军事强权的可持续性
本来表面上看，军事力量是很讲究传统积累和硬件实力的，因此在军力上后进者追赶先进者应该是个更困难的事情。但人们往往错误地认为，数量上的差距是最主要的，但其实关键问题却并不在此，军力追赶最难的是体系建设。在这里我们首先要提一个概念，那就是武器装备的寿命，而这又分为技术寿命和常规寿命，用不坏的东西是没有的，一颗卫星在轨服役十几年甚至几年后报废，一条现代军舰使用30年后退役都是很正常的现象。
但现代军队里的武器更新换代却越来越多是因为技术寿命，这个概念说的是装备的技术能力已经无法在其所处的战场环境里担负起为其设计的任务。比如我们很熟悉的1905年“无畏”舰的诞生，当英国人把这种大吨位、厚装甲、主炮口径一致、可以进行有效远程齐射的战列舰造出来后，之前的那些各种款式的战列舰一瞬间全都成为过时货。短短十年时间内，各个海军强国争相打造出“无畏”舰和“超无畏”舰，来组成舰队主力投入第一次世界大战，而那些前“无畏”舰则都退居二线执行次要任务。也正是在这个过程中，德国通过不断追赶的造舰计划迅速拉近了和英国之间的距离，而如果还是18世纪风帆战舰时代，这显然是很难做到的，因为你必须从头开始建造各种风帆战舰并准备充足的技术熟练的水手。1765年下水的英国“胜利”号风帆战列舰在1805年依旧是作为纳尔逊的旗舰参加了特拉法加海战，技术状态毫不显落后。而在当代显然就不是这样了，苏联在80年代建造的“光荣”级巡洋舰、 “现代”级驱逐舰等毫无疑问是当年中国的军迷们心中的“高大上”，但短短二十几年过去，随着中国自己的隐身盾舰开始服役，连进口这种军舰来改装的想法都会引来普遍的质疑或反对。原因就在于按照新世纪战场环境的标准来衡量，那些老装备缺少了太多全新的重要品质，已经难当大任或者效费比不佳。在这种状况下，一支军队要想持续保持其军力地位甚至于持续提高，就不能依靠囤积老装备的数量，而是需要以较快的速度研发部署新装备。
因此一个后起国家追赶先进国家的军力，既不像有些人想象得那么容易，也不是用数字计算得那么难。因为先进国家的武器数量和军队人员是无法简单累加的，它必须不断退役掉那些装备寿命或者技术寿命到期的装备，比如说美国人现在有60多艘“伯克”级驱逐舰和20余艘“提康德罗加”级巡洋舰，但是很快就要有一批战舰到寿退役。如果有哪个后来者保持和美国同样的盾舰新建速度，就好像1905年之后的德国和美国在“无畏”舰上所做的那样，那么10年后就会渐渐发现舰队规模会在不经意间逼近美国。而假如美国遇到什么国内问题而导致新建舰艇数量萎缩，那么这个过程还要加快。类似事情我们在上世纪90年代的俄罗斯身上就见识过一次，1991年的苏联海军显然是中国完全不能望其项背的，那时的“红旗”舰队可以说战舰如云，而中国只有可怜的若干条“旅大”级驱逐舰强撑门面。但之后短短20多年后的今天，俄罗斯敢说超越中国海军规模的基本只有核潜艇部队了。而这背后就是此消彼长，苏联解体后，俄罗斯经济和社会崩溃，20多年里完全失去了更新战舰的能力，而中国则稳步研发并装备了各级战舰。
但是从另一个角度看，类似电视机从显像管到液晶的转变一样，技术先行者利用技术进步的优势率先转向和跃升，从而拉大与追赶者的距离也是一种可能，甚至是更加现实的可能。历史中这样的先例也屡见不鲜，比如F-22的问世本质上已经让其它国家的战斗机部队一夜之间过时了，只不过现在是和平时期，大国互相之间都不存在你死我活的军备竞赛和战争，大家对此并没有太切肤的感受而已。但如果现在就开始一场大规模战争的话，落后者根本无法通过投入更多资源来改变力量对比，因为不管是俄罗斯还是别的国家，现在就算动员再多的人力、物力，也只能生产更多的苏-30、苏-35等战机，而美国则在产出F-22和F-35等新一代隐身战机，作为对手即使在数量上超过美国也无法遏制双方军力差距愈加拉大的变化趋势。
