全球氦氣產(chǎn)業(yè)鏈分析與中國(guó)應(yīng)對(duì)策略

摘要: 氦氣作為關(guān)系國(guó)家安全和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性稀有氣體資源, 在液體燃料火箭發(fā)射、深潛水等多個(gè)領(lǐng)域無(wú)可替代, 深刻影響著“深空、深海、深地、深藍(lán)”等領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展。氦氣產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈的融合發(fā)展是提高氦氣資源供給安全的重要方式, 對(duì)推動(dòng)氦氣供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、構(gòu)建氦氣多元供應(yīng)體系具有重要意義。從資源端、供給端、消費(fèi)端、貿(mào)易端、技術(shù)端等方面梳理了全球氦氣資源產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈發(fā)展態(tài)勢(shì), 通過(guò)對(duì)中國(guó)氦氣資源條件、產(chǎn)能建設(shè)、對(duì)外依存度、進(jìn)口國(guó)集中度、進(jìn)口企業(yè)集中度、未來(lái)供需趨勢(shì)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈、管理機(jī)制等指標(biāo)的梳理, 分析了中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的問(wèn)題挑戰(zhàn), 探討了相應(yīng)的氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。研究認(rèn)為, 全球氦氣資源潛力巨大, 但大多數(shù)國(guó)家勘探程度較低; 全球氦氣產(chǎn)能、供給、需求和貿(mào)易格局深刻變化, 供需矛盾長(zhǎng)期存在; 氦氣成藏理論與勘查開(kāi)發(fā)技術(shù)尚不成熟, 提氦裝備不斷完善; 全球氦氣產(chǎn)能發(fā)展總體態(tài)勢(shì)良好, 出現(xiàn)“氦熱”潮, 開(kāi)發(fā)主體日益多元化, 或?qū)⒏淖內(nèi)蚝夤┬韪窬?。面?duì)全球氦氣資源產(chǎn)業(yè)鏈格局和產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢(shì), 中國(guó)氦氣發(fā)展挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。中國(guó)必須開(kāi)展補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈工作, 著力加強(qiáng)氦氣資源調(diào)查評(píng)價(jià), 開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān), 加大市場(chǎng)主體培育力度, 推進(jìn)多元供應(yīng)體系建設(shè), 打造自主可控的創(chuàng)新鏈, 形成穩(wěn)定、有韌性的產(chǎn)業(yè)鏈, 為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供氦氣資源保障。

氦是已知熔點(diǎn)和沸點(diǎn)最低的元素，具有低密度、低溶解度、高導(dǎo)熱率、強(qiáng)化學(xué)惰性等獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于液體燃料火箭、載人深潛、第四代核反應(yīng)堆、半導(dǎo)體制造、量子計(jì)算機(jī)、核磁共振、現(xiàn)代精密分析儀器等國(guó)防工業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域，是中國(guó)進(jìn)一步走向“深空、深海、深地、深藍(lán)”不可或缺的戰(zhàn)略性稀有氣體資源。

全球氦氣產(chǎn)業(yè)鏈主要分為資源勘探開(kāi)發(fā)，粗氦提取及精制、氦氣液化及儲(chǔ)運(yùn)，以及貿(mào)易、應(yīng)用等環(huán)節(jié)。長(zhǎng)期以來(lái)，美國(guó)在氦氣的資源端、技術(shù)端和貿(mào)易端等全產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)絕對(duì)話語(yǔ)權(quán)。中美博弈、俄烏沖突等對(duì)全球資源供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生了巨大影響，中國(guó)氦氣資源供應(yīng)對(duì)外依存度長(zhǎng)期維持在95%左右，如何為國(guó)內(nèi)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供安全、穩(wěn)定、有韌性的產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈，得到政府、社會(huì)、企業(yè)各界高度重視和大力支持。本文全面梳理全球氦氣產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈的發(fā)展態(tài)勢(shì)，分析中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，提出相應(yīng)的資源安全供給路徑，助力中國(guó)氦氣資源安全保障。

1 全球氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

氦氣作為一種新興的戰(zhàn)略資源，長(zhǎng)期以來(lái)市場(chǎng)規(guī)模較有限，幾乎未開(kāi)展專門的勘探。目前，全球工業(yè)利用的氦氣資源主要來(lái)自含氦天然氣藏的分離、提取。近年，隨著國(guó)防工業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，全球氦氣資源需求預(yù)計(jì)以每年約5%的速度增長(zhǎng)，2021年全球氦氣資源需求量為1.94×108m3，整體供不應(yīng)求，價(jià)格大幅波動(dòng)。近來(lái)，卡塔爾、俄羅斯等國(guó)加速推進(jìn)大型氦氣項(xiàng)目建設(shè)，引發(fā)全球“氦熱”潮，許多公司加大氦氣勘查投入、提取技術(shù)和儲(chǔ)存裝備創(chuàng)新的投資，呈現(xiàn)出一系列發(fā)展新變化。

1.1 全球已探明氦氣資源分布集中，美國(guó)、卡塔爾、阿爾及利亞、俄羅斯四分天下

全球已探明和已開(kāi)發(fā)氦氣資源主要是以游離態(tài)微量組分伴生于油氣藏或非烴氣藏中，分布相對(duì)集中。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，截止2021年底，全球氦氣總資源量約為484×108 m3，其中美國(guó)、卡塔爾、阿爾及利亞、俄羅斯資源量分別為171×108 m3、101×108 m3、82×108 m3、68×108 m3，共占全球總資源量的87.19%。

