为什么说氦气是天然气体中被忽视的“黄金”
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封锁卡塔尔重创全球氦供应

2001年~2016年世界氦气的年产量 随着科技的不断进步,氦气因其沸点低、分子小、化学惰性等性质越来越多地被应用到低温超导、核工业、航天、工业生产和科学研究等领域。其中,液氦的最大消费群体是医院的核磁共振扫描仪,与人类健康息息相关。我国为贫氦国家,国内氦气消费主要依赖于进口,受制于人。另外,氦气的开采可大大提高富氦天然气的经济价值。现有资料表明,我国的渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等8个盆地发现有含氦天然气显示。

卡塔尔是全球最大的氦气出口国和第二大氦气生产国,满足了全球25%的氦需求。在新泽西州布里奇沃特市专门研究氦气行业的咨询师Phil Kornbluth表示,此次封锁将不可避免地导致未来几个月出现氦气短缺。

氦气分子最小,使其穿透能力最强、密度最小,被用做管道检漏,可解决单纯依靠声波检测技术无法解决的问题,对深埋管道或拥有保温层防腐层的热力、输油、输气管道,特别是低压运行的管道,有明显的检测效果。

科学家担心,他们可能会被迫停止试验或者关闭实验室设备,因为持续进行的对卡塔尔的封锁正在威胁他们的氦气供应。这个海湾国家为全球医院和实验室供应氦气。然而,在围绕卡塔尔宣称支持恐怖主义而起的政治争端中,沙特阿拉伯和7个邻国于今年6月封锁了其大部分进出口业务后。为此,卡塔尔不得不关停两座氦气生产工厂。

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很多研究人员曾希望,氦供应中断不会再发生,因为大量的新工厂陆续在卡塔尔建立,并且帮助保证了全球氦供应。不过,Hayes表示,考虑到中东的政治动荡,她警告科学界不要出现自满情绪。

此外,氦气在高真空装置、核反应堆、宇宙飞船中用作检漏剂和扫气。氦气密度比空气小很多,常被充入气球和飞艇,带人们在空中飞翔。氦气化学性质不活泼,使氦气热气球和飞艇比氢气热气球和飞艇更为安全。

离卡塔尔最近的国家可能会受到最严重影响。不过,诸如印度、日本、新加坡等东亚国家也有风险。“没有人会不受影响。”西北大学低温物理学研究人员William Halperin表示。

氦气宏洲气体

另一位要求匿名的科学家介绍说,其实验室正在为核磁共振仪器储备可用的氦气。如有必要,一位大量使用氦气的年轻同事已同意减少其工作,以帮忙解决氦气供应问题。“这会对他的事业产生负面影响。所有资深的同事将尽一切可能避免这种情况出现。”上述科学家表示。

目前,针对氦气藏形成的研究较为薄弱,深圳市宏洲工业气体有限公司在制氦方面有着及其成熟的工艺技术,一般认为,在漫长的地地质历史中,富铀钍的矿物和岩石可生成大量氦气并部分保存;在剧烈的地球活动中,氦气会集中释放并溶于地下水;如其能运移到天然气藏中,便可以形成富氦天然气藏;氦气分子半径小,需要封闭能力更强的盖层,如膏岩层等。

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美国地质调查局的数据显示,目前已探测的全球氦气资源量约为519亿立方米。美国是世界上氦资源最丰富的国家,虽然已大规模开采60多年,但氦气资源量仍占世界总资源量的40%以上。根据美国地质调查局2016年的调查报告,美国、阿尔及利亚、卡塔尔和俄罗斯拥有世界88%的氦资源。全球氦气资源量分布如下:美国206亿立方米,卡塔尔101亿立方米,阿尔及利亚82亿立方米,俄罗斯68亿立方米,加拿大20亿立方米,中国11亿立方米,其他国家31亿立方米。 我国主要含油气盆地的含氦天然气资料显示,氦气分布广泛,层位众多,但研究程度低。目前,已知渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等8个盆地发现有含氦天然气显示。总体而言,西部大型叠合盆地、东部郯庐断裂带具有氦气资源前景。四川盆地威远气田是我国首个实现氦气商业化利用的气田,也是目前我国惟一进行工业开采的氦气田。 虽然我国部分油气藏、非烃气藏天然气组分中氦气含量较高,资源潜力较大,但长期以来并未给予重视,氦气并没有作为分析项目,以致氦气家底不清。因此,在油气藏勘探开发过程中,应重视对天然气组分中氦气的检测分析,开发先进提氦技术,充分分离天然气中的氦气资源,提高氦气资源开发与综合利用效率,重视和兼顾氦气藏勘探与研究,从理论上指导氦气藏勘探与开发。

磁共振成像扫描仪依赖于液态氦来冷却超导磁体。图片来源:Jock Fistick/Bloomberg via Getty

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