聚焦到今天，我们会注意到一些新技术正在加速走向成熟，如网电攻击技术、激光武器技术、电磁武器技术、人工智能技术等，这必然会让未来的军事装备体系有着质的变化。就以被认为技术进步最迟缓的陆军为例，随着技术进步，大批无人机、机器人，精确打击火力的使用，会使得传统上衡量军力的数量等指标变得失去意义，事实上即使是当代那些还不是很先进的军队之间的作战也已经在体现这个特点。发生在东乌的战事就是这样，交战双方都在尽力利用炮兵火力作战，前方设置传感器，后方远程精准火力打击，中间以信息网络加以沟通和组织，成为新的战场常态。很显然，在这个技术体系不断进化和变革的时代，任何试图以积蓄来保持军事优势的算盘都是注定要失败的，想不被迎面的水流冲到深潭中，就必须自己时刻把握住技术进步的方向和脉搏。
治大国如烹小鲜
对于大国来说，什么样的军队就需要什么样的国防工业基础，而国防工业基础则依赖于整个社会经济基础。因此想要始终保持在强国的位置上，需要的是整个国家的可持续，那么到底哪些因素需要小心呵护，以确保作为一个大国不在诸强的竞技场上败下阵来呢？
首先，人口结构要小心保持，无论任何国家，如果劳动人口和老年人口的比例小到一定程度，都必然会陷入经济的停滞。日本幸运的是在跌入老龄化之前，底子打得足够好，经济体系足够发达，那么即使失去了二十年后还可以仍然维持发达经济体的层次。当然，说保持确实也很难，因为曾经分析过，女性的最佳生育期在35岁后就已经迅速衰退了，而现代社会里女性如果接受高等教育并从事职业，那么最多就只剩下不到10年的适宜生育年龄，整个社会的生育率无论如何也不可能高。亚洲的日本、韩国、中国台湾地区、香港等全部都掉入了低生育率的泥潭。
其次，社会必须要维持内部的认同感和凝聚力，这不止是在民族层面，还要在社会各个阶层各种组织层面。乌克兰在苏联解体后的20多年间的发展失败，很大程度也是内部没有方向感，任何有益的社会变革都无法推动。
再次，要始终保持社会经济的活力，让社会自己具有跟踪和探索新技术体系的能力，而这只靠政府集中社会财力兴建各种大的工程是无法实现的，还是以中国厂商投巨资收购国际上的显像管生产线为例，这种方式只在技术完全停滞时才会有正面的效果，当抄无可抄，连山寨都不需要时，靠集中资源确实可以塑造某种优势。但可惜这种状态至少在可预见的未来都不会成为现实。诺基亚曾经多么辉煌，结果短短几年时间内就因为智能手机革命而被推落神坛。国家也一样，日本曾经在模拟技术上风光无限，但是却因为美国人在数字技术上的大发展而被超越。
说了这么多，其实最核心的一点在于，一个国家的资源是有限的，人的力量和饭量是辩证统一的，想要整个社会稳步上升逐步达到发达水平，需要的是我国老子所说“治大国如烹小鲜”的精神，体恤民力，精心调整每一个政策和变革的效果。有人钟情于短时内以运动的模式进行大规模的集中建设来增强国力，这或许在某些情况下，如短时间内会有外敌入侵时，会是个可行的选择，但在没有终点的国家间竞争中，靠这个不可能真正取得领先和优势，除非国家体量足够大，以至于靠数量优势就可以压倒任何对手。很显然，你现在能集中资源去大规模建设的，必然只是些技术已经高度成熟的项目，因此建的越多，在先进性上过时的就可能越快，一个社会最佳的解决方法是把每一个现有领域的价值充分榨取，然后投入到对新领域的探索上以保持领先。显然这需要社会自己不断地进行自我调整，而这又必须依赖于制度和文化上的保障。打造出一个强国很难，而保持一个强国也一点不容易，不知不觉中一个国家就可能在一个领域或者整体上失去了原有的优势，想要成为长盛不衰的大国着实不易。
本来表面上看，军事力量是很讲究传统积累和硬件实力的，因此在军力上后进者追赶先进者应该是个更困难的事情。但人们往往错误地认为，数量上的差距是最主要的，但其实关键问题却并不在此，军力追赶最难的是体系建设。在这里我们首先要提一个概念，那就是武器装备的寿命，而这又分为技术寿命和常规寿命，用不坏的东西是没有的，一颗卫星在轨服役十几年甚至几年后报废，一条现代军舰使用30年后退役都是很正常的现象。
