氦气：天然气体中被忽视的“黄金”

氦（He）在整个宇宙中占23%，含量仅次于氢，但氦气浓度低，为一种稀有气体。目前，具有工业价值的氦（>0.1%）主要提取自天然气藏，含量最高可达7.5%。近年来，液化天然气（LNG）产业兴起，氦气可在LNG尾气中富集，可进一步降低氦气的工业标准。

目前，针对氦气藏形成的研究较为薄弱，一般认为，在漫长的地地质历史中，富铀钍的矿物和岩石可生成大量氦气并部分保存；在剧烈的地球活动中，氦气会集中释放并溶于地下水；如其能运移到天然气藏中，便可以形成富氦天然气藏；氦气分子半径小，需要封闭能力更强的盖层，如膏岩层等。

2001年～2016年世界氦气的年产量

随着科技的不断进步，氦气因其沸点低、分子小、化学惰性等性质越来越多地被应用到低温超导、核工业、航天、工业生产和科学研究等领域。其中，液氦的消费群体是医院的核磁共振（MRI）扫描仪，与人类健康息息相关。我国为贫氦国家，国内氦气消费主要依赖于进口，受制于人。另外，氦气的开采可大大提高富氦天然气的经济价值。现有资料表明，我国的渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等8个盆地发现有含氦天然气显示。

液氦的沸点极低（4.25K），使其成为高科技领域的宠儿：一是低温超导。液氦温度极低，可为超导磁体提供低温环境，其中应用最广的为磁共振成像（MRI）。医院核磁共振成像仪的核心大都是超导磁体，只有在液氦的低温下才能稳定运行，产生稳定的磁场，保证高分辨率成像。二是低温冷却。液氦广泛用于原子反应堆的冷却介质和清洗剂。三是测温。由于氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故其测温范围很广，多用于精密测量。

氦气具有化学惰性，常被用做半导体工业的保护气和科学实验中的载体气。氦气可以隔绝氧气，避免电焊工件、单质硅和氧气发生化学反应。目前，保护气已成为氦气的第二大应用领域。在气相色谱中，氦气作为载体气可运送被测气体且不与其发生反应。

氦气分子最小，使其穿透能力最强、密度最小，被用做管道检漏，可解决单纯依靠声波检测技术无法解决的问题，对深埋管道或拥有保温层防腐层的热力、输油、输气管道，特别是低压运行的管道，有明显的检测效果。此外，氦气在高真空装置、核反应堆、宇宙飞船中用作检漏剂和扫气。氦气密度比空气小很多，常被充入气球和飞艇，带人们在空中飞翔。氦气化学性质不活泼，使氦气热气球和飞艇比氢气热气球和飞艇更为安全。

氦气难溶于水，可以与氧气混合制成“人造空气”。空气中的氮气在高压环境下会溶解在血液中，当潜水员上浮的时候压力减小，血中的氮气便纷纷逸出，形成气泡堵塞血管，使潜水员患上极为难受的“减压症”。氦气在高压下溶解度低，所以用它来代替氮气就可以解决这一问题。

美国地质调查局的数据显示，目前已探测的全球氦气资源量约为519亿立方米。美国是世界上氦资源最丰富的国家，虽然已大规模开采60多年，但氦气资源量仍占世界总资源量的40%以上。根据美国地质调查局2016年的调查报告，美国、阿尔及利亚、卡塔尔和俄罗斯拥有世界88%的氦资源。全球氦气资源量分布如下：美国206亿立方米，卡塔尔101亿立方米，阿尔及利亚82亿立方米，俄罗斯68亿立方米，加拿大20亿立方米，中国11亿立方米，其他国家31亿立方米。

我国主要含油气盆地的含氦天然气资料显示，氦气分布广泛，层位众多，但研究程度低。目前，已知渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等8个盆地发现有含氦天然气显示。总体而言，西部大型叠合盆地、东部郯庐断裂带具有氦气资源前景。四川盆地威远气田是我国首个实现氦气商业化利用的气田，也是目前我国惟一进行工业开采的氦气田。

虽然我国部分油气藏、非烃气藏天然气组分中氦气含量较高，资源潜力较大，但长期以来并未给予重视，氦气并没有作为分析项目，以致氦气家底不清。因此，在油气藏勘探开发过程中，应重视对天然气组分中氦气的检测分析，开发先进提氦技术，充分分离天然气中的氦气资源，提高氦气资源开发与综合利用效率，重视和兼顾氦气藏勘探与研究，从理论上指导氦气藏勘探与开发。

作者 李玉宏 张文 韩伟 周俊林

来源：中国矿业报