吸枪法氦质谱检漏技术快速测定氮气中氦含量研究

利用吸枪法氦质谱检漏仪对天然气生产装置检漏现场氮气中氦含量进行快速测定,建立吸枪法氦质谱检漏仪对氮气中氦含量准确测定的方法,并考查了分析方法性能,该方法具有良好的线性关系及较低的检出限,重复性好,准确度高,准确可靠。

观测井中氦含量异常与地震关系的研究

阐述了黑龙江省林甸观测井、山东省聊城聊古一井和云南省开远观测井观测到的氦含量变化与周围发生的中强地震的关系。由于氦的物理化学的特性,它在地震前能灵敏地反映出地震的前兆变化,氦的异常幅度与震级成正相关,与震中距成负相关,异常一般都是在地震前15～30d左右。根据观测井所处的构造条件和氦来源深度的不同,观测到氦含量的异常变化不一致性,有正异常,也有负异常变化,这与孕震应力场作用导致气体来源途径的不同有关。地热异常区的高温井逸出气和逸出气中以天然气为主的观测井氦气测值高,低温井逸出气的氦气测值低。人可明显感觉到有气体流出的观测井,其交换速度快,氦气异常呈现出突变型特征;而低温静水位观测井,其气体流量小的观测井,交换速度慢,其氦气异常呈现出缓变型的特征。

核材料中氦含量的重离子弹性反冲探测

核反应堆材料中氦的滞留量是评估材料安全性能的重要指标。文中介绍了利用重离子束的弹性反冲探测氦的能谱、分析薄膜材料中的氦元素含量及其深度分布的基本原理和实验方法。采用12 MeV的碳离子作为探针,对金属锆膜中的氦进行前向弹性反冲;通过解析能谱,获得氦的含量分布和深度分布,并对不同温度退火后的薄膜材料中氦含量进行了对比分析。

弹性反冲探测技术分析薄膜中的氢和氦含量

给出了用离子束来弹性反冲探测能谱,分析薄膜材料中的轻质元素含量及其深度分布的基本原理和试验方法,并对其发展和应用做了介绍。作为应用举例,用8 MeV的O3+作为入射离子进行弹性反冲金属钛膜中的氢和氦,通过解析能谱获得了氢和氦含量的深度分布曲线。该技术在涉及氢和氦在材料中的行为研究方面将有重要应用。

壳源氦气成藏主控因素及资源评价方法研究

当前国内外尚无系统的氦气资源评价方法以及针对性的参数取值标准。通过天然气和氦气的成藏要素对比,明确了载体气和壳源氦气的异源同储、同源同储和同源异储3类共生关系,以及壳源氦气成藏的8个关键因素。构建了4类10种氦气资源分级分类评价方法,其中含量法包括5个亚类,统计法包括1个亚类,类比法包括3个亚类,成因法1个亚类,初步解决了氦气资源定量计算的难题。结果表明:高氦气含量的气藏一般为常压及低压气藏,氦气含量与氦源岩类型、铀钍含量和氦源岩规模3个参数呈正向关系,而与离主断裂距离、埋深和生烃强度3个参数呈负相关,适度的基底构造活动有利于氦气释放及富集。基于8类氦气成藏主控因素与氦气含量的定量关系,建立了氦气含量类比法。基于异源同储不同序的原理,构建了氦气资源规模序列法;基于放射性元素衰变释氦机理,建立了氦气成因法。氦气资源评价方法在国内外得到了较为广泛的应用,研究成果将为我国氦气储量规模发现提供了有效支撑。

哈萨克斯坦卡帕尔-阿拉善4号井氦气(He)含量映震特征

介绍了哈萨克斯坦卡帕尔-阿拉善4号井的水文地球化学环境,分析其17年氦气(He)含量变化映震特征,氦气(He)变化的地震前兆异常表现为:上升(或下降)幅度、速率变化超出正常范围,具有较好的重复性,测值遵循的是,背景值—趋势性上升(或突升),趋势性下降(或突降)—恢复至背景值的变化过程。将该井氦气(He)观测数据经过滤波、差分处理后,以3倍均方差作为异常识别标准,结果表明:氦气(He)对监测点周围300 km范围5级地震、400 km范围6级地震的对映率分别为100%、66.7%,是较好的地震前兆手段之一。

苏北盆地幔源氦气藏的特征与形成条件

指出:苏北盆地部分油气藏(井)中He的含量很高(0.08％～1.34％),达到或超过了工业品位;其~3He/~4He值为1.75×10^(-6)～4.9×10^(-6),是含幔源氦的同位素组成特征。通过对区域构造、盆内构造、壳幔结构、岩浆活动、成藏特征等方面的综合分析研究,认为这批幔源氦气藏形成于裂谷伸展构造环境,而幔源挥发份的上升运移与深断裂和幔源岩浆活动有密切关系;包括苏北盆地在内的大陆架裂谷区是寻找幔源氦资源的有利地区。

