鄂尔多斯盆地苏里格气田含氦天然气地球化学特征及富集主控因素研究

针对中国氦资源严重依赖进口的战略困境，研究人员通过系统分析苏里格气田古生界含氦天然气的组分、碳同位素及氦同位素特征，揭示了上、下古生界天然气成因差异，明确了中氦天然气（He含量0.03%-0.10%）的壳源成因，并首次提出基底断裂+气水复配的氦富集模式，为鄂尔多斯盆地氦资源勘探提供了理论依据。

　　

【研究背景】
氦气作为战略稀有气体，在深空探测、量子计算等高科技领域具有不可替代性。中国氦资源对外依存度高达89.6%，主要依赖卡塔尔、美国进口。鄂尔多斯盆地作为我国最大天然气产区，近年发现的东胜、庆阳高氦气田显示出巨大潜力，但作为盆地主力产气区的苏里格气田，其氦资源潜力与富集机制尚不明确。

【研究机构与方法】
中国石油长庆油田公司联合中国地质调查局团队，对苏里格气田古生界544组天然气样品开展系统分析：1) 采用气相色谱测定CH₄
-C₅
组分及干燥系数(C₁
/ΣC_1-5
)；2) 质谱法分析δ¹³
C_1-4
及δ¹³
C_CO2
；3) 稀有气体质谱测定³
He/⁴
He比值；4) 结合基底构造、铀钍含量等地质参数建立氦源评价体系。

【研究结果】

1. 天然气地球化学特征
   上古生界天然气干燥系数0.840-0.999，含C₂
   ⁺
   重烃4.35%，属成熟-过成熟混合的煤型气；下古生界干燥系数0.972，为过成熟油裂解气。氦含量普遍高于常规天然气（0.05%），且上古生界（0.02%-0.18%）高于下古生界（0.02%-0.08%）。

2. 同位素示踪
   δ¹³
   C₁
   值显示：上古生界(-35.9‰至-24.1‰)为Ⅲ型干酪根来源，下古生界(-39.1‰至-32.0‰)为Ⅱ型干酪根产物。³
   He/⁴
   He比值(3.18×10^-8
   -13.64×10^-8
   )对应R/Ra值0.015-0.097，计算显示壳源氦占比98.94%-99.99%，主要来自基底花岗片麻岩（U含量1.29×10^-6
   ，Th含量8.19×10^-6
   ）。

3. 氦富集主控因素
   ① 古构造位置：中央古隆起与现代构造转换带（伊盟隆起+天环坳陷+伊陕斜坡交汇区）；② 氦源岩高产能：基底岩石氦生成强度达6.78×10^-12
   cm³
   /(a·g)；③ 运移通道：乌审召、苏里格-偏关等基底断裂构成垂向运移网络；④ 保存条件：复杂气水关系促进氦从水相析出进入气藏。

【结论与意义】
该研究首次证实苏里格气田古生界存在具工业价值的中氦天然气资源，创新性提出"基底铀钍衰变供氦-断裂输导-气水复配富集"成藏模式。发表于《Journal of Natural Gas Geoscience》的成果不仅为鄂尔多斯盆地氦资源勘探指明方向，更为我国破解"卡脖子"战略资源困境提供了地质理论支撑。