全球氦氣總探明儲(chǔ)量約為120.86×108 m3，其中美國(guó)約85.86×108 m3，占全球總儲(chǔ)量的71.04%；阿爾及利亞、俄羅斯氦氣儲(chǔ)量分別為18×108 m3、17×108 m3，占全球總儲(chǔ)量的28.95%；卡塔爾氦氣資源主要來(lái)自液化天然氣(LNG)尾氣(閃蒸汽，BOG)提純回收，資源量巨大但無(wú)高品位氦氣儲(chǔ)量(USGS, 2022)(圖 1)。美國(guó)、阿爾及利亞、俄羅斯三國(guó)氦氣總儲(chǔ)量占全球已公布探明儲(chǔ)量的99.99%。氦氣資源分布不均衡進(jìn)一步體現(xiàn)在各個(gè)國(guó)家內(nèi)部的不同天然氣田中，以美國(guó)為例，其97%的氦氣儲(chǔ)量分布在克利夫賽德(Cliffside)、胡果頓(Hugoton)、巴拿馬(Panoma)等六大氣田中(Broadhead, 2005；Halford et al., 2022)。俄羅斯的氦氣儲(chǔ)量也集中分布在科維克塔(Kovykta)、恰揚(yáng)達(dá)(Chayanda)、索賓(Sobin)、中博托賓(Srednebotuobin)等遠(yuǎn)東氣田(Hooker, 2012)。俄羅斯氦氣資源勘探開(kāi)發(fā)潛力巨大，或?qū)⒏淖內(nèi)虻暮赓Y源格局。

根據(jù)前蘇聯(lián)儲(chǔ)量標(biāo)準(zhǔn)，俄羅斯氦氣總儲(chǔ)量(A+B+C1+C2級(jí)總量)為187.6×108 m3，遠(yuǎn)高于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(17×108 m3)(Yakutseni, 2014；Provornaya et al., 2022)。2016年以來(lái)坦桑尼亞大裂谷地區(qū)發(fā)現(xiàn)非伴生氦氣資源，魯克瓦(Rukwa)盆地的預(yù)期(最大)可采氦氣資源量約為39.08×108 m3(Danabalan et al., 2022)?？傮w而言，全球多數(shù)國(guó)家尚未開(kāi)展氦氣勘探，或者總體勘探程度較低，但最新勘探實(shí)踐表明，全球氦氣資源潛力較大。

圖 1 全球氦氣藏分布與產(chǎn)能格局示意圖

1.2 全球氦氣產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定，美國(guó)、卡塔爾占80%，阿爾及利亞、俄羅斯占14.38%

受全球氦氣資源分布格局的制約，全球氦氣產(chǎn)量分布較集中，北美是絕對(duì)主力供應(yīng)區(qū)，其次是卡塔爾，亞太地區(qū)氦氣產(chǎn)量極低。全球主要產(chǎn)氦國(guó)為美國(guó)、卡塔爾、阿爾及利亞、俄羅斯、波蘭、澳大利亞等國(guó)。

20世紀(jì)末—21世紀(jì)初，全球氦氣年產(chǎn)量總體穩(wěn)步增長(zhǎng)，年產(chǎn)量0.85×108~1.75×108 m3。2012—2021年，全球氦氣年產(chǎn)量基本趨于平穩(wěn)，年產(chǎn)量總體保持在1.6×108 m3左右(USGS, 2022)(圖 1)。美國(guó)是氦氣開(kāi)采利用最早的國(guó)家，氦氣生產(chǎn)始于20世紀(jì)初。2012年之前，美國(guó)氦氣供應(yīng)量一直接近全球總產(chǎn)量的80%。隨著美國(guó)氦氣戰(zhàn)略儲(chǔ)備快速枯竭，2012—2020年，美國(guó)氦氣供應(yīng)量從1.33×108 m3減至0.83×108 m3，減少近40%，2021年美國(guó)氦氣供應(yīng)量進(jìn)一步降至0.77×108 m3。

卡塔爾近年氦氣產(chǎn)量增長(zhǎng)較快，2021年產(chǎn)量為0.51×108 m3，與美國(guó)一起供應(yīng)了全球近80%的產(chǎn)量。作為第二梯隊(duì)產(chǎn)氦國(guó)的阿爾及利亞、俄羅斯約占全球產(chǎn)量的14.38%，其中，阿爾及利亞2021年產(chǎn)量0.14×108 m3，占全球氦氣總產(chǎn)量的8.75%。俄羅斯是較早開(kāi)發(fā)氦氣的國(guó)家，但氦氣產(chǎn)量較低，年產(chǎn)量基本穩(wěn)定在0.03×108 m3左右，2021年俄羅斯氦氣產(chǎn)量快速增至0.09×108 m3，占全球氦氣總產(chǎn)量的5.63%(USGS, 2022)，但隨著俄烏沖突加劇，氦氣生產(chǎn)遭受重大打擊。澳大利亞達(dá)爾文液化天然氣工廠2021年氦氣年產(chǎn)量約為0.04×108 m3，占全球氦氣總產(chǎn)量的2.50%，多個(gè)液化天然氣出口設(shè)施在建或擬建，主要滿足澳大利亞、新西蘭和亞太地區(qū)(張寧等，2010)。

1.3 全球氦氣勘查開(kāi)發(fā)主體日益多元化，未來(lái)供應(yīng)格局將成美、卡、俄三分天下

過(guò)去10年，國(guó)際氦氣市場(chǎng)反復(fù)出現(xiàn)供應(yīng)短缺，導(dǎo)致氦氣備受關(guān)注，國(guó)際上涌現(xiàn)出大量的氦氣公司，勘查開(kāi)發(fā)主體日益多元化，出現(xiàn)了“氦熱”潮。一些具有油氣勘探或者采礦背景的公司已開(kāi)始轉(zhuǎn)向氦氣勘探，積極布局氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，挖掘氦氣資源潛力。

