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為什么說氦氣是天然氣體中被忽視的“黃金”

來源:lybstzxj  發表時間:2019/3/16 11:11:16  點擊次數:【151】


氦(He)在整個宇宙中占23%,含量僅次于氫,但氦氣濃度低,為一種稀有氣體。目前,具有工業價值的氦(>0.1%)主要提取自天然氣藏,含量最高可達7.5%。近年來,液化天然氣(LNG)產業興起,氦氣可在LNG尾氣中富集,可進一步降低氦氣的工業標準。


目前,針對氦氣藏形成的研究較為薄弱,一般認為,在漫長的地地質歷史中,富鈾釷的礦物和巖石可生成大量氦氣并部分保存;在劇烈的地球活動中,氦氣會集中釋放并溶于地下水;如其能運移到天然氣藏中,便可以形成富氦天然氣藏;氦氣分子半徑小,需要封閉能力更強的蓋層,如膏巖層等。


? 2001年~2016年世界氦氣的年產量 隨著科技的不斷進步,氦氣因其沸點低、分子小、化學惰性等性質越來越多地被應用到低溫超導、核工業、航天、工業生產和科學研究等領域。其中,液氦的最大消費群體是醫院的核磁共振(MRI)掃描儀,與人類健康息息相關。我國為貧氦國家,國內氦氣消費主要依賴于進口,受制于人。另外,氦氣的開采可大大提高富氦天然氣的經濟價值。現有資料表明,我國的渭河、四川、塔里木、柴達木、松遼、渤海灣、蘇北、海拉爾等8個盆地發現有含氦天然氣顯示。


?液氦的沸點極低(4.25K),使其成為高科技領域的寵兒:一是低溫超導。液氦溫度極低,可為超導磁體提供低溫環境,其中應用最廣的為磁共振成像(MRI)。醫院核磁共振成像儀的核心大都是超導磁體,只有在液氦的低溫下才能穩定運行,產生穩定的磁場,保證高分辨率成像。二是低溫冷卻。

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液氦廣泛用于原子反應堆的冷卻介質和清洗劑。三是測溫。由于氦氣的液化溫度很低,接近于絕對零度,故其測溫范圍很廣,多用于精密測量。


氦氣具有化學惰性,常被用做半導體工業的保護氣和科學實驗中的載體氣。氦氣可以隔絕氧氣,避免電焊工件、單質硅和氧氣發生化學反應。目前,保護氣已成為氦氣的第二大應用領域。在氣相色譜中,氦氣作為載體氣可運送被測氣體且不與其發生反應。


? 氦氣分子最小,使其穿透能力最強、密度最小,被用做管道檢漏,可解決單純依靠聲波檢測技術無法解決的問題,對深埋管道或擁有保溫層防腐層的熱力、輸油、輸氣管道,特別是低壓運行的管道,有明顯的檢測效果。


?此外,氦氣在高真空裝置、核反應堆、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,帶人們在空中飛翔。氦氣化學性質不活潑,使氦氣熱氣球和飛艇比氫氣熱氣球和飛艇更為安全。


? 氦氣難溶于水,可以與氧氣混合制成“人造空氣”。空氣中的氮氣在高壓環境下會溶解在血液中,當潛水員上浮的時候壓力減小,血中的氮氣便紛紛逸出,形成氣泡堵塞血管,使潛水員患上極為難受的“減壓癥”。


?氦氣在高壓下溶解度低,所以用它來代替氮氣就可以解決這一問題。


美國地質調查局的數據顯示,目前已探測的全球氦氣資源量約為519億立方米。美國是世界上氦資源最豐富的國家,雖然已大規模開采60多年,但氦氣資源量仍占世界總資源量的40%以上。根據美國地質調查局2016年的調查報告,美國、阿爾及利亞、卡塔爾和俄羅斯擁有世界88%的氦資源。全球氦氣資源量分布如下:美國206億立方米,卡塔爾101億立方米,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。 我國主要含油氣盆地的含氦天然氣資料顯示,氦氣分布廣泛,層位眾多,但研究程度低。目前,已知渭河、四川、塔里木、柴達木、松遼、渤海灣、蘇北、海拉爾等8個盆地發現有含氦天然氣顯示。總體而言,西部大型疊合盆地、東部郯廬斷裂帶具有氦氣資源前景。四川盆地威遠氣田是我國首個實現氦氣商業化利用的氣田,也是目前我國惟一進行工業開采的氦氣田。 雖然我國部分油氣藏、非烴氣藏天然氣組分中氦氣含量較高,資源潛力較大,但長期以來并未給予重視,氦氣并沒有作為分析項目,以致氦氣家底不清。因此,在油氣藏勘探開發過程中,應重視對天然氣組分中氦氣的檢測分析,開發先進提氦技術,充分分離天然氣中的氦氣資源,提高氦氣資源開發與綜合利用效率,重視和兼顧氦氣藏勘探與研究,從理論上指導氦氣藏勘探與開發。

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