系统采集赣南地区地热温泉伴生气体样品，借助气体组分、氦含量、同位素分析等手段，结合区域地质背景和相关文献研究资料，对氦气资源分布特征、成因及来源进行初步分析。结果表明：赣南地区氦气平均含量为0.416%，具备较好的资源品质；武夷隆起带、雩山隆起带南部和罗霄—诸广隆起带西部是氦气有利富集区域；氦气成因呈现以壳源为主、幔源为辅的总体特征，氦同位素与CO₂碳同位素具有明显相关性，通过碳同位素能够指示氦气中幔源组分占比的高低，进而反映氦气的成因；赣南地区氦气成因具有从北西向南东方向，由壳源成因逐渐过渡到壳幔混合成因的特征；氦源条件主要包括富U、Th元素的花岗岩体和深大断裂带，花岗岩体是壳源氦气的主要源岩，深切地幔的深大断裂带构成幔源氦气的上升通道，复杂的断裂系统也进一步促进了氦气的运移聚集。

潜在氦源岩有效性评价是氦资源勘探开发领域关注的核心问题，但在以往的研究中，潜在氦源岩有效性评价多以岩石U、Th元素含量及年龄为主，未能全面表征影响氦源岩有效性的关键因素。为此，以花岗岩、泥页岩、片麻岩、铝土岩4种典型潜在氦源岩为研究对象，通过建立孔隙水累积溶解氦计算模型同时结合气藏实例，对各潜在氦源岩孔隙中溶解氦的累积、脱溶情况进行定量分析，从而对各潜在氦源岩有效性及有效氦源岩评价方法进行讨论与总结。研究认为：①潜在氦源岩孔隙中积累的溶解氦能否在适宜条件下规模性脱溶为游离氦是判识潜在氦源岩是否有效的关键性先决条件；②除岩石U、Th元素含量外，巨大的体量规模，适宜的孔隙度和含水饱和度，良好的“沉积埋藏史—气藏成藏史—构造演化史”时空匹配关系，以及相对专一的生氦能力也是评判潜在氦源岩有效性的关键参数；③通过建立溶解氦富集效率（η_He）计算方法，认为在相同条件下花岗岩最易形成游离氦富集，泥页岩与铝土岩次之，片麻岩最难。

氦气是重要的稀有战略资源，目前主要来自天然气。氦气如何在气藏中富集是当前研究热点，也是氦气勘探迫切需要解决的关键问题。在柴达木盆地、四川盆地和准噶尔盆地采集天然气样品进行氦气和氮气含量测试及分析，并结合对其他国内外主要富氦气田天然气组分和氦气含量研究，发现富氦气田中氦气含量与氮气具有很好的相关性。不仅如此，一些贫氦气田也存在该现象。据此，提出氦气富集与氮气具有耦合作用，二者同时在天然气中富集，都与地下水有关，可能来自相同的源岩。氦气与氮气耦合关系的提出，或许能够真正找到氦气富集的奥秘，为寻找富氦资源打开新思路，为氦气富集理论提供依据。

塔里木盆地北部雅克拉地区发现具有开采价值的含氦气田，其中古生界氦气的平均含量为0.31%，是氦气资源量最丰富的层位，高于氦气工业生产标准，但其氦气资源潜力和成藏模式尚不清楚。基于雅克拉地区14口钻井的自然伽马能谱测井资料，对雅克拉地区古生界氦气资源生成量进行了定量评估，并结合成藏要素进行综合分析，根据氦气的运聚过程及载体特征，总结出氦气成藏模式。结果表明：雅克拉地区古生界平均生氦潜量为2.37×10^-10 cm³/g，氦气生成总量为3.22×10⁹ m³。生氦潜量最高的区域位于沙15井附近区域，其次为沙49井附近区域，从沙5井至沙49井的呈带状展布的狭长地带是生氦主力。区域内古生界沉积岩系供给含氦气藏的氦气量可高于天然气藏中的氦气总量，沉积岩系可为有效氦源岩，生成氦气以主要形成于加里东—海西构造期的断裂、裂缝为运移通道，在地下水和天然气的协助下持续运移，以古老地层水运移聚氦模式、天然气沿古老储层运移聚氦模式进行聚集成藏，上覆3套厚度较大的泥岩层、膏岩层，可对气藏有效的封存保护。

根据13口新井岩心、物性、测井、试气、气组分和氦气分布等资料，结合区域构造演化、沉积背景和典型气藏剖面，分析并总结富氦天然气藏地质特征及成藏主控因素。研究结果表明：自下而上发育基底花岗岩和变质岩裂缝型气藏、上泥盆统致密砂岩构造气藏和下石炭统大面积分布的连续型碳酸盐岩气藏；构造高点裂缝发育形成高产，构造低点普遍含气；干气天然气中富含氦气，氦气含量自下向上逐渐减少；广覆式分布的前泥盆系花岗岩和变质岩基底为氦气主要来源，上泥盆统和下石炭统百米厚度高伽马砂岩作为次要氦源；断层形成双向输导，一方面将下石炭统烃源岩生成的烃类气体向下运移至上泥盆统和基底圈闭；另一方面将下部生成的氦气向上运移至下石炭统气藏中；下石炭统顶部发育厚层、互层状硬石膏和致密灰岩作为区域盖层对富氦天然气藏起到保存作用。