但现代军队里的武器更新换代却越来越多是因为技术寿命，这个概念说的是装备的技术能力已经无法在其所处的战场环境里担负起为其设计的任务。比如我们很熟悉的1905年“无畏”舰的诞生，当英国人把这种大吨位、厚装甲、主炮口径一致、可以进行有效远程齐射的战列舰造出来后，之前的那些各种款式的战列舰一瞬间全都成为过时货。短短十年时间内，各个海军强国争相打造出“无畏”舰和“超无畏”舰，来组成舰队主力投入第一次世界大战，而那些前“无畏”舰则都退居二线执行次要任务。也正是在这个过程中，德国通过不断追赶的造舰计划迅速拉近了和英国之间的距离，而如果还是18世纪风帆战舰时代，这显然是很难做到的，因为你必须从头开始建造各种风帆战舰并准备充足的技术熟练的水手。1765年下水的英国“胜利”号风帆战列舰在1805年依旧是作为纳尔逊的旗舰参加了特拉法加海战，技术状态毫不显落后。而在当代显然就不是这样了，苏联在80年代建造的“光荣”级巡洋舰、 “现代”级驱逐舰等毫无疑问是当年中国的军迷们心中的“高大上”，但短短二十几年过去，随着中国自己的隐身盾舰开始服役，连进口这种军舰来改装的想法都会引来普遍的质疑或反对。原因就在于按照新世纪战场环境的标准来衡量，那些老装备缺少了太多全新的重要品质，已经难当大任或者效费比不佳。在这种状况下，一支军队要想持续保持其军力地位甚至于持续提高，就不能依靠囤积老装备的数量，而是需要以较快的速度研发部署新装备。
因此一个后起国家追赶先进国家的军力，既不像有些人想象得那么容易，也不是用数字计算得那么难。因为先进国家的武器数量和军队人员是无法简单累加的，它必须不断退役掉那些装备寿命或者技术寿命到期的装备，比如说美国人现在有60多艘“伯克”级驱逐舰和20余艘“提康德罗加”级巡洋舰，但是很快就要有一批战舰到寿退役。如果有哪个后来者保持和美国同样的盾舰新建速度，就好像1905年之后的德国和美国在“无畏”舰上所做的那样，那么10年后就会渐渐发现舰队规模会在不经意间逼近美国。而假如美国遇到什么国内问题而导致新建舰艇数量萎缩，那么这个过程还要加快。类似事情我们在上世纪90年代的俄罗斯身上就见识过一次，1991年的苏联海军显然是中国完全不能望其项背的，那时的“红旗”舰队可以说战舰如云，而中国只有可怜的若干条“旅大”级驱逐舰强撑门面。但之后短短20多年后的今天，俄罗斯敢说超越中国海军规模的基本只有核潜艇部队了。而这背后就是此消彼长，苏联解体后，俄罗斯经济和社会崩溃，20多年里完全失去了更新战舰的能力，而中国则稳步研发并装备了各级战舰。
但是从另一个角度看，类似电视机从显像管到液晶的转变一样，技术先行者利用技术进步的优势率先转向和跃升，从而拉大与追赶者的距离也是一种可能，甚至是更加现实的可能。历史中这样的先例也屡见不鲜，比如F-22的问世本质上已经让其它国家的战斗机部队一夜之间过时了，只不过现在是和平时期，大国互相之间都不存在你死我活的军备竞赛和战争，大家对此并没有太切肤的感受而已。但如果现在就开始一场大规模战争的话，落后者根本无法通过投入更多资源来改变力量对比，因为不管是俄罗斯还是别的国家，现在就算动员再多的人力、物力，也只能生产更多的苏-30、苏-35等战机，而美国则在产出F-22和F-35等新一代隐身战机，作为对手即使在数量上超过美国也无法遏制双方军力差距愈加拉大的变化趋势。
聚焦到今天，我们会注意到一些新技术正在加速走向成熟，如网电攻击技术、激光武器技术、电磁武器技术、人工智能技术等，这必然会让未来的军事装备体系有着质的变化。就以被认为技术进步最迟缓的陆军为例，随着技术进步，大批无人机、机器人，精确打击火力的使用，会使得传统上衡量军力的数量等指标变得失去意义，事实上即使是当代那些还不是很先进的军队之间的作战也已经在体现这个特点。发生在东乌的战事就是这样，交战双方都在尽力利用炮兵火力作战，前方设置传感器，后方远程精准火力打击，中间以信息网络加以沟通和组织，成为新的战场常态。很显然，在这个技术体系不断进化和变革的时代，任何试图以积蓄来保持军事优势的算盘都是注定要失败的，想不被迎面的水流冲到深潭中，就必须自己时刻把握住技术进步的方向和脉搏。
治大国如烹小鲜
对于大国来说，什么样的军队就需要什么样的国防工业基础，而国防工业基础则依赖于整个社会经济基础。因此想要始终保持在强国的位置上，需要的是整个国家的可持续，那么到底哪些因素需要小心呵护，以确保作为一个大国不在诸强的竞技场上败下阵来呢？
