氦气是一种无色、无味的稀有惰性气体,具有独特的物理性质,是目前已知元素当中熔点和沸点最低的元素。在正常的压力条件下,随着温度的降低,氦是唯一不能固化的元素,氦的扩散系数一般小于(3~5)×10
-5 cm
2/s,是一种在大多数物质中都具有很强扩散性的气体
[1-3]。正是由于这些特性,氦气在航空航天、人造空气、电子工业、焊接冶金以及超低温冷却等领域具有不可替代的作用
[4-5]。氦气在宇宙中含量约为23%,仅次于氢,但地球上氦气含量十分稀少,根据目前开发利用经验,工业氦气的来源主要是天然气藏。自20世纪以来,世界各国对于氦气的需求量急剧增加。美国是世界上氦气资源量最为丰富的国家,经过多年开采,氦气储量仍占世界氦气总储量的40%以上。除美国之外,卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯以及波兰也是世界上主要的氦气生产国
[6]。我国对氦气资源的需求量极大,早期对于氦气的研究主要是围绕氦同位素的应用展开
[7-14],并未将氦气作为战略资源开展研究,目前氦气资源主要依赖于进口,国内众多的含油气盆地中均有氦气显示,虽然早期曾在四川盆地威远气田进行过氦气开采但是产量甚微
[15]。近年来结合氦气短缺现状,国内相继投入了一批提氦项目
[16-17],其中鄂尔多斯盆地杭锦旗建成了目前国内规模最大的BOG提氦项目,自运行以来产能已突破100×10
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3,氦气纯度高达99.999%,但仍无法填补国内对于氦气资源需求的巨大空缺
[18]。随着氦气出口国家对其出口管控的进一步加强,我国氦气资源的安全形势十分严峻,氦气的生产供应水平远远难以满足国内的生产发展需求,寻找氦气资源已成为我国资源调查领域最急迫、最关键的任务之一。