当前研究发现，氦气的成藏与天然气具有耦合效应，二者表现为异生同储关系，但氦气的成藏理论尚不完善。研究从氦源岩、运移方式等方面入手，剖析鄂尔多斯盆地东胜与大牛地气田氦气成藏差异性，研究表明：①2个气田主要氦源均为基底岩石氦气，东胜气田可能氦源岩有富U、Th的基底岩石、煤层，大牛地气田可能氦源岩有基底岩石、煤层与铝土岩层；②东胜气田内部发育连通基底的断裂，为烷烃气与氦气运移提供通道，大牛地气田下方也存在基底断裂，但气田内部靠生烃作用产生的微裂缝进行运移；③对比二者成藏模式，认为连通基底与储层的深大断裂对于氦气成藏具有促进作用。

氦气因其独特的化学性质而成为重要的战略资源，中国氦气资源相对贫乏，资源安全形势极其严峻。鄂尔多斯盆地已有一定的氦气显示，但目前对于盆地内天然气中氦气体积分数的认识存在较大差异，对于氦气资源分布规律认识不足，制约了鄂尔多斯盆地氦气资源潜力评价及开发利用。在广泛收集和认识前人研究成果的基础上，以鄂尔多斯盆地磁力异常资料为主，结合347个天然气样品中氦气含量测试结果，分析了鄂尔多斯盆地氦气分布规律。通过对苏里格、庆阳和宜川3个气田天然气样品氦气含量进行测试，发现氦气含量均达到了工业生产的标准（>0.05%），其中庆阳气田Q1区和苏里格气田S47区氦气平均含量超过0.1%。结合岩石磁性特征对磁力异常进行分析，结果表明鄂尔多斯盆地的磁力异常呈明显的分区特征，反映了盆地基底具有多阶段拼合的地质特征，区域性磁力异常变化主要与盆地基底岩性相关，高磁异常条带可能系盆地基底太古界—下元古界深变质的片麻岩、变粒岩、基性火山岩、同期次的花岗岩等强磁性岩体引起；低磁异常主要由板岩、片岩、千枚岩、石英岩、大理岩等弱磁性岩体引起。鄂尔多斯盆地氦气主要为壳源成因，盆地基底下元古界强磁性深变质岩系为鄂尔多斯盆地的氦源岩，盆地中部平凉—庆阳—延安—佳县一带的北东向高磁异常条带为盆地主要的氦气分布区。

黄骅坳陷CO2以丰度大、成因类型较多、分布层位较多、高纯度气藏分布地域较集中和气关系图为主要依据,参考CO2丰度及产区地质条件,对黄骅藏规模较小为特征。以R/Ra与δ13CCO2坳陷CO2成因类型进行了区分。根据对CO2丰度及其碳同位素、He丰度及其同位素、CO2/He比值和Ar同位素的分析认为,岩浆期后的地幔脱气可能是黄骅坳陷幔源CO2的主要来源方式,包括沧东断裂和盆地内二级断层在内的两组区域深断裂交会是黄骅坳陷幔源CO2富集的主要地质因素。

在近期所获大量新的地质地化资料基础上,重点对南海北部大陆架边缘盆地CO2成因及运聚成藏的主控因素进行了研究,并对可能的高CO₂风险区进行了初步预测。认为:莺歌海盆地壳源型及壳幔混合型CO₂的形成及富集成藏,主要受控于泥底辟热流体晚期分层、分块和多期的局部上侵活动,和巨厚的上新统―中新统海相含钙砂泥岩的物理化学综合作用,且CO₂运聚分布规律亦具多期和分层、分区的特点;琼东南盆地东部及珠江口盆地火山幔源成因型CO2则主要受控于幔源型火山活动和沟通深部气源的基底深大断裂的导气配置作用,CO₂运聚富集规律与幔源型火山活动及深大断裂的发育展布密切相关,CO₂主要来自地壳深部幔源火山活动所伴生的大量CO₂;因此,根据壳源岩石化学成因型CO₂与火山幔源成因型CO₂不同成因机理及成藏条件,可以追踪CO₂气源,可分析和预测天然气尤其是CO₂的运聚分布规律,可为天然气勘探部署及决策提供依据,可减少和降低勘探风险。另外还指出,油气藏中CO2的充注驱油特征可作为判识油气成藏动态过程的示踪标志,也可作为分析油气运聚、预测和追踪油气分布的良好指示。

为了定量分析碳酸盐岩接触变质作用形成的CO₂,研究了松辽盆地东北缘碳酸盐岩接触变质带常量元素和稀土元素的元素分配关系。认为碳酸盐岩接触变质过程中主要体现为硅的富集和钙、碳的亏损,并且CaO、SiO₂与ΣREE呈线性关系;随着变质程度增高,元素的含量、稀土元素的分布型式和分馏程度越趋向花岗岩,其主要原因是碳酸盐岩与侵入流体的混染作用、碳酸盐岩硅化及矿化过程引起的稀土变化、碳酸盐岩重结晶对轻稀土元素的富集。计算得出了CO₂释放量与岩石体积比(2.7～256.7)。证明了碳酸盐岩接触变质作用是无机成因CO₂形成的机制。