含氦纳米晶钛膜的PBS和XRD研究

为研究不同晶粒尺寸纳米钛膜的储氦行为,在He-Ar混合气体下,用磁控溅射方法沉积纳米晶钛膜,利用PBS(proton backscattering)、XRD(X-ray diffraction)对膜的氦含量和微观结构及晶粒大小进行了研究。结果表明:在其它实验参数不变的情况下,当沉积温度从60℃升至350℃时得到均匀分布的含氦量(指原子百分比)从38.6%逐渐降至9.2%的钛膜,其平均晶粒由13.1nm增加到44.2nm;当He/Ar分压比分别为6、10、15、19时得到均匀分布的含氦量分别为17.6%、47.2%、48.3%和38.6%的钛膜。He的引入引起(002)晶面衍射峰向小角度移动,但(100)晶面衍射峰不变,即晶胞参数c增加,a不变化;随膜中He含量的增加,衍射峰展宽,晶粒变小,显示出氦的掺入有抑制纳米晶粒长大的趋势。

塔里木盆地中石化探区含氦气藏资源调查研究

为了对塔里木盆地中石化探区含氦气藏资源进行调查研究,在广泛调研前人氦气研究成果的基础上,采集了塔里木盆地中石化探区9个井区、6个层系的22个天然气样品,利用质谱法对天然气中的氦气含量进行分析,并探讨了不同地区氦气成藏的主控因素。结果表明,巴什托地区BK3井巴楚组天然气2个样品氦气含量为0.103%、0.116%,达到了含氦气藏的标准;顺北地区奥陶系6个天然气样品氦气含量在0.026%~0.151%之间,仅1个样品达到含氦气标准。塔北地区寒武系—古近系32个天然气样品的氦气含量在0.01%~0.08%之间,均未达到含氦气标准。塔里木盆地氦气成藏主要受氦源、深大通源断裂、成藏期次、保存条件等因素共同控制。巴什托地区、顺北地区是氦气的有利聚集区带,塔北地区氦气成藏条件相对不利。

陶瓷封装腔体内气体含量分析与控制

气密性封装技术应用广泛,内部水汽的含量能很好地控制在5 000×10-6以下。但在气密性封装器件的失效分析中发现,失效器件的某些失效与其内部除水汽之外的其他气氛含量异常有关,如锡基焊料焊接芯片长期贮存后抗剪/抗拉强度下降,与内部氧气含量高有关;银玻璃烧结的,长期贮存后抗剪/抗拉强度下降,与内部二氧化碳含量异常相关;内部氦含量高,则往往与返工处置不恰当相关,上述现象表明气密性封装中仅控制水汽含量是不够的。文章分析了腔体内氧气、二氧化碳、氦气的来源,气体含量异常与封装工艺的关系。同时在分析试验的基础上提出了针对性的工艺措施,试验结果表明这些改进措施能够很好地解决封装腔体内氧气、二氧化碳、氦气含量,并取得了期望的结果。

怀4井氦气浓度异常与地震对应特征

运用原始日测值曲线法及一阶差分法,对河北省怀来后郝窑地震台4号观测井逸出氦气含量观测数据进行分析,定量计算几次震例发震前异常,认为怀4井氦气浓度异常变化能够反映当地地震活动变化趋势,即该地区地震活动性高,则观测井氦气浓度测值升高;氦气异常一般出现在地震发生前15—30天。

两种典型酵母抽提物中含氮化合物的比较分析

选取了生物实验室普遍采用的两种典型酵母抽提物,一种来自于国外,一种来自于国内,着重从含氮化合物(蛋白质、游离氨基酸和长短肽)含量和组成方面比较了两种酵母抽提物的差异以及它们对微生物生长的影响。实验结果表明,两种酵母抽提物在总氮含量、氨基氮含量、蛋白质(或肽)分子量分布、氨基酸组成以及它们对微生物生长的影响等方面有所不同,但无明显差异。因此,在大部分的生物实验和食品与发酵工业生产中,使用国产酵母抽提物代替进口酵母抽提物是可行的。

磁控溅射沉积含He纳米晶钛膜制备

采用直流磁控溅射方法,通过分别改变衬底温度及He分压来制备不同氦含量的钛膜。利用PBS、XRD、TEM及AFM分别对钛膜中的He含量、平均晶粒尺寸及膜的表面形貌进行分析。结果表明:在不同温度范围内,温度变化对所制备钛膜中He含量的影响明显不同;He含量与晶粒尺寸直接相关,氦原子进入钛膜后,抑制了晶粒的长大;随着钛膜中He与Ti的原子个数比由1.0%增加到11.9%,TEM测得的平均晶粒尺寸由约35 nm减小到约4 nm;选择合适的He分压,能够制备出He含量较高的氦钛膜。

基于磁力资料的鄂尔多斯盆地氦气分布规律

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。

冷却气体对黑腔系统温度场影响数值模拟

为了研究氦氢冷却气体对黑腔系统温度场的影响,采用CFD数值模拟方法,计算了氘氚靶丸外表面最大温差与填充区域的气体流场随气压、氦气含量变化的规律。通过对冷却壁面施加壁温扰动函数,监测了靶丸外表面平均温度、最大温差随时间的波动。研究结果表明:提高氦氢混合气体的填充压力或减小氦气含量,使得黑腔上下部分冷却气体自然对流强度差异增大,导致靶丸外表面温度场均匀性恶化;但降低冷却气体中氦气含量使气体导热系数减小,比热容增大,使得冷却壁温扰动对靶丸外表面温度场均匀性的影响减弱。

