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研發(fā)背景

氫氦資源

氦氣：低密度，低沸點，易擴散，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種來源：

幔源氦：地幔物質(zhì)通過深大斷裂運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分之五（0.5ppm）。

泥漿氣中氫氦濃度低、鉆探過程鉆速快，氫氦檢測的靈敏度和分析周期是準確評價氫氣和氦氣資源的關(guān)鍵。

在產(chǎn)氣階段對天然氣含氫/氦量的檢測數(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，鋼瓶取樣運輸困難。隨鉆快速檢測氫氦的裝備，并與綜合錄井系統(tǒng)進行集成配套，實現(xiàn)氫氦隨鉆檢測數(shù)據(jù)對氫氦資源勘探具有重要意義。

儀器設(shè)計與研發(fā)情況

色譜（GC）方法：

實驗室采用GC-TCD方法檢測氣體樣品中的氫氦含量，依靠色譜柱將氣體中各組分進行完全分離，分離后的氫氦用熱導(dǎo)TCD檢測器測定含量。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)進入真空腔體，延長燈絲壽命，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量速度，實現(xiàn)30秒完成一次測定。

3.更好的定量精度，更精確的自動校正

4.極高的靈敏度，氫氣和氦氣濃度檢測限2ppm。

預(yù)處理+GC-MS結(jié)構(gòu)設(shè)計

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

 2）自動稀釋樣品氣，加大測量動態(tài)范圍（5-50000ppm）

應(yīng)用情況

目前公司儀器已經(jīng)與國內(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)場合作；儀器從研發(fā)至今已完成30口井的現(xiàn)場測試，并對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)完成了分析和預(yù)測。

案例分析1

1）氫氣有強干擾，濃度有時遠大于氦氣濃度，需注意分開測量

2）泥漿氣氦氣絕對濃度變化范圍4.5-1000 ppm，相對含量變化范圍0-2%，變化劇烈，有多個僅寬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。天然氣甜點與氦氣甜點不重合

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，同時氦氣的相對含量和絕對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段也屬于氣測高值區(qū)，氦氣的相對的含量亦達到氦氣提取標準

Ⅲ烴類氣測較低，但是氦氣和氫氣的資源量較高，具有一定的價值

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）進行運移及成藏，地層水常作為初次運移的載體；

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)對于發(fā)現(xiàn)天然氫氣藏具有重要意義。

2.走行測試中，絕大部分環(huán)境空氣中的氫氦濃度相對比較固定，并無特殊的顯示，因此目前探測氫氦的方式主要還是需要配合錄井測試進行，但因為其大氣平衡，一旦發(fā)現(xiàn)大氣異常點，更容易找到礦源。