明中国在四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地、渭河盆地、松辽盆地等地区已发现一些富氦、高氦天然气藏,一些地区的地热井和温泉中也发现一些氦气资源。

四川盆地的威远气田是中国至今唯一实现氦气商业生产的地区,氦气产地层为震旦纪灯影组,平均氦气含量达0.2%,于1964年被发现,氦气储量估计值为8000万m3。近年来研究发现四川盆地天然气藏中的氦气含量变化范围较大,富氦天然气主要赋存在震旦系中,上覆地层氦气含量均小于0.1%。

塔里木盆地发现了一些天然气田氦含量较高,预示着塔里木盆地可能具有良好的氦资源潜力。区域内氦气资源主要分布于塔北隆起,巴楚隆起和塔中隆起,其中塔北地区沙13井氦气含量可高达2.19%。

2013年起,中国地质调查局通过调查评价认为,陕西渭河盆地具备良好的氦气资源潜力。渭河盆地新生界地热井广泛分布氦气资源,其中渭深13井中氦气含量高达2.13%—4.14%,区内有63口井气体样品的氦气含量大于1%,最高达9.23%。

中国的氦气资源分布虽然点多、面广,但目前国内多侧重于氦气同位素地球化学特征研究,对氦气资源的评价工作还比较欠缺,对天然气藏中氦含量的分析方法和标准还不够规范,国内氦气资源整体探明程度比较低。目前中国氦气自给能力很低,氦气供应基本依赖进口。

氦气属于不可再生资源,全球氦气需求的复合年平均增长率(CAGR)约为3%)。国际氦气市场在过去10年(2011—2021年)中反复出现供应短缺的现象,氦短缺2.0(2011—2013年)和3.0(2018年第1季度至2020年第1季度)经常受到媒体的关注,同时将氦价格推高。因此,许多具有石油和天然气勘探或采矿背景的企业家开始关注氦,成立了氦勘探公司,或将现有公司转向氦勘探,还有一些小型初创公司对氦气勘探产生了前所未有的兴趣。

据外媒《Gasworld》报道,近期估计有30家或更多的初创公司主要在美国西南部、加拿大萨斯喀彻温省和阿尔伯塔省、坦桑尼亚、澳大利亚和南非从事氦勘探。

(3)氦气在高科技行业具有很高的应用价值,曾被多个发达国家列入“关键矿产清单”,美国将氦气定位为联邦储备资源。

——摘自《中国地质》2022年第5期

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