近年来，随着氦气战略资源属性的凸显，煤系与页岩气藏中氦气的发现为非常规氦气资源的勘探开发提供了新的契机。鄂尔多斯盆地石炭–二叠系煤系及四川盆地涪陵地区五峰–龙马溪组页岩气藏中陆续报道的含氦天然气，显示出我国在非常规气藏中寻找氦气新资源的重要潜力。然而，不同类型气藏的氦气含量存在较大差异，其成因类型、运聚保存机制及富集主控因素尚未明确，制约了资源潜力评价与有利区优选。本研究在系统采样与多技术综合分析的基础上，对鄂东缘煤系氦气与涪陵页岩气田氦气的分布特征、成因来源及富集机理进行了深入探讨，并建立了基于扩散–渗流作用耦合的氦气保存与散逸过程认识。
在鄂尔多斯盆地东缘，本研究共采集167口煤层气井样品，开展了气体组分测试与稀有气体同位素测定，结果显示煤系氦气丰度差异显著，范围为40–673 ppm，平均264 ppm。垂向对比表明深层煤系氦气丰度高于中浅层，其中石楼西地区平均氦含量可达318 ppm，而大宁–吉县及三交北/临县地区氦气丰度整体偏低，分别为261 ppm和251 ppm，但局部井点展现出较高的资源潜力。稀有气体同位素结果结合铀、钍含量分析表明，鄂东缘煤系氦气以壳源成因为主，煤层自身生氦贡献有限，氦气主要来源于深部基底岩石、铝土岩、紫金山岩体及泥页岩等外源供给。断裂系统在氦气运移中起决定性作用，其规模与展布控制了氦气的垂向补给效率与平面分布格局，而有效盖层和封闭水体则保证了氦气在煤层中的长期保存。通过扩散物理模拟与数值模拟，本研究进一步揭示了煤系氦气的密封机理。结果表明，孔隙结构、含水饱和度和浓度梯度是控制氦气扩散速率的关键因素。孔隙连通性差、含水性高和浓度梯度低均可显著抑制扩散，提高封存效率。结合埋藏史与生烃史，本研究建立了煤系氦气在地质历史时期的扩散通量预测模型，结果显示石炭–二叠系煤系氦气扩散通量约为13 cm³/m²，表明氦气在漫长地质时期内能够在封闭环境中实现有效保存。总体而言，鄂东缘煤系氦气富集过程表现为外源供给与封存条件共同作用下的动态平衡，其中深部断裂提供持续补给，良好的盖层与封闭水体阻止氦气散逸。
相比之下，四川盆地涪陵地区五峰–龙马溪组页岩气藏显示出另一类氦气富集模式。涪陵气田分布多种构造样式，不同构造单元的保存条件差异显著，进而导致氦气含量空间分布复杂。分析结果表明，保存条件较差、处于常压状态的白马断褶变形带氦气丰度最高，平均600×10⁻⁶，已达到工业开采标准；而保存条件较好的焦石坝宽缓背斜与白马向斜超压区氦气丰度相对较低，分别为340×10⁻⁶和380×10⁻⁶。稀有气体同位素与铀钍衰变计算表明，涪陵页岩气中氦气同样为壳源成因，且生氦潜力普遍较高，但不同构造单元之间差异不显著。结合He–Ar同位素示踪结果，本研究确认页岩气藏中的氦气以内源供给为主，属典型自生自储型氦气藏。扩散物理模拟与数值模拟进一步揭示了构造样式对氦气保存的影响机制。氦气在烃类初始生成、浓度较高的早期阶段以扩散为主，而在后期构造抬升作用下则以渗流方式向外运移；同时，页岩微纳米孔隙结构在氦气富集过程中起到双重作用：一方面微孔隙为氦气提供保存空间，另一方面甲烷分子在孔隙通道的物理封堵作用显著抑制了氦气外逸，从而形成差异富集的独特机制。
本研究通过对比煤系与页岩气藏的氦气地球化学特征与运聚机理，提出非常规气藏氦气富集过程受控于三大要素：供给来源、运移通道与保存条件。煤系氦气的富集主要依赖于断裂作用下的深部外源补给与高含水封闭体系的长期保存，而页岩气藏则体现出以内源生氦为主、受构造样式与孔隙封堵共同调控的富集模式。随着非常规天然气的规模化开发，煤系与页岩气藏有望成为继传统气藏之后的重要氦气接替资源，其资源前景值得进一步关注和系统评价。
 

关键词：氦气；煤系气；页岩气；鄂尔多斯盆地；涪陵气田；富集机理