氦(He)在整個(gè)宇宙中占23%,含量僅次于氫,但氦氣濃度低,為一種稀有氣體。目前,具有工業(yè)價(jià)值的氦(>0.1%)主要提取自天然氣藏,含量比較高可達(dá)7.5%。近幾年來,液化天然氣(LNG)產(chǎn)業(yè)興起,在LNG尾氣中氦氣可以豐富,可以進(jìn)一步降低氦的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。鹽城高純氦
目前,對(duì)氦隱藏形成的研究相對(duì)較弱。一般認(rèn)為,富鈾釷礦物和巖石可以產(chǎn)生大量氦,并在漫長的地質(zhì)歷史中部分保存;在劇烈的地球活動(dòng)中,氦會(huì)集中釋放并溶解在地下水中;如果能將其運(yùn)輸?shù)教烊粴怆[藏中,就可以形成富氦天然氣隱藏;氦分子半徑小,需要覆蓋層具有較強(qiáng)的封閉能力,如石膏和巖層。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,從2001年到2016年,世界氦的年產(chǎn)量越來越多地應(yīng)用于低溫超導(dǎo)、核工業(yè)、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域,因?yàn)樗牡头悬c(diǎn)、小分子和化學(xué)惰性。其中,醫(yī)院核磁共振(MRI)掃描儀是液氦比較大的消費(fèi)群體,與人體健康密切相關(guān)。我國是一個(gè)貧窮的氦國家,國內(nèi)氦氣消費(fèi)主要依靠進(jìn)口,受人。此外,氦氣的開采可以大大提高氦氣天然氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù),中國八個(gè)盆地發(fā)現(xiàn)了氦氣天然氣,包括渭河、四川、塔里木、柴達(dá)木、松遼、渤海灣、蘇北和海拉爾。
液氦的沸點(diǎn)極低(4.25K),使其成為高科技領(lǐng)域的寵兒:一是低溫超導(dǎo)。在磁共振成像(MRI)中,液氦溫度極低,可為超導(dǎo)磁體提供低溫環(huán)境。只有在液氦低溫下,才能穩(wěn)定地運(yùn)行,產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,保證高分辨率成像,才能保證高分辨率成像。二是低溫冷卻。
液氦廣泛用于原子反應(yīng)堆的冷卻介質(zhì)和清洗劑。三是測溫。由于氦氣的液化溫度很低,接近于零度,故其測溫范圍很廣,多用于精密測量。
氦氣具有化學(xué)惰性,常被用做半導(dǎo)體工業(yè)的保護(hù)氣和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的載體氣。氦氣可以隔絕氧氣,避免電焊工件、單質(zhì)硅和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。目前,保護(hù)氣已成為氦氣的第二大應(yīng)用領(lǐng)域。在氣相色譜中,氦作為載體氣可以在不與之反應(yīng)的情況下運(yùn)輸被測氣體。
氦分子是比較小的,因此它具有比較強(qiáng)的穿透能力和比較小的密度。用于管道泄漏檢測,可以解決僅依靠聲波檢測技術(shù)無法解決的問題。對(duì)于深埋管道或熱、輸油、輸氣管道,特別是低壓運(yùn)行管道,具有明顯的檢測效果。
此外,氦氣在高真空裝置、核反應(yīng)堆、宇宙飛船中用作檢漏劑和掃氣。氦氣密度比空氣小很多,常被充入氣球和飛艇,帶人們?cè)诳罩酗w翔。氦熱氣球和飛艇比氫熱氣球和飛艇更安全,因?yàn)樗幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑。
氦氣難溶于水,可以與氧氣混合制成“人造空氣”??諝庵械牡?dú)猓諝庵械牡獨(dú)鈺?huì)溶解在血液中。當(dāng)潛水員漂浮時(shí),壓力會(huì)降低,血液中的氮?dú)鈺?huì)一個(gè)接一個(gè)地逸出,形成氣泡,堵塞血管,使?jié)撍畣T患上極不舒服的減壓。
氦氣在高壓下溶解度低,所以用它來代替氮?dú)饩涂梢越鉀Q這一問題。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù),目前已檢測到的全球氦氣資源約為519億立方米。盡管經(jīng)過60多年的大規(guī)模開采,美國是世界上氦資源比較豐富的國家,但氦資源仍占世界資源總量的40%以上。美國、阿爾及利亞、卡塔爾和俄羅斯有88%的氦氣資源,根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局2016年的調(diào)查報(bào)告。全球氦資源分布如下:美國206億立方米米,阿爾及利亞82億立方米,俄羅斯68億立方米,加拿大20億立方米,中國11億立方米,其他國家31億立方米。根據(jù)中國主要含有油氣的盆地的氦氣天然氣數(shù)據(jù),氦氣分布廣泛,層但研究水平較低。目前已知八個(gè)盆地發(fā)現(xiàn)了氦氣天然氣顯示,包括渭河、四川、塔里木、柴達(dá)木、松遼、渤海灣、蘇北、海拉爾。一般來說,東部郯廬斷裂帶的前景是西部大型疊合盆地和氦氣資源。四川盆地威遠(yuǎn)氣田是我國實(shí)現(xiàn)氦氣商業(yè)化利用的氣田,也是我國的氦氣田。雖然中國的一些油氣儲(chǔ)存和非碳?xì)浠衔飪?chǔ)存的天然氣成分的氦含量高,資源潛力大,但長期以來沒有引起重視。氦不是一個(gè)分析項(xiàng)目,因此氦的家庭背景并不清楚。因此,在油氣藏勘探開發(fā)過程中,要重視天然氣成分中氦的檢測和分析,開發(fā)先進(jìn)的氦提取技術(shù),充分分離天然氣中的氦資源,提高氦資源開發(fā)和綜合利用綜合利用的效率,注重氦氣藏勘探和研究,從理論上指導(dǎo)氦氣藏勘探和開發(fā)。