據(jù)Gasworld報(bào)道，約有30多家初創(chuàng)公司在美國(guó)西南部、加拿大薩斯喀徹溫省和阿爾伯塔省、塔桑尼亞、澳大利亞、南非等國(guó)家或地區(qū)從事氦氣勘探(賈凌霄等，2022)，印度尼西亞、韓國(guó)、日本等國(guó)也在積極進(jìn)軍氦氣供應(yīng)領(lǐng)域(Kornbluth, 2022)。目前，全球規(guī)模較大的提氦廠共計(jì)19家，其中美國(guó)15家，卡塔爾1家，阿爾及利亞1家，俄羅斯1家，波蘭1家。未來(lái)隨著一批提氦工廠陸續(xù)投產(chǎn)，全球氦氣供應(yīng)格局或?qū)⒂瓉?lái)重大調(diào)整。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021—2025年，全球陸續(xù)有俄羅斯阿穆?tīng)柼烊粴饧庸S(Amour)、卡塔爾拉斯拉凡3期(Ras Laffan-3)、坦桑尼亞氦一號(hào)(Helium One)、阿爾及利亞提氦廠等工廠陸續(xù)投產(chǎn)(表 1)，屆時(shí)預(yù)計(jì)產(chǎn)氦能力將增加1.1×108 m3，全球氦氣供應(yīng)量將達(dá)到2.6×108 m3。

表 1 全球部分計(jì)劃新建天然氣提氦廠

Amour工廠是俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司(Gazprom)于2015年開(kāi)始建設(shè)的，原預(yù)期2024年底全部投產(chǎn)。該工廠設(shè)計(jì)年氦氣產(chǎn)量約為0.6×108 m3，生產(chǎn)的氦氣將主要用于出口，預(yù)計(jì)到2030年將取代美國(guó)成為全球氦第一大供應(yīng)國(guó)，未來(lái)30年內(nèi)Amour生產(chǎn)的90%氦氣將出口到中國(guó)(Edison Investment Research, 2021)。同時(shí)，俄羅斯正在符拉迪沃斯托克建設(shè)大型氦氣物流中心，規(guī)劃再建4座儲(chǔ)氦庫(kù)，新增氦儲(chǔ)備能力達(dá)24×108 m3(Gazprom Information Directorate, 2021)。此外，俄羅斯伊爾庫(kù)茨克石油公司(INK)計(jì)劃從東西伯利亞的雅拉克塔(Yarakta)油氣凝析氣田的氣體中提取氦氣，設(shè)計(jì)氦氣年產(chǎn)能0.075×108 m3，2025年將對(duì)來(lái)自馬爾科夫斯科(Markovsk)氣田的天然氣進(jìn)行提氦，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能為0.045×108 m3。

卡塔爾Ras Laffan-3最初計(jì)劃于2018年開(kāi)始生產(chǎn)，預(yù)期年產(chǎn)能為0.11×108 m3，滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，總年產(chǎn)量約為0.74×108 m3，將占全球氦產(chǎn)量的約35%(Omid Shokri Kalehsar, 2021)。受疫情影響，該工廠目前還未啟動(dòng)生產(chǎn)。除Ras Laffan-3工廠外，卡塔爾石油公司還批準(zhǔn)North Field East(NFE)項(xiàng)目(Offshore Technology, 2021)，將在RasLaffan新建第4家氦工廠，設(shè)計(jì)年產(chǎn)氦氣約0.41×108 m3(賈凌霄等，2022)，到2028年氦氣年產(chǎn)量將再增加0.34×108 m3。

如果俄羅斯、卡塔爾在建產(chǎn)能可以如期實(shí)現(xiàn)，全球氦氣供應(yīng)將呈現(xiàn)美國(guó)、卡塔爾、俄羅斯三分天下的格局，氦氣供應(yīng)緊張的局面或許會(huì)得到緩解。考慮到當(dāng)今復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境，俄羅斯、卡塔爾等氦氣供應(yīng)增長(zhǎng)依然存在較大的不確定性，全球氦氣供應(yīng)寬松仍面臨巨大挑戰(zhàn)。例如，俄羅斯Amour因2021年10月份的大火和2022年1月份的爆炸事件無(wú)限期關(guān)閉，加之俄烏沖突和西方國(guó)家制裁的影響，氦氣供應(yīng)處于停滯狀態(tài)?？ㄋ柕?個(gè)產(chǎn)氦工廠中的2個(gè)因定期維護(hù)而關(guān)閉，受到疫情影響提氦裝置建設(shè)也有所推遲。俄烏沖突導(dǎo)致歐洲天然氣短缺，阿爾及利亞的兩家液化天然氣廠之一被關(guān)閉，其天然氣原料通過(guò)海底管道輸送到歐洲，進(jìn)一步加劇了全球氦氣短缺(Kramer, 2022)。

1.4 全球氦氣需求高速增長(zhǎng)，北美、亞太和歐洲為三大消費(fèi)主力區(qū)

全球氦氣主要應(yīng)用在低溫(核磁共振、低溫超導(dǎo)等)、氣氛控制(半導(dǎo)體、液晶面板等高端制造業(yè))、增壓與吹洗(航天飛機(jī)、液體燃料火箭和導(dǎo)彈等)、高端材料焊接、呼吸氣(潛艇、潛水等)等領(lǐng)域。2016年以來(lái)，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，氦氣在半導(dǎo)體、光纖等高端制造業(yè)、高端材料焊接等領(lǐng)域的應(yīng)用大幅增加(Thor Resources Inc., 2021)(圖 2)。