首先，人口结构要小心保持，无论任何国家，如果劳动人口和老年人口的比例小到一定程度，都必然会陷入经济的停滞。日本幸运的是在跌入老龄化之前，底子打得足够好，经济体系足够发达，那么即使失去了二十年后还可以仍然维持发达经济体的层次。当然，说保持确实也很难，因为曾经分析过，女性的最佳生育期在35岁后就已经迅速衰退了，而现代社会里女性如果接受高等教育并从事职业，那么最多就只剩下不到10年的适宜生育年龄，整个社会的生育率无论如何也不可能高。亚洲的日本、韩国、中国台湾地区、香港等全部都掉入了低生育率的泥潭。
其次，社会必须要维持内部的认同感和凝聚力，这不止是在民族层面，还要在社会各个阶层各种组织层面。乌克兰在苏联解体后的20多年间的发展失败，很大程度也是内部没有方向感，任何有益的社会变革都无法推动。
再次，要始终保持社会经济的活力，让社会自己具有跟踪和探索新技术体系的能力，而这只靠政府集中社会财力兴建各种大的工程是无法实现的，还是以中国厂商投巨资收购国际上的显像管生产线为例，这种方式只在技术完全停滞时才会有正面的效果，当抄无可抄，连山寨都不需要时，靠集中资源确实可以塑造某种优势。但可惜这种状态至少在可预见的未来都不会成为现实。诺基亚曾经多么辉煌，结果短短几年时间内就因为智能手机革命而被推落神坛。国家也一样，日本曾经在模拟技术上风光无限，但是却因为美国人在数字技术上的大发展而被超越。
说了这么多，其实最核心的一点在于，一个国家的资源是有限的，人的力量和饭量是辩证统一的，想要整个社会稳步上升逐步达到发达水平，需要的是我国老子所说“治大国如烹小鲜”的精神，体恤民力，精心调整每一个政策和变革的效果。有人钟情于短时内以运动的模式进行大规模的集中建设来增强国力，这或许在某些情况下，如短时间内会有外敌入侵时，会是个可行的选择，但在没有终点的国家间竞争中，靠这个不可能真正取得领先和优势，除非国家体量足够大，以至于靠数量优势就可以压倒任何对手。很显然，你现在能集中资源去大规模建设的，必然只是些技术已经高度成熟的项目，因此建的越多，在先进性上过时的就可能越快，一个社会最佳的解决方法是把每一个现有领域的价值充分榨取，然后投入到对新领域的探索上以保持领先。显然这需要社会自己不断地进行自我调整，而这又必须依赖于制度和文化上的保障。打造出一个强国很难，而保持一个强国也一点不容易，不知不觉中一个国家就可能在一个领域或者整体上失去了原有的优势，想要成为长盛不衰的大国着实不易。
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笔记：知之甚少的天然气氦资源
原创 nancy921 实验Work随笔 2022-05-11
关注公众号“实验Work随笔”获取原文，免费下载文献
一、内容综述
氦气具有强化学惰性和低沸点等独有特征，在高新技术产业和科研实验中具有不可替代的作用。氦在地球上以微量组分广泛分布，但从含氦、富氦天然气藏中提取氦气仍是工业制氦的唯一途径。
目前全球已发现的氦储量主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯和加拿大等国，上述五国氦储量占全球总储量的92%。
天然气藏中的氦气有3个主要来源：大气源、壳源和幔源。目前主要根据3He/4He值来确定氦的来源，通常大气源的3He/4He值为1.4×10-6、壳源的3He/4He值为2×10-8和幔源的3He/4He值为1.1×10-5。
富氦天然气的成藏条件和成藏特征与常规天然气藏既有共性又有明显的差异，一些有利于形成大型油气藏的高生烃强度地区，反而不利于富氦、高氦气藏的形成。而生烃强度相对低的隆起区则有利于富氦、高氦气藏的形成。
全球已发现的氦气资源主要分布于晚元古代—古生代地台背景下的沉积盆地，此外在中—新生代构造—岩浆活动强烈且具有古老花岗岩的基底区也是富氦气藏发育的有利区带。
