蔡鑫磊、李谦益等:渭河盆地氦气资源?勘探与关键技术突破

本研究聚焦渭河盆地氦气资源的形成条件、分布规律与勘探开发关键技术，系统分析了氦气的地质来源、运移机制、成藏模式及资源潜力。重点探讨了氦源岩的分布特征及其生氦能力的影响因素，包括放射性元素Th和U含量、形成时代与构造背景；研究了深部煤系地层作为潜在气源的贡献，以及地下水系统在氦气运移过程中的作用。通过整合地质、地球物理与钻井数据，构建了基于成因的资源量估算模型，得出有效氦气资源量约为33.8×10⁸ m³。同时识别出华州—潼关地区为多资源共存区，具备综合勘探开发价值。研究还深入剖析了氦气成藏的关键控制因素，如氦源岩供给、深大断裂导通性、有效封盖层的存在等，并以华州探区实际钻井成果为基础，验证了成藏理论的适用性。总体目标是厘清区域氦气资源格局，为后续勘探部署与技术攻关提供科学依据。

• 首次系统集成渭河盆地氦气勘探历史数据，构建涵盖源岩、运移载体、成藏条件与资源量预测的完整知识框架。
• 提出并验证了‘深部煤系地层+地下水系统’协同供气机制，拓展了传统单一气源模型的认知边界。
• 基于成因法建立资源量估算模型，首次给出渭河盆地有效氦气资源量为33.8×10⁸ m³的量化结果，增强资源评价的科学性与可信度。
• 发现华州—潼关地区地热能、生物气与氦气三类资源高度叠置，提出多资源协同勘探开发的新范式，拓展了非常规能源综合利用思路。
• 针对勘探开发瓶颈，提出井下工程技术攻关与井口提浓技术尝试相结合的应对策略，体现从地质认识向工程应用转化的创新思维。

随着全球对稀有气体资源需求的增长，尤其是氦气在高科技产业、医疗、航空航天等领域的重要地位，寻找稳定可靠的氦气供应已成为国家战略关注点。我国虽拥有一定规模的氦气资源，但对外依存度高，自主保障能力薄弱。渭河盆地作为中西部地区重要的沉积盆地之一，近年来在氦气发现方面取得阶段性成果，展现出良好的资源前景。然而，当前该区域的氦气勘探仍处于早期阶段，勘探程度低，缺乏系统性的资源评价体系，导致资源量估算偏差大、远景区优选缺乏科学支撑。此外，氦气赋存状态复杂，常与天然气、地热等共存，其运移路径受控于深层断裂与地下水系统，传统油气勘探方法难以有效识别。现有技术在井下取样、氦气浓度检测、提纯工艺等方面尚不成熟，制约了商业化开发进程。因此，亟需从地质机理出发，建立适用于盆地型氦气资源的成藏理论模型，明确关键控制要素，发展针对性的勘探技术与工程手段。本研究正是在这一背景下展开，旨在填补区域氦气资源认知空白，推动从“发现”向“可采”转变，提升我国战略性稀有气体资源的自主保障能力，具有重要的科学价值与现实意义。

研究采用“地质-地球物理-工程”多学科融合的方法路线，首先通过文献综述与野外调查，梳理渭河盆地自20世纪70年代以来的重磁化震及钻井资料，厘清氦气勘探历程与现状。随后，基于岩石样品分析与地球化学数据，识别出盆地基底及南缘富含铀钍元素的变质岩与花岗岩为潜在氦源岩，并结合地质年代学与构造演化分析，评估其生氦潜力。进一步利用同位素示踪与水文地质模型，解析地下水系统在氦气运移中的作用，确认孔隙水与天然气为重要载体。在此基础上，构建基于成因的资源量预测模型，引入源岩丰度、运移效率与封盖有效性等参数，实现资源量的定量估算。针对成藏机制，选取华州探区典型钻井剖面，结合岩心、测井与流体包裹体数据，分析太古宙基底与印支—燕山期花岗岩对氦气聚集的控制作用，明确深大断裂作为运移通道、有效盖层作为封闭屏障的关键角色。最后，围绕勘探开发难题，提出改进地震资料反演精度、研发专用井下取样工具、优化防喷与安全钻井流程的技术路径，并建议在井口开展初步的氦气分离与提浓试验，探索低成本高效提取方案。整个研究贯穿‘认识—建模—验证—应用’逻辑链条，兼顾理论深度与工程可行性。