圖 2 氦氣2016年和2021年應(yīng)用領(lǐng)域占比對(duì)比圖

全球氦氣需求每年以5%的速度增長(zhǎng)，整體呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。目前，全球氦氣消費(fèi)中，北美地區(qū)為第一主力消費(fèi)區(qū)，占42%；其次是亞太地區(qū)，占32%；第三位是歐洲，占20%；中東及非洲地區(qū)需求量較低，僅占5%。其中，北美地區(qū)醫(yī)療保健行業(yè)是氦氣最重要的消費(fèi)終端(Centers for Medicare & Medicaid Services, 2020)。根據(jù)中國(guó)工業(yè)氣體協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020年全球氦氣需求量為1.94×108 m3，相對(duì)于1.60×108 m3的產(chǎn)量而言，出現(xiàn)了約22%的供需缺口。2022年，氦氣在焊接、磁共振成像(MRI)、呼吸系統(tǒng)疾病的輔助治療(ARDS、COPD等)和半導(dǎo)體制造等領(lǐng)域的需求進(jìn)一步增大，推動(dòng)氦氣市場(chǎng)發(fā)展(Future Market Insights, Inc., 2022)。隨著醫(yī)療、5G、半導(dǎo)體、航空航天、量子計(jì)算等高科技領(lǐng)域的高速發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)數(shù)年全球氦氣需求量還將繼續(xù)增長(zhǎng)，2025年將達(dá)到2.11×108 m3，其中亞太地區(qū)需求占比會(huì)進(jìn)一步加大，特別在中國(guó)、日本、印度等國(guó)家。而據(jù)俄羅斯相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2030年全球氦氣需求量將達(dá)到2.2×108~3.0×108 m3，如果不進(jìn)行新區(qū)塊的勘探和開(kāi)發(fā)，氦氣產(chǎn)量將下降到1.34×108 m3，供需缺口將達(dá)1.66×108 m3以上。

1.5 全球氦氣貿(mào)易中美國(guó)擁有資源占有、資本掌控、技術(shù)壟斷、銷售主導(dǎo)四大優(yōu)勢(shì)

氦氣是快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，2021年全球氦氣市場(chǎng)規(guī)模達(dá)46.85億美元。據(jù)FMI預(yù)測(cè)，2022年氦氣的市場(chǎng)規(guī)模將同比增長(zhǎng)4.6%，2028年將達(dá)到65.97億美元(Future Market Insights, Inc., 2022；Skyquest, 2022)。目前，全球氦氣貿(mào)易主要由國(guó)際大公司和國(guó)家油氣寡頭控制，壟斷著整個(gè)氦氣貿(mào)易市場(chǎng)的75%以上。美國(guó)在全球氦氣貿(mào)易體系中擁有絕對(duì)話語(yǔ)權(quán)，不僅體現(xiàn)在美國(guó)本土氦氣資源和產(chǎn)量的全球占比方面，而且體現(xiàn)在美國(guó)資本對(duì)全球氦氣供應(yīng)鏈的控制，全球十大高純工業(yè)氦氣供應(yīng)商中，美國(guó)資本控股企業(yè)超過(guò)半數(shù)，十大氦氣壓縮機(jī)生產(chǎn)商中，美企同樣占據(jù)半壁江山。此外，國(guó)際上氦氣供應(yīng)實(shí)行配額制，現(xiàn)有氦氣貿(mào)易主要由林德(Linde)、液化空氣(Air Liquide)、空氣化工(Air Products and Chemicals，Inc.)等國(guó)際氣體公司，通過(guò)長(zhǎng)期貿(mào)易協(xié)議完成額度分配，除俄羅斯外，其余國(guó)家的氦資源分配話語(yǔ)權(quán)基本由美國(guó)資本掌控。2022年，除空氣化工公司外，所有供應(yīng)商都宣布因不可抗力減少了對(duì)其客戶的配額(合同數(shù)量的45%~60%)(Kramer, 2022)。

美國(guó)控制全球氦氣貿(mào)易的歷史由來(lái)已久。1903年，美國(guó)發(fā)現(xiàn)富氦天然氣后壟斷了全球氦氣生產(chǎn)和銷售。1925年，美國(guó)立法停止向外國(guó)和非政府機(jī)構(gòu)出售氦氣。美蘇冷戰(zhàn)期間，美國(guó)政府高價(jià)收購(gòu)油氣公司分離出的氦氣，將氦氣注入Cliffside氣田中，作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備。20世紀(jì)90年代，隨著氦氣應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，需求不斷增加，美國(guó)政府通過(guò)出售儲(chǔ)備的氦氣，緩解全球氦氣市場(chǎng)供應(yīng)緊張局面(秦勝飛等，2021)。截至2021年，美國(guó)仍有0.86×108 m3的儲(chǔ)備氦氣。隨著全球氦氣需求不斷上漲和美國(guó)氦氣儲(chǔ)量與產(chǎn)量急劇下降，全球氦氣供需矛盾愈發(fā)突出，氦氣價(jià)格隨之出現(xiàn)巨大波動(dòng)?？ㄋ柲壳笆莾H次于美國(guó)的第二大氦氣生產(chǎn)國(guó)，但由于卡塔爾的提氦設(shè)備和技術(shù)主要來(lái)自美國(guó)，其銷售亦受美國(guó)控制(秦勝飛等，2021)。