现有资料表明，中国四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地和东部中新生界含油气盆地中已发现一些富氦气藏。同时非常规天然气领域亦展现出良好的氦资源勘探前景，如渭河盆地水溶气和四川盆地页岩气。中国富氦天然气具有点多、类型多、资源前景较好的特征，但氦气资源整体研究程度很低。
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二、全球氦资源整体分布特征
天然气藏中氦的含量低于0.05%，为贫氦气藏，氦含量大于0.1%为富氦天然气藏，当氦含量大于0.3%时，天然气藏中氦就具有很好的经济价值。目前全球可进行工业利用的氦气资源主要赋存于含氦、富氦天然气藏中。
美国是当前世界上最大的氦气生产国和供应国，2016年其氦气产量约占全球总产量的65%，而卡塔尔、阿尔及利亚、澳大利亚、俄罗斯和波兰则分别为22%、6.5%、2.6%、1.9%和1.3%。但卡塔尔发现气藏氦含量较低，需要富集才可利用。全球已发现的氦气资源主要集中在美国、阿尔及利亚和俄罗斯等少数国家和地区。
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三、天然气藏中氦气来源及成因判识
1、氦气来源
天然气藏中氦气具有多种来源和成因，利用氦及稀有气体同位素组成可有效判识氦的成因、来源。氦有3He和4He 2种稳定同位素，3He主要来源于地幔脱气，4He主要来源于放射性元素238U、235U和232Th衰变。沉积盆地中氦主要有3个来源，分别为大气源、壳源（放射性来源）和幔源。
大气氦是指赋存于大气圈气中氦，主要来自固体地球脱气作用释放出的氦气，如火山喷发、断裂—岩浆作用的脱气和岩石风化作用释放的氦。
壳源氦是由赋存在岩石（矿物）中的铀、钍衰变产生的。在矿物、岩石中的放射性元素238U、235U和232Th的衰变作用将产生4He。
幔源氦是指地球深部（地幔）赋存的原始氦，即地球形成时赋存于地球内部的氦，具有相对富集3He的特征。幔源氦可通过岩浆、断裂活动等脱气作用释放到地球浅层的沉积圈层中。在沉积盆地油气藏中也可发现相当数量的幔源氦。
2、氦气成因判识
应用氦及其他稀有气体同位素组成特征可以有效地判识氦气成因、来源。不同来源、成因的氦其同位素3He/4He值具有明显的差异，氦的同位素组成特征（3He/4He值）能作为其成因判识的有效指标。大气来源氦的3He/4He值为1.4×10-6；壳源氦的3He/4He值为n×10-8～n×10-9；幔源氦的3He/4He值为1.1×10-5或更高。氦的同位素比值也常用样品氦的3He/4He值与大气氦的3He/4He值的比值表征，即R/Ra=(3He/4He）样品/（3He/4He）大气。在用R/Ra值表示气样氦同位素分布特征时，当R/Ra>1，表示具有明显的幔源氦加入；当R/Ra<0.1时，可以认为天然气中氦基本来自壳源。
四、气藏特征及成藏主要影响因素
1、气藏的化学组成及氦气藏的主要类型
全球已发现的氦气资源基本上均是以伴生组分赋存于烃类为主的天然气藏、以氮气或二氧化碳为主的非烃类天然气藏中，未见以氦气为主的或氦气独立成藏的报道。富氦天然气藏按其组分特征可分为3类：高氮—富氦型气藏；高二氧化碳—富氦型气藏；高烃类—富氦型气藏。
对富氦、高氦气藏的组分研究表明，氦含量与氮气具有良好的正相关趋势，氦含量高，则氮气含量也高，但反之未必成立。在一些富氦、高氦天然气藏中Ar/N2值与Ar/He值具有较好的线性关系，当He浓度增加时，Ar/He值有下降趋势。
氦气的富集、保存及富氦天然气成藏条件、主控因素与常规天然气藏既有一些共性也有其独特性；一些有利于形成大型油气藏的高生烃强度地区，可能不利于富氦、高氦天然气藏的形成；而生烃强度相对低的隆起区则可能有利于富氦、高氦天然气的形成，目前对氦气资源的成藏条件、主控因素、成藏机制还未形成较为成熟的认识，全球已探明的氦资源大多是在进行油气勘探过程中偶然发现的。
2、区域地质及盆地基底
