研發(fā)背景

氫氦資源

氦氣：低密度，低沸點(diǎn)，易擴(kuò)散，難密封     化學(xué)惰性，難溶解，高導(dǎo)熱。

2種成因：原始氦、衰變氦

3種來(lái)源：

幔源氦：地幔物質(zhì)通過(guò)深大斷裂運(yùn)移或巖漿巖脫氣形成

殼源氦（工業(yè)利用）：含U、Th巖石衰變形成

大氣氦：地球脫氣及原始大氣混合形成

氫氣：低密度，高導(dǎo)熱 、難溶解、還原性、高熱值。

氫通常的單質(zhì)形態(tài)是氫氣，是未來(lái)最清潔的能源。氫氣是自然界分子量最小的氣體，大氣中氫氣約占一千萬(wàn)分之五（0.5ppm）。

泥漿氣中氫氦濃度低、鉆探過(guò)程鉆速快，氫氦檢測(cè)的靈敏度和分析周期是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氫氣和氦氣資源的關(guān)鍵。

在產(chǎn)氣階段對(duì)天然氣含氫/氦量的檢測(cè)數(shù)據(jù)僅集中在滿足工業(yè)氣流的優(yōu)質(zhì)層位，單井縱向上的含氫/氦數(shù)據(jù)不連續(xù)，氣袋取樣氦氣泄露快，鋼瓶取樣運(yùn)輸困難。隨鉆快速檢測(cè)氫氦的裝備，并與綜合錄井系統(tǒng)進(jìn)行集成配套，實(shí)現(xiàn)氫氦隨鉆檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)氫氦資源勘探具有重要意義。

儀器設(shè)計(jì)與研發(fā)情況

色譜（GC）方法：

實(shí)驗(yàn)室采用GC-TCD方法檢測(cè)氣體樣品中的氫氦含量，依靠色譜柱將氣體中各組分進(jìn)行完全分離，分離后的氫氦用熱導(dǎo)TCD檢測(cè)器測(cè)定含量。滿足生產(chǎn)氣氦氣及氫氣的定量要求。

質(zhì)譜方法：

定量下限低，速度快，氫氣與氦氣互不干擾。

1.前端加入預(yù)處理柱，保證盡量少水等雜質(zhì)進(jìn)入真空腔體，延長(zhǎng)燈絲壽命，降低樣品干擾。

2.GC-MS的結(jié)構(gòu)保證了儀器的穩(wěn)定性也提升了儀器的測(cè)量速度，實(shí)現(xiàn)30秒完成一次測(cè)定。

3.更好的定量精度，更精確的自動(dòng)校正

4.極高的靈敏度，氫氣和氦氣濃度檢測(cè)限2ppm。

預(yù)處理+GC-MS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）去除氧氣和水等雜質(zhì)氣體，除氧氣延長(zhǎng)質(zhì)譜燈絲壽命（連續(xù)工作600小時(shí)），除水減少氫氣測(cè)試干擾；

 2）自動(dòng)稀釋樣品氣，加大測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍（5-50000ppm）

應(yīng)用情況

目前公司儀器已經(jīng)與國(guó)內(nèi)包括中石化華北分公司，中石油西南分公司，渤海鉆探，中海油，北京大學(xué)等完成了多次現(xiàn)場(chǎng)合作；儀器從研發(fā)至今已完成30口井的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)完成了分析和預(yù)測(cè)。

案例分析1

1）氫氣有強(qiáng)干擾，濃度有時(shí)遠(yuǎn)大于氦氣濃度，需注意分開測(cè)量

2）泥漿氣氦氣絕對(duì)濃度變化范圍4.5-1000 ppm，相對(duì)含量變化范圍0-2%，變化劇烈，有多個(gè)僅寬1-5米的高值區(qū)段

3）3080-3090米；3137-3139米；3160-3165米；3239-3241米

四段較為明顯的氦氣高濃度區(qū)，有的與天然氣高值重合，有的不重合。天然氣甜點(diǎn)與氦氣甜點(diǎn)不重合

4）天然氣主力段，氦氣平均為0.3%（附近生產(chǎn)井天然氣中氦氣濃度3216ppm）

案例分享2

2#有三段資源高值區(qū)域：

Ⅰ段為TG含量較高區(qū)域，同時(shí)氦氣的相對(duì)含量和絕對(duì)含量均為本井較高段，為3#井最具商業(yè)開發(fā)潛力區(qū)

Ⅱ段也屬于氣測(cè)高值區(qū)，氦氣的相對(duì)的含量亦達(dá)到氦氣提取標(biāo)準(zhǔn)

Ⅲ烴類氣測(cè)較低，但是氦氣和氫氣的資源量較高，具有一定的價(jià)值

總結(jié)

1.天然氦氣自然界中存在并不廣泛，天然氣藏中的氦以殼源為主，是巖石礦物中鈾釷元素衰變產(chǎn)生，需借助其他載體（地層水、甲烷、二氧化碳等）進(jìn)行運(yùn)移及成藏，地層水常作為初次運(yùn)移的載體；

天然氫氣廣泛存在，在多種環(huán)境都被發(fā)現(xiàn)，研究天然氫氣的賦存狀態(tài)對(duì)于發(fā)現(xiàn)天然氫氣藏具有重要意義。

2.走行測(cè)試中，絕大部分環(huán)境空氣中的氫氦濃度相對(duì)比較固定，并無(wú)特殊的顯示，因此目前探測(cè)氫氦的方式主要還是需要配合錄井測(cè)試進(jìn)行，但因?yàn)槠浯髿馄胶?，一旦發(fā)現(xiàn)大氣異常點(diǎn)，更容易找到礦源。