1.6 全球富氦天然氣藏勘查技術(shù)研發(fā)剛起步，中游關(guān)鍵技術(shù)裝備多為美國(guó)公司掌握

尋找富(含)氦天然氣藏是加快發(fā)展氦氣產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，但目前針對(duì)富(含)氦天然氣成藏規(guī)律的專門研究十分有限，勘探技術(shù)剛剛起步?？晒┕I(yè)開(kāi)發(fā)的氦氣資源主要賦存于以烴類、氮?dú)狻⒍趸嫉葹橹饕煞值奶烊粴獠刂?，其中又以烴類天然氣為主。相對(duì)于烴類天然氣，氦氣為無(wú)機(jī)成因，且其在天然氣中含量較低，上地殼中的U、Th元素是4He最重要的來(lái)源。當(dāng)前，氦氣的成因類型判別、地質(zhì)流體示蹤、地質(zhì)年代學(xué)研究等方面已取得較多研究成果(徐永昌等，1996；陶明信等，2001)，但將其作為獨(dú)立資源對(duì)其生成、釋放、運(yùn)移、保存、資源評(píng)價(jià)等方面的研究相對(duì)薄弱，現(xiàn)有技術(shù)也基本沿用了烴類天然氣的勘探技術(shù)方法，用于氦氣勘查的隨鉆氣測(cè)錄井識(shí)別評(píng)價(jià)方法(地球化學(xué)方法)、測(cè)井識(shí)別評(píng)價(jià)技術(shù)(地球物理方法)等井下勘探技術(shù)尚處在探索試驗(yàn)階段，極大地制約了氦氣成藏理論的研究和資源的勘探開(kāi)發(fā)。氦氣豐度低，作為單獨(dú)礦種進(jìn)行獨(dú)立勘探極少，在常規(guī)氣測(cè)錄井中增加氦氣氣相色譜是氦氣井下隨鉆識(shí)別最可行的方法。核磁共振成像、熱中子成像測(cè)井等方法在原理上可能對(duì)氦氣識(shí)別具有重要的指示意義，同時(shí)具有開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究和應(yīng)用的前景。

國(guó)外氦氣分離、提純、液化儲(chǔ)存等技術(shù)裝備相對(duì)成熟，但基本掌握在空氣化工、液化空氣和林德等少數(shù)外國(guó)公司手中，世界大型提氦廠投資建設(shè)、配額分配、關(guān)鍵裝備制造及認(rèn)證等均由其壟斷，并且對(duì)中國(guó)有引進(jìn)限制(張哲等，2022b)。全球工業(yè)氦氣生產(chǎn)主要來(lái)源于天然氣直接提氦和液化天然氣閃蒸汽(LNG-BOG)提氦。天然氣直接提氦始于20世紀(jì)20年代的美國(guó)，氦氣工業(yè)品位一般認(rèn)為是0.1%(體積分?jǐn)?shù)，下同)，實(shí)際工業(yè)利用的多數(shù)在0.3%左右。LNG-BOG提氦發(fā)展?jié)摿薮?，所用原料氣He含量在0.04%左右，但對(duì)原料氣規(guī)模和提取技術(shù)裝備有較高要求。

天然氣分離法是目前唯一工業(yè)化獲取氦的方法，包括粗氦提取與精制。天然氣分離法的技術(shù)路線從大類上又分為深冷法和非低溫法2類。深冷法為粗氦提取應(yīng)用最廣泛且經(jīng)濟(jì)有效的提氦方法，約90%的氦氣通過(guò)深冷法制取。近年常溫法提氦(多級(jí)變壓吸附、多級(jí)膜、膜法+ 多級(jí)變壓吸附)研發(fā)也已獲得成功，并逐步投入使用(張哲等，2022b)。由于氦氣的大規(guī)模運(yùn)輸和特殊用途對(duì)氣體純度的需求，必須對(duì)粗氦進(jìn)行精制和液化，但變壓吸附法功耗高，工藝復(fù)雜，不適合大規(guī)模提氦。深冷法也是氦氣液化和運(yùn)輸?shù)淖罴逊桨福捎玫蜏匚交虻蜏乩淠?、冷凍法，在低壓低溫下，?shí)現(xiàn)對(duì)粗氦中雜質(zhì)氣體的去除，隨后通過(guò)氦液化器將高純氦氣液化。美國(guó)、卡塔爾、阿爾及利亞、澳大利亞等主要產(chǎn)氦國(guó)均應(yīng)用了較成熟的氦氣提純和液化的技術(shù)、設(shè)備，但這些技術(shù)多為歐美大型跨國(guó)公司掌握。如液化空氣集團(tuán)在卡塔爾液化天然氣廠建立的氦氣回收、液化裝置，可提供近0.6×108 m3氦氣年產(chǎn)量，使卡塔爾成為第二大氦氣供應(yīng)國(guó)。林德公司在澳大利亞達(dá)爾文市和阿爾及利亞斯基克達(dá)建立的液化天然氣工廠，已組建具有全球最低功耗和最高回收率的氦氣回收裝置。

2 中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題挑戰(zhàn)

近年來(lái)，在中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，國(guó)內(nèi)氦氣需求大幅增長(zhǎng)，但受中美博弈和俄烏沖突等突發(fā)事件影響，氦氣價(jià)格大幅波動(dòng)，持續(xù)穩(wěn)定的氦氣資源保障面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，已經(jīng)引起了國(guó)家相關(guān)部委的重視，國(guó)內(nèi)各大石油企業(yè)、高校及科研院所紛紛響應(yīng)，積極投入到氦氣資源勘查、技術(shù)研發(fā)、加工利用，參與國(guó)際貿(mào)易等全鏈條、各環(huán)節(jié)。總體看，中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)仍處在起步發(fā)展階段，上中下游產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)仍面臨諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

2.1 中國(guó)氦氣資源潛力良好，但勘查程度低、家底不清

中國(guó)氦氣資源勘查起步晚、程度低，只開(kāi)展了一些綜合性的調(diào)查研究，針對(duì)性的鉆探工作較少。近年調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)氦氣資源分布廣泛、層位眾多，分區(qū)分帶富集特征明顯，具有良好的資源潛力。目前，全球范圍內(nèi)已探明的具有工業(yè)開(kāi)發(fā)利用價(jià)值且具有較大規(guī)模儲(chǔ)量的富氦天然氣藏均位于板內(nèi)及邊緣隆起帶上，中國(guó)西部塔里木、四川、鄂爾多斯、柴達(dá)木等大型疊合盆地邊緣隆起發(fā)育，已發(fā)現(xiàn)多個(gè)富氦天然氣藏，具有廣闊的勘探前景。板內(nèi)裂谷盆地是全球氦氣勘探的熱點(diǎn)區(qū)域，東非裂谷系和中國(guó)渭河盆地在近年相繼取得重要發(fā)現(xiàn)，資源前景良好。深大斷裂周緣也是富氦天然氣富集的重要區(qū)域，此類氣藏以非烴類二氧化碳和氮?dú)獠貫橹?，中?guó)東部郯廬斷裂帶周緣松遼、渤海灣、蘇北等盆地已發(fā)現(xiàn)多個(gè)非烴富氦氣藏，雖然氦氣豐度較高，但規(guī)模小，資源潛力有限(圖 3)。