全球氦气资源主要分布于晚元古代—古生代地台背景下的沉积盆地中，这些沉积盆地一般埋深小于3 500 m，且具有前元古界的花岗岩基底。目前已探明的氦资源主要分布区具有下述明显的特征：一方面发育高含U、Th的烃源岩或盆地基底中发育高含U、Th的花岗岩；另一方面这些地区深层具有强烈的岩浆和断裂活动。沉积盆地中天然气藏中氦含量与其大地构造背景、基底岩石、矿物特征具有密切的关系。
3、氦源（岩）及释放机制
富氦天然气藏中氦气的主要来源和成因存在不同的认识，是有待进一步深入探讨的关键问题：目前多数学者认为具有商业价值的氦主要为“壳源氦” 。烃源岩能否作为有效“氦源岩”有待进一步研究，也有研究认为盆地基底花岗岩中的铀、钍元素衰变生成的氦是富氦天然气藏中最重要的氦来源。
研究认为构造抬升、隆起、岩浆活动（热力作用）、断裂作用可有效地促进氦从源岩中释放。氦气从岩石/矿物的晶格中逃逸、释放的过程就是氦气的初次运移过程。但目前还不清楚氦如何有效地从岩石、矿物的晶格中释放出来。目前有2种不同的观点：(1)稳定释放机制，主要来自于漫长的地质历史时期稳定释放；(2)幕式释放机制，非稳定地质条件下（如岩浆/火山活动），不仅存在大量的幔源氦（相对富3He）释放，随着地温的升高可促进壳源放射性氦从母源中的释放。
4、运移富集过程
一些学者认为富氦天然气的成藏具有2个重要的环节：(1)氦源岩中由U、Th衰变生成的氦经扩散作用进入地层水；(2)含氦的地层水在浅层适当的条件下充分地析出聚集成藏。一些学者认为深部的断裂系统是氦气运移的主要通道。对于氦气的溶解/解析—交换特征，前人也做了相应的研究，利用“亨利定律”提出了氦气富集机理和模型。
氦气在地层流体的运移、聚集过程中除流体的温度、盐度外，地层水动力强度和地层压力也具有关键的控制作用。氦气在地层中的二次运移过程中一方面与常规油气运移具有相同之处，受岩石的孔隙度、渗透率和毛细管压力的影响；另一方面，由于氦气是微量组分且具有惰性特征，所以更具有其独特机制。
5、盖层特征及封盖条件
现有资料表明从盖层条件来看，富氦、高氦气藏均具有致密膏盐层，灰岩层、页岩层作为封盖层；此外，异常高压层也是良好的盖层，这些致密盖层能形成良好的封闭条件。
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五、我国氦资源前景
目前我国氦气资源研究、评价、勘探程度均很低，资源量和储量情况基本不明。一方面由于我国几乎没有专项课题对我国氦资源进行评价和研究；另一方面过去对天然气藏中氦含量的分析方法和标准不够规范，部分地区同一气藏、甚至同一单井产出的天然气，不同文献报道的氦含量存在数量级的差异，其原因主要在于：(1)样品采集或分析过程中可能存在空气污染；(2)氦含量分析方法不当；(3)样品在运输、保存过程中可能存在泄漏。
因此，目前我国已报道的氦气含量资料，需要对其可靠性进行甄别和进一步证实。整体而言，四川盆威远气田天然气、部分塔里木盆地天然气、渭河盆地水溶气及部分郯庐断裂带附近天然气中氦含量数据较为可靠。由于我国以前对氦气资源总体关注不够，使得我国氦资源的评价、富集成藏条件、分布规律研究工作十分欠缺，造成对我国氦气资源的分布情况缺乏认识，氦气产业基本未得到应有的发展，完全不能满足国家对氦资源的需求。因此我国氦资源的评价、富集成藏条件、规律研究工作亟待。
原创 nancy921 实验Work随笔 2022-05-11
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一、内容综述
氦气具有强化学惰性和低沸点等独有特征，在高新技术产业和科研实验中具有不可替代的作用。氦在地球上以微量组分广泛分布，但从含氦、富氦天然气藏中提取氦气仍是工业制氦的唯一途径。
目前全球已发现的氦储量主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯和加拿大等国，上述五国氦储量占全球总储量的92%。
天然气藏中的氦气有3个主要来源：大气源、壳源和幔源。目前主要根据3He/4He值来确定氦的来源，通常大气源的3He/4He值为1.4×10-6、壳源的3He/4He值为2×10-8和幔源的3He/4He值为1.1×10-5。
