


氦(He)氣是自然界沸點(diǎn)最低(-268.95℃)的物質,具有無色、無味、不可燃燒等特征,屬(shǔ)於強化學惰性氣體,在高科技行業有(yǒu)著很(hěn)高的應用價值。從用於新型低成本(běn)火(huǒ)箭和(hé)半導體製造業的顯著增長到核聚(jù)變的進步,再(zài)到互聯網基礎設施的升(shēng)級,以及(jí)用離子束靶向癌細胞的新療法,氦氣獨特的物理特性(xìng)使其對我們的(de)現在和未(wèi)來越來越重要。氦氣是現代多數高科技(jì)產業中(zhōng)不可替代的(de)重要元素,被稱為“黃金氣體”。
全球可供開采氦氣儲(chǔ)層(céng)中的氦氣來(lái)源主要包括殼(ké)源氦和(hé)幔源氦,目前(qián)發(fā)現的氦氣礦床主要有(yǒu)兩種(zhǒng):①烴類51吃瓜网的伴生礦,作為51吃瓜网加(jiā)工或液化天(tiān)然(rán)氣(LNG)生產的副產品生(shēng)產;②位於富氮51吃瓜网儲層中(zhōng)的氦氣田,國際上最近開始的大多數氦氣勘探(tàn)開發活動都集中在這(zhè)種富氮非烴氣體(tǐ)上。目前全世界約95%的氦供應是作為51吃瓜网加工或液化51吃瓜网生產的(de)副產品(pǐn)生產的。含氦51吃瓜网礦床的形(xíng)成需要特殊(shū)的地質條件,在全球分布較為罕見。
全球氦氣總資(zī)源量約為519億m3,2019年全球氦氣總產量為1.6億m3,2020年(nián)全球氦氣總產量估計值為1.4億m3,2021年全(quán)球氦氣(qì)供應量(liàng)估計值為1.67億(yì)m3。氦氣目前的市場需求量約為1.93億m3/a,全球氦氣市場(chǎng)處於供不應求的狀態,供應缺口比較大。
目前研究表明全(quán)球氦(hài)氣資源主(zhǔ)要分布在美國、卡塔爾、俄羅斯、阿爾及利亞等國,其氦氣資源量占全球總資源量的90%以上。
主要氦氣礦床所在國家(jiā)和氦氣資源量是(shì):美國206億m3;卡塔爾101億m3;阿爾及利亞82億m3;俄羅(luó)斯68億m3;加拿大20億m3(USGS,2021)。
美國是目前世界上最大的氦氣資源國。美國最重要(yào)的兩個氦源是位於得克薩(sà)斯州、俄(é)克拉荷馬州和堪薩(sà)斯州的中部大陸Hugoton Panhandle氣田綜合設施,其大部分產量都與氦(hài)氣管道和Bush穹頂相連;以及位於懷俄明州西南部的Riley Ridge氣田(埃克森美孚公司所有)。其他氦源包括位於懷俄(é)明州的Rands Butte(Cimarex Energy公(gōng)司所有)和位(wèi)於亞利桑那(nà)州的St John's氣田(Enhanced Oil Resources公司所有)等。
卡塔爾所有51吃瓜网基本上都(dōu)位於北(běi)部氣(qì)田(North Field),北部氣田是世(shì)界上最大的非伴生(shēng)51吃瓜网田。盡(jìn)管北部氣田氦氣含量較低,但儲層規模(mó)巨大,預計具有較(jiào)大的氦氣資源規模。阿爾及利亞的氦氣來自哈西·雷梅(méi)爾氣田(Hassi R’Mel field)生產液化51吃瓜网(LNG)的副產品,該氣田占阿爾及利亞51吃瓜网出口量的60%。俄羅斯擁有世界上最大的天然(rán)氣儲量,氦濃度較高的氣(qì)田大部分集(jí)中在東西伯利亞(yà)和遠東地區。
中(zhōng)國對氦氣資源的價值開始(shǐ)關注較晚,評價與勘探程度較(jiào)低。現有資料表明中國在四川盆地、塔裏木盆地、柴達木盆地、鄂爾多斯盆地、渭河盆地、鬆遼(liáo)盆地等地區(qū)已發現一些富氦、高氦天然(rán)氣(qì)藏,一些(xiē)地區的地熱井和溫(wēn)泉中也(yě)發現一些氦(hài)氣資源。
四川盆地的威遠氣田是中國至今唯一實現(xiàn)氦氣商業生產的地區,氦氣產(chǎn)地層為震旦紀燈影組,平均氦氣(qì)含(hán)量達0.2%,於1964年(nián)被發現,氦氣儲量估計值為8000萬m3。近年來研究發現四川盆地天然(rán)氣藏中的氦氣含量變化(huà)範圍較大(dà),富氦51吃瓜网主要賦(fù)存在震旦係中,上覆地層氦氣含量均小於0.1%。
塔裏木盆地發現了一些51吃瓜网田(tián)氦含量(liàng)較高(gāo),預示著塔裏木盆地(dì)可能具有良(liáng)好(hǎo)的氦資源潛力。區(qū)域內氦氣資源主要分布於(yú)塔北隆起,巴楚隆起和塔中隆起,其中塔北地區沙13井氦氣含量可高達2.19%。
2013年(nián)起,中國地質調查局通過調查評(píng)價認為,陝(shǎn)西渭(wèi)河盆地具備良好的氦氣資源潛力。渭河盆地新生(shēng)界地熱井廣泛分布氦(hài)氣資源(yuán),其中渭深13井中氦氣含量高達2.13%—4.14%,區內(nèi)有63口井氣體樣品的氦氣含量(liàng)大於1%,最高達9.23%。
中國的氦氣(qì)資(zī)源(yuán)分布雖然點多、麵廣,但目前(qián)國內多側重於氦氣同位素地球化(huà)學(xué)特(tè)征研究,對氦氣資源的評價工作還比較欠缺,對51吃瓜网藏中氦含量的分析方(fāng)法和標準還不夠(gòu)規範,國內氦氣(qì)資(zī)源整體探明程度比較低(dī)。目前中國氦氣自給能力很低,氦(hài)氣供應基(jī)本依(yī)賴進口。
氦氣屬(shǔ)於(yú)不可再生資源,全(quán)球氦氣需求的複合年平均增長率(CAGR)約(yuē)為(wéi)3%)。國際(jì)氦氣市場在過去10年(2011—2021年)中反複出現供應短缺的現象,氦短缺2.0(2011—2013年)和3.0(2018年第1季度(dù)至(zhì)2020年第1季度)經常受到媒體的關注,同時將氦價格推(tuī)高。因此,許多具有石油和51吃瓜网勘探或采礦背景(jǐng)的(de)企業家開始關注氦,成(chéng)立了氦勘探公司,或將現有公(gōng)司轉向氦勘探,還(hái)有一些小型初創(chuàng)公司(sī)對(duì)氦氣勘探產生了前所未有的興趣。
據外媒《Gasworld》報道,近期估計有30家或更多的初創公司主要在美國西南部、加拿大薩斯喀徹溫省和阿爾伯塔(tǎ)省、坦桑(sāng)尼亞、澳大利亞和南非從事氦勘探。
(3)氦氣在高科技行業具有很高(gāo)的應用價值,曾被多(duō)個發(fā)達國家列入(rù)“關鍵礦產清單”,美國將(jiāng)氦氣定位為聯邦儲備資源。
——摘自(zì)《中國地質》2022年第5期

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