页岩型氦气富集机理与资源潜力——以四川盆地五峰组-龙马溪组为例

中国氦气资源严重依赖进口.富铀钍、富有机质页岩储层普遍含氦,丰度虽低但储量较大,有效开发利用页岩型氦气资源是提升中国氦气资源保障水平的现实途径.本文以四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组页岩为研究对象,基于氦气成因机制和分布地质特征,分析了页岩型氦气的生成机理、来源与含量、运移方式和通道、富集主控因素、分布规律及资源潜力,提出了页岩型氦气资源的勘探开发对策.结果表明:四川盆地五峰组-龙马溪组页岩U、Th含量高,具备良好的生氦能力,生成的氦气为典型的壳源氦气,具有自生自储、大面积分布特征,氦气资源潜力受其含量和伴生天然气资源量共同控制.持续供氦和有效保存是控制页岩型氦气富集的主要地质因素.经初步评价,四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组已探明页岩气储量中氦气储量为10.8×10^(8)m^(3),为特大型氦气田,每年因页岩气开发而附带的氦气产量为0.0912×10^(8)m^(3).建议尽快开展全国页岩型氦气资源潜力、富集机理与分布规律研究,攻关贫氦-含氦天然气的提氦技术,避免氦气资源浪费,提高氦气自我保障能力.

以内部气体质谱分析检测元器件密封性的方法

基于内外气体交换的分子流模型,采用了以τHemin为基本判据和定量确定最长候检时间的方法,提出了以内部气体质谱分析检测元器件密封性的方法及其氦气含量法和氩气含量法,给出了这种方法的判据公式、压氦或压氩压力时间和最长候检时间公式或确定方法,规定了检测判定程序。内部气体质谱分析,需要时辅以粗漏检测,能够进行具有更高灵敏度和准确性的、破坏性的密封性检测,可用于鉴定检验、周期检验和认证性检测。

通过保护气体装置实时调节热输入的电弧增材工艺研究

电弧增材制造技术以电弧为载能束,采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件,具有广阔的发展前景,但该技术仍存在合金元素烧损、热裂纹、产品变形等问题。因此,本研究通过调节保护气体的混合比例,研究混合气体与热输入量之间的关系,开发一种实时控制热输入量的电弧增材工艺。研究表明:由于氦气的电离能、导热率高,氦气的含量与电弧电压成正相关;以氦气和氩气为混合气体的保护气体装置可以有效地调节热输入量。

中国首个特大致密砂岩型(烃类)富氦气田——鄂尔多斯盆地东胜气田特征

氦气是一种重要的战略稀缺资源,通常与天然气伴生.中国目前仅发现塔里木盆地和田河气田一例特大型富氦气田.本文报道了鄂尔多斯盆地东胜气田新的实例,该气田为首例致密砂岩型特大富氦气田.鄂尔多斯盆地东胜气田92个天然气样品中氦气相对含量数据统计分析表明,该气田天然气中氦气平均含量为0.133%,其中有65个样品氦气含量不小于0.1%,占比70.7%.按照东胜气田探明天然气储量折算,探明氦气地质储量约1.96×10^(8)m^(3),为我国首个特大致密砂岩型富氦天然气藏.结合东胜气田5个天然气样品中氦气同位素组成分布区间为3.03×10^(-8)~3.44×10^(-8),认为该气田氦气为典型壳源成因,氦气源为基底富含铀、钍的花岗质基岩.富氦天然气成藏受到区域构造活动控制,沟通基底的断裂开启使得源岩中氦气释放,沿断裂进入上覆地层与常规烃类气体混合聚集成藏.结合鄂尔多斯盆地构造背景以及氦源岩分布特征,该盆地北部与中部深层可能是氦气富集主要区域,具勘探潜力.

渭河盆地地热水伴生天然气成因及氦气富集机理

渭河盆地地热水伴生气中氦气含量异常高,引起了国内学者的普遍关注,而伴生气中天然气成因及氦气富集机理是核心科学问题。采集渭河盆地典型井地热水伴生气样品,系统开展天然气组分、碳氢同位素组成及稀有气体氦、氩同位素比值分析。结果表明,渭河盆地地热水伴生天然气主体为煤成气,碳氢同位素组成与鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤成气相似,主要来自上古生界煤系烃源岩;部分为生物气,来自新近系张家坡组泥岩的贡献。伴生气中稀有气体氦同位素比值显示,渭河盆地氦气主要为壳源氦,主要来自基岩中U、Th的放射性衰变。渭河盆地地热水中氦气与天然气可能是同源或异源,地热水伴生气中氦气百分含量虽高,但天然气和氦气的总体含量很低,现阶段以地热水为载体的氦气资源仍然不具有工业价值。按照天然气资源的勘探思路,在渭河盆地寻找天然气藏,可能是实现氦气规模建产的有效手段。