圖 3 中國(guó)含油氣盆地氦氣顯示分布圖

中西部大型疊合盆地和陸內(nèi)裂谷盆地是中國(guó)氦氣資源的主要富集區(qū)。初步預(yù)測(cè)四川、鄂爾多斯、塔里木、柴達(dá)木、汾渭“五大”盆地的氦氣遠(yuǎn)景資源量達(dá)80×108 m3以上，將是中國(guó)快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的主力勘探區(qū)。四川盆地威遠(yuǎn)氣田是中國(guó)首個(gè)實(shí)現(xiàn)氦氣商業(yè)化利用的氣田，氦氣含量0.2%左右，最高0.36%(張子樞，1992；戴金星，2003；王佩業(yè)等，2011；秦勝飛等，2022a)。鄂爾多斯盆地是目前國(guó)內(nèi)最大的天然氣生產(chǎn)基地，氦氣含量0.03%~0.05%，盆地北部少數(shù)氣田氦氣含量達(dá)到0.1%以上，其中東勝氣田氦氣含量為0.045%~0.487%，探明儲(chǔ)量為2.444×108 m3，控制儲(chǔ)量為4.270×108 m3，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量為1.590×108 m3，合計(jì)地質(zhì)儲(chǔ)量為8.304×108 m3(何發(fā)岐等，2022)。

塔里木盆地塔西南、塔北、塔中地區(qū)均展現(xiàn)出一定氦氣富集前景，氦氣含量0.05%~2.19%(余琪祥等，2013；余琪祥，2017)，其中巴楚隆起東南緣和田河氣田氦氣含量0.26%~0.53%，為殼源成因，折算氦氣探明儲(chǔ)量1.9591×108 m3(陶小晚等，2019)。柴達(dá)木盆地北緣東坪、馬北、尖北等氣田陸續(xù)發(fā)現(xiàn)高品位富氦天然氣藏(東坪氣田0.075%~ 1.069%；馬北氣田0.06%~0.20%；柴北緣全吉山等地區(qū)0.21%~0.72%)，標(biāo)準(zhǔn)氦氣資源量預(yù)計(jì)達(dá)4×108 m3(張?jiān)迄i等，2016；楊振寧等，2018；韓偉等，2020；張曉寶等，2020)。汾渭盆地氦源巖廣泛發(fā)育、品質(zhì)較好，氦氣成藏條件得天獨(dú)厚，資源潛力巨大，是目前中國(guó)開(kāi)展氦氣資源研究的熱點(diǎn)地區(qū)之一(李玉宏等，2018；韓元紅等，2022)。其中西安凹陷和固市凹陷新生界地?zé)峋邪樯鷼ぴ春怙@示十分普遍，氦氣顯示井77口，地?zé)峋跉怏w中氦含量大于1%的38口，最高達(dá)9.226%，氦含量高居全球前列；其北段晉中凹陷新發(fā)現(xiàn)6口地?zé)峋跉怏w中氦氣含量達(dá)10%以上，世界罕見(jiàn)。渭河盆地估計(jì)4000 m以淺水溶氦氣資源量為21.30×108 m3，現(xiàn)已圈定華州-潼關(guān)、武功-咸陽(yáng)、戶縣-藍(lán)田3處氦氣遠(yuǎn)景區(qū)，進(jìn)一步工作有望取得氦氣資源勘查重大突破(李玉宏等，2015)。

中國(guó)東部氦氣資源主要分布在郯廬斷裂帶兩側(cè)的含油氣斷陷盆地，斷裂帶兩側(cè)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)含有氦氣的油氣藏和非烴氣藏，包括含氦氣的二氧化碳?xì)獠?、氮?dú)獠氐?余琪祥，2017)，且氦氣含量較高，以幔源成因?yàn)橹?，表現(xiàn)為幔、殼源混合成因，主控因素為深大斷裂。松遼盆地北部氦氣主要分布于白堊系中部含油組合的薩爾圖油層、下部含油組合的扶余油層和楊大城子油層，以及深部含氣組合的登樓庫(kù)組氣層和侏羅系中(趙少宇，2014)。對(duì)該區(qū)30多口油氣勘探井的分析顯示，其氦氣含量為0.102%~0.404%，個(gè)別井中氦氣含量較高，如汪9-12井氦氣含量2.104%，高地1井氦含量0.84%，黑富地1井和吉白地1井氦含量均為0.5%，氦氣勘探前景良好；氣藏埋深范圍589.6~3630 m，與松遼盆地天然氣主要產(chǎn)出深度一致，且氦氣含量具有自上而下逐漸上升的特點(diǎn)，說(shuō)明氦氣源于地殼深部環(huán)境(車燕等，2001；馮子輝等，2001；付曉飛等，2005；余琪祥等，2014)。

渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷花溝地區(qū)發(fā)現(xiàn)富含氦氣的非烴氣藏，花501井氣藏氦氣含量達(dá)2.08%~3.08%(車燕等，2001；顧延景等，2022)。蘇北盆地也發(fā)現(xiàn)了多個(gè)含氦氣的油氣藏和非烴氣藏，其中黃橋深層含氦二氧化碳?xì)馓锖夂繛?.01%~0.23%；淺層溪橋氣田是以氮?dú)鉃橹?、甲烷與二氧化碳?xì)鉃檩o的混合氣田，氦氣含量0.48%~1.34%，落實(shí)氦氣儲(chǔ)量12.77×104 m3(余琪祥等，2014；張雪等，2018；陳?ài)`發(fā)等，2021)。上述地區(qū)的氦氣發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了中國(guó)具有良好氦氣資源潛力，但由于氦氣資源勘查評(píng)價(jià)長(zhǎng)期未受到重視，資源家底不清。