富氦天然气的成藏条件和成藏特征与常规天然气藏既有共性又有明显的差异，一些有利于形成大型油气藏的高生烃强度地区，反而不利于富氦、高氦气藏的形成。而生烃强度相对低的隆起区则有利于富氦、高氦气藏的形成。
全球已发现的氦气资源主要分布于晚元古代—古生代地台背景下的沉积盆地，此外在中—新生代构造—岩浆活动强烈且具有古老花岗岩的基底区也是富氦气藏发育的有利区带。
现有资料表明，中国四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地和东部中新生界含油气盆地中已发现一些富氦气藏。同时非常规天然气领域亦展现出良好的氦资源勘探前景，如渭河盆地水溶气和四川盆地页岩气。中国富氦天然气具有点多、类型多、资源前景较好的特征，但氦气资源整体研究程度很低。
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二、全球氦资源整体分布特征
天然气藏中氦的含量低于0.05%，为贫氦气藏，氦含量大于0.1%为富氦天然气藏，当氦含量大于0.3%时，天然气藏中氦就具有很好的经济价值。目前全球可进行工业利用的氦气资源主要赋存于含氦、富氦天然气藏中。
美国是当前世界上最大的氦气生产国和供应国，2016年其氦气产量约占全球总产量的65%，而卡塔尔、阿尔及利亚、澳大利亚、俄罗斯和波兰则分别为22%、6.5%、2.6%、1.9%和1.3%。但卡塔尔发现气藏氦含量较低，需要富集才可利用。全球已发现的氦气资源主要集中在美国、阿尔及利亚和俄罗斯等少数国家和地区。
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三、天然气藏中氦气来源及成因判识
1、氦气来源
天然气藏中氦气具有多种来源和成因，利用氦及稀有气体同位素组成可有效判识氦的成因、来源。氦有3He和4He 2种稳定同位素，3He主要来源于地幔脱气，4He主要来源于放射性元素238U、235U和232Th衰变。沉积盆地中氦主要有3个来源，分别为大气源、壳源（放射性来源）和幔源。
大气氦是指赋存于大气圈气中氦，主要来自固体地球脱气作用释放出的氦气，如火山喷发、断裂—岩浆作用的脱气和岩石风化作用释放的氦。
壳源氦是由赋存在岩石（矿物）中的铀、钍衰变产生的。在矿物、岩石中的放射性元素238U、235U和232Th的衰变作用将产生4He。
幔源氦是指地球深部（地幔）赋存的原始氦，即地球形成时赋存于地球内部的氦，具有相对富集3He的特征。幔源氦可通过岩浆、断裂活动等脱气作用释放到地球浅层的沉积圈层中。在沉积盆地油气藏中也可发现相当数量的幔源氦。
2、氦气成因判识
应用氦及其他稀有气体同位素组成特征可以有效地判识氦气成因、来源。不同来源、成因的氦其同位素3He/4He值具有明显的差异，氦的同位素组成特征（3He/4He值）能作为其成因判识的有效指标。大气来源氦的3He/4He值为1.4×10-6；壳源氦的3He/4He值为n×10-8～n×10-9；幔源氦的3He/4He值为1.1×10-5或更高。氦的同位素比值也常用样品氦的3He/4He值与大气氦的3He/4He值的比值表征，即R/Ra=(3He/4He）样品/（3He/4He）大气。在用R/Ra值表示气样氦同位素分布特征时，当R/Ra>1，表示具有明显的幔源氦加入；当R/Ra<0.1时，可以认为天然气中氦基本来自壳源。
四、气藏特征及成藏主要影响因素
1、气藏的化学组成及氦气藏的主要类型
全球已发现的氦气资源基本上均是以伴生组分赋存于烃类为主的天然气藏、以氮气或二氧化碳为主的非烃类天然气藏中，未见以氦气为主的或氦气独立成藏的报道。富氦天然气藏按其组分特征可分为3类：高氮—富氦型气藏；高二氧化碳—富氦型气藏；高烃类—富氦型气藏。
对富氦、高氦气藏的组分研究表明，氦含量与氮气具有良好的正相关趋势，氦含量高，则氮气含量也高，但反之未必成立。在一些富氦、高氦天然气藏中Ar/N2值与Ar/He值具有较好的线性关系，当He浓度增加时，Ar/He值有下降趋势。
