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为什么说氦气是天然气体中被忽视的“黄金”

2021-06-15

在整个宇宙中,氦(He)占23%,是仅次于氢的第二大元素,但是氦气的浓度很低。工业级(>0.1%)氦目前主要从天然气藏中提取,含量高可达7.5%。近年来,液化天然气(LNG)产业兴起,氦可以在LNG尾气中丰富,进一步降低氦的工业标准。

当前,高纯气体厂家对氦气藏形成的研究比较薄弱,一般认为,在长期的地质历史中,富铀镁的矿物和岩石可以产生大量的氦气并部分保存;在激烈的地球活动中,氦气可以集中释放并溶解在地下水中;如果能够运输到天然气藏中,则可以形成富氦气藏;氦气分子半径小,需要较强的封闭能力,如膏岩层等。


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随着科学技术的不断进步,2001~2016年世界氦气的年产量增加,由于它具有沸点低、分子小、化学惰性强等特点,已广泛应用于低温超导、核工业、航天、工业生产和科研等领域。在这些物质中,液氦的大消耗者是医院的MRI(MRI)扫描仪,它关系到人类健康。大家国家是贫氦国家,国内氦消费主要靠进口,受制于人。此外,氦的开采可以大大提高富氦天然气的经济价值。已有资料表明,在渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等8个盆地中发现了含氦天然气。

液体氦分子的沸点非常低(4.25K),这使得它在高科技领域非常受欢迎:一,低温超导。液氦气温度极低,能为超导磁体提供低温环境,其中磁共振成像(MRI)应用最广泛。医院的核磁铁成像系统以超导磁体为主,只有在低温条件下才能稳定工作,产生稳定的磁场,保证高分辨率成像。二是低温冷却。

在原子反应堆中广泛使用的冷却介质和清洗剂。三是测温。氦液化温度低,接近零度,测温范围广,多用于精密测量。

氦是一种化学惰性气体,在半导体工业和科学实验中经常作为保护气体使用。氦能隔隔离氧气,避免焊接工件、单质硅和氧气的化学反应。保护气体是当前氦气应用的第二大领域。在气相色谱中,氦可以作为载体输送被测气体,不会与之反应。

采用最小的氦气分子,使其穿透能力最强,密度最小,用于管道检漏,可以解决单纯依靠声波检测技术不能解决的问题,对于深埋管道或在深埋管或在深埋管中具有深埋管或在深埋管中具有深埋管或在深埋管中具有深埋管或在深埋管中具有深埋管或在深埋管中的深埋管,尤其是在低压管道中使用的深埋管或深埋管和深埋管中的深埋管,具有明显的检测效果。

另外,氦气还用于高真空设备,核反应堆,航天器的检漏和扫描。氦的密度比空气要小得多,经常被充气到气球和飞船里,带着人们在空中飞行。氦的化学性质是不活泼的,因此它比氢的热气球和飞船更加安全。

氦在水中难溶,可与氧混合,形成“人工气体”。空气中的氮气在高压环境下溶解在血液中,潜水员浮动时压力减小,血液中的氮气陆续流出,形成气泡堵塞血管,潜水员患有极其痛苦的减压症。

氦在高压下的溶解度较低,因此用它取代氮可以解决这个问题。

尽管我国部分油气藏、非烃气藏天然气成分中氦含量高,资源潜力大,但长期未受到重视,氦气未作为分析工程,以致氦气家底不清。因此,在油气隐藏勘探开发过程中,应重视氦气在天然气成分中的检测分析,开发先进的氦气提取技术,充分分离天然气中的氦气资源,提高氦气资源的开发和综合利用效率,重视氦气隐藏勘探和研究,理论上引导氦气隐藏勘探和开发。


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