2.2 中國(guó)氦氣產(chǎn)能建設(shè)快速推進(jìn)，但產(chǎn)量和自主保障程度仍嚴(yán)重不足

中國(guó)天然氣提氦始于20世紀(jì)60年代的威遠(yuǎn)提氦試驗(yàn)I裝置，設(shè)計(jì)日處理天然氣5×104 m3，年氦生產(chǎn)能力約2×104 m3。2012年，在四川省榮縣東興場(chǎng)鎮(zhèn)重新建成天然氣提氦裝置，年產(chǎn)氦氣約5×104 m3(李均方等，2018)。到2014年，中國(guó)氦氣年產(chǎn)量為24×104 m3，對(duì)外依存度高達(dá)98.44%。之后隨著中國(guó)LNG-BOG提氦技術(shù)與產(chǎn)能建設(shè)飛速發(fā)展，年產(chǎn)量不斷提升，至2021年為130×104 m3，對(duì)外依存度略有下降，但仍高達(dá)94.07%(圖 4)。

圖 4 2014—2018年中國(guó)氦氣產(chǎn)量與進(jìn)口量走勢(shì)圖

目前，內(nèi)蒙古興圣天然氣有限責(zé)任公司等在鄂爾多斯盆地北部已建成氦氣年產(chǎn)能225×104 m3，相較于2021年2165×104 m3的需求量，缺口依然巨大。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)在建或擬建的天然氣提氦產(chǎn)能將達(dá)905×104 m3，其中，成都天然氣化工總廠在和田河氣田在建氦氣年產(chǎn)能約90×104 m3，還有多家公司在鄂爾多斯盆地周緣和四川盆地等在建氦氣年產(chǎn)能215×104 m3(表 2)。此外，國(guó)有油氣企業(yè)正在陜北推進(jìn)500×104 m3聯(lián)產(chǎn)提氦項(xiàng)目、東勝-烏審旗100×104 m3膜法+變溫吸附提氦項(xiàng)目(李玉宏等，2022)。然而，即使所有在建和擬建項(xiàng)目均能如期實(shí)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)氦氣保障仍面臨原料氣供應(yīng)不足、液化成本高等因素的制約。

表 2 國(guó)內(nèi)主要BOG提氦企業(yè)

2.3 中國(guó)氦氣進(jìn)口量居高不下，卡塔爾超越美國(guó)成為中國(guó)第一大氦氣進(jìn)口國(guó)

2017年以來(lái)，中國(guó)氦氣進(jìn)口量長(zhǎng)期保持在2000× 104 m3以上，其中，2018年進(jìn)口量高達(dá)2311×104 m3(圖 5)，約占全球氦氣產(chǎn)量的14.4%。中國(guó)氦氣進(jìn)口來(lái)源較集中，主要來(lái)自卡塔爾、美國(guó)和澳大利亞，少量來(lái)自俄羅斯。2021年從卡塔爾進(jìn)口1684×104 m3，占比82%；從美國(guó)進(jìn)口194×104 m3，占比9%；從澳大利亞進(jìn)口171×104 m3，占比8%；僅有13×104m3來(lái)自俄羅斯，占比1%。相較于2020年，美國(guó)的產(chǎn)量、船運(yùn)、關(guān)稅等因素對(duì)中國(guó)氦氣進(jìn)口量形成顯著制約，來(lái)自美國(guó)的進(jìn)口量呈快速下滑趨勢(shì)，而自卡塔爾進(jìn)口量的增長(zhǎng)彌補(bǔ)了自美國(guó)進(jìn)口的缺口。雖然2013年之后，卡塔爾超越美國(guó)成為中國(guó)的第一大供氦國(guó)，且占中國(guó)進(jìn)口總量的比例不斷增大，但卡塔爾進(jìn)口氦氣的價(jià)格偏高，技術(shù)與設(shè)備基本來(lái)自美國(guó)，缺乏自主性。

圖 5 中國(guó)氦氣2020年進(jìn)口企業(yè)市場(chǎng)份額占比

中國(guó)氦氣進(jìn)口主要來(lái)自“六大”外資企業(yè)，約占總進(jìn)口量的82%，其中，林德、液化空氣、空氣化工進(jìn)口量較高，分別占比21%、19%、18%，其次，巖谷產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社、大陽(yáng)日酸株式會(huì)社和吳江梅塞爾，分別占比13%、8%、3%。國(guó)內(nèi)僅有廣鋼氣體能源股份有限公司(簡(jiǎn)稱廣鋼氣體)及上海濟(jì)陽(yáng)科技有限公司(簡(jiǎn)稱上海濟(jì)陽(yáng))兩家企業(yè)從事氦氣進(jìn)口業(yè)務(wù)(圖 5)。此外，全球液氦罐箱和氦氣液化器制造商為了便于壟斷氣源、制造能力等原因，長(zhǎng)期對(duì)中國(guó)限制供貨，廣鋼氣體每年僅能購(gòu)入2~3個(gè)液氦罐箱(張哲等，2022b)。