氦气的富集、保存及富氦天然气成藏条件、主控因素与常规天然气藏既有一些共性也有其独特性；一些有利于形成大型油气藏的高生烃强度地区，可能不利于富氦、高氦天然气藏的形成；而生烃强度相对低的隆起区则可能有利于富氦、高氦天然气的形成，目前对氦气资源的成藏条件、主控因素、成藏机制还未形成较为成熟的认识，全球已探明的氦资源大多是在进行油气勘探过程中偶然发现的。
2、区域地质及盆地基底
全球氦气资源主要分布于晚元古代—古生代地台背景下的沉积盆地中，这些沉积盆地一般埋深小于3 500 m，且具有前元古界的花岗岩基底。目前已探明的氦资源主要分布区具有下述明显的特征：一方面发育高含U、Th的烃源岩或盆地基底中发育高含U、Th的花岗岩；另一方面这些地区深层具有强烈的岩浆和断裂活动。沉积盆地中天然气藏中氦含量与其大地构造背景、基底岩石、矿物特征具有密切的关系。
3、氦源（岩）及释放机制
富氦天然气藏中氦气的主要来源和成因存在不同的认识，是有待进一步深入探讨的关键问题：目前多数学者认为具有商业价值的氦主要为“壳源氦” 。烃源岩能否作为有效“氦源岩”有待进一步研究，也有研究认为盆地基底花岗岩中的铀、钍元素衰变生成的氦是富氦天然气藏中最重要的氦来源。
研究认为构造抬升、隆起、岩浆活动（热力作用）、断裂作用可有效地促进氦从源岩中释放。氦气从岩石/矿物的晶格中逃逸、释放的过程就是氦气的初次运移过程。但目前还不清楚氦如何有效地从岩石、矿物的晶格中释放出来。目前有2种不同的观点：(1)稳定释放机制，主要来自于漫长的地质历史时期稳定释放；(2)幕式释放机制，非稳定地质条件下（如岩浆/火山活动），不仅存在大量的幔源氦（相对富3He）释放，随着地温的升高可促进壳源放射性氦从母源中的释放。
4、运移富集过程
一些学者认为富氦天然气的成藏具有2个重要的环节：(1)氦源岩中由U、Th衰变生成的氦经扩散作用进入地层水；(2)含氦的地层水在浅层适当的条件下充分地析出聚集成藏。一些学者认为深部的断裂系统是氦气运移的主要通道。对于氦气的溶解/解析—交换特征，前人也做了相应的研究，利用“亨利定律”提出了氦气富集机理和模型。
氦气在地层流体的运移、聚集过程中除流体的温度、盐度外，地层水动力强度和地层压力也具有关键的控制作用。氦气在地层中的二次运移过程中一方面与常规油气运移具有相同之处，受岩石的孔隙度、渗透率和毛细管压力的影响；另一方面，由于氦气是微量组分且具有惰性特征，所以更具有其独特机制。
5、盖层特征及封盖条件
现有资料表明从盖层条件来看，富氦、高氦气藏均具有致密膏盐层，灰岩层、页岩层作为封盖层；此外，异常高压层也是良好的盖层，这些致密盖层能形成良好的封闭条件。
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五、我国氦资源前景
目前我国氦气资源研究、评价、勘探程度均很低，资源量和储量情况基本不明。一方面由于我国几乎没有专项课题对我国氦资源进行评价和研究；另一方面过去对天然气藏中氦含量的分析方法和标准不够规范，部分地区同一气藏、甚至同一单井产出的天然气，不同文献报道的氦含量存在数量级的差异，其原因主要在于：(1)样品采集或分析过程中可能存在空气污染；(2)氦含量分析方法不当；(3)样品在运输、保存过程中可能存在泄漏。
因此，目前我国已报道的氦气含量资料，需要对其可靠性进行甄别和进一步证实。整体而言，四川盆威远气田天然气、部分塔里木盆地天然气、渭河盆地水溶气及部分郯庐断裂带附近天然气中氦含量数据较为可靠。由于我国以前对氦气资源总体关注不够，使得我国氦资源的评价、富集成藏条件、分布规律研究工作十分欠缺，造成对我国氦气资源的分布情况缺乏认识，氦气产业基本未得到应有的发展，完全不能满足国家对氦资源的需求。因此我国氦资源的评价、富集成藏条件、规律研究工作亟待。
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