2020年3月，廣鋼氣體完成對(duì)林德公司剝離出的約238×104 m3/a氦氣資源進(jìn)口份額的收購(gòu)，成為最大的中資氦氣供應(yīng)商，從而打破了外資壟斷，降低了因地緣政治問(wèn)題而帶來(lái)的進(jìn)口風(fēng)險(xiǎn)。“八大”氦氣進(jìn)口商主要利用液氦儲(chǔ)罐，通過(guò)貨輪運(yùn)輸?shù)街袊?guó)港口，再由分銷商利用管束車、液氦杜瓦或者氦氣瓶物流運(yùn)輸至終端，2021年?；愤\(yùn)輸要求日益嚴(yán)格，氦氣瓶裝物流運(yùn)輸部分地區(qū)已有限制。中國(guó)氦氣主要進(jìn)口地區(qū)為江蘇、上海、廣東、浙江、陜西、北京、遼寧、天津等。2021年，進(jìn)口氦氣地區(qū)主要為江蘇地區(qū)，進(jìn)口量620×104 m3，其占比30%，排名第一，主要為昆山空氣化工、蘇州林德、吳江梅塞爾、無(wú)錫液空等企業(yè)；其次為上海，進(jìn)口量554×104 m3，進(jìn)口占比達(dá)到27%，應(yīng)用領(lǐng)域主要是氣氛控制、低溫應(yīng)用、檢漏氣體、焊接保護(hù)氣等(張哲等，2022a)。

2.4 中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)鏈基本成型，液氦儲(chǔ)存等關(guān)鍵技術(shù)裝備急需攻關(guān)

2003年以來(lái)，自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心在渭河盆地(盧進(jìn)才等，2005；韓偉等，2014；李玉宏等，2018)和柴達(dá)木盆地(張?jiān)迄i等，2016；韓偉等，2020)持續(xù)開(kāi)展了氦氣資源調(diào)查，提出殼源氦氣“弱源成藏”認(rèn)識(shí)，總結(jié)了“有效氦源巖、高效運(yùn)移通道、載體氣藏”是氦氣成藏的基本條件(李玉宏等, 2017a, b；2018)，并利用稀有氣體示蹤方法研究了氦氣聚集(Zhang et al., 2019a，b)，提升了中國(guó)富氦天然氣成藏機(jī)理的理論研究水平，總結(jié)了渭河盆地找礦模型，探索了成藏模式指引勘查方向、重力-電法探測(cè)盆地結(jié)構(gòu)(高效運(yùn)移通道)、化探圈定氦氣富集區(qū)、磁法識(shí)別基底磁性巖體(氦源巖)、地震測(cè)量落實(shí)有利圈閉、氣測(cè)錄井標(biāo)定富集層段的氦氣調(diào)查技術(shù)方法，引領(lǐng)了地勘單位在汾渭盆地發(fā)現(xiàn)高品位富氦天然氣顯示，帶動(dòng)了油氣企業(yè)開(kāi)展氦氣商業(yè)勘查(李玉宏等，2015；2018)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)其他學(xué)者也開(kāi)展了大量的氦氣研究(張雪等，2018；陶小晚等，2019；陳?ài)`發(fā)等，2021；Liu et al., 2022；何發(fā)岐等，2022)，氦氣資源的發(fā)現(xiàn)明顯加快，但氦氣資源評(píng)價(jià)的技術(shù)手段仍在探索中。

中國(guó)天然氣粗氦提取、粗氦精制、氣氦儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，基本可滿足規(guī)模建設(shè)提氦工程的需要，但大型氦氣液化和液氦儲(chǔ)存技術(shù)尚處于攻關(guān)階段。目前國(guó)產(chǎn)氦氣液化器已研制成功，但其性能、可靠性尚有提升空間；目前尚無(wú)國(guó)產(chǎn)化的液氦儲(chǔ)罐液，其關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和絕熱材料(張哲等，2022b)。中國(guó)生產(chǎn)的天然氣則以凈化后直接管輸利用為主，通過(guò)低溫法提氦需要液化大量天然氣，能耗高且不經(jīng)濟(jì)，但對(duì)于現(xiàn)有液化天然氣工廠開(kāi)展尾氣綜合利用具有廣闊前景。2014年以來(lái)，中國(guó)LNG-BOG提氦技術(shù)與產(chǎn)能建設(shè)飛速發(fā)展，將成為中國(guó)氦氣戰(zhàn)略資源保障的重要力量。中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所在國(guó)產(chǎn)大型低溫制冷技術(shù)方面取得突破性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)大型制冷系統(tǒng)從應(yīng)用基礎(chǔ)、關(guān)鍵設(shè)備到系統(tǒng)集成技術(shù)與能力的全面提升。2020年以來(lái)，依托大型低溫制冷技術(shù)孵化的北京中科富海低溫科技有限公司，在BOG提氦領(lǐng)域取得里程碑式突破，成功研制出國(guó)內(nèi)首套LNG-BOG低溫提氦裝置，并與多家公司合作建成多條LNG-BOG提氦生產(chǎn)線，形成了高純氦氣和液氦生產(chǎn)的自主關(guān)鍵技術(shù)和裝備(李玉宏等，2022; 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所，2022)。

2.5 中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)尚未得到應(yīng)有重視，資源管理模式仍處探索階段

氦氣對(duì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障作用尚未得到社會(huì)各方面的高度重視，氦氣富集規(guī)律尚未得到全面認(rèn)識(shí)。目前，對(duì)氦氣資源管理存在2種模式：一是威遠(yuǎn)模式，即將氦氣視為天然氣的伴生資源，在天然氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中提取和綜合利用。在這種模式中，中國(guó)缺少類似于美國(guó)《氦氣法》的政策法規(guī)，沒(méi)有明確油氣公司和政府部門在氦氣提取和采購(gòu)中的權(quán)利和義務(wù)，難以對(duì)油氣公司進(jìn)行有效約束和提供政策激勵(lì)。二是渭河模式，即將氦氣作為獨(dú)立礦種，引導(dǎo)社會(huì)資金對(duì)富氦天然氣和水溶氣中氦氣資源的勘探、開(kāi)發(fā)和提純的投入，快速推動(dòng)中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。將氦氣作為獨(dú)立礦種進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)是短時(shí)間內(nèi)解決中國(guó)氦氣資源短缺的有效方案，但全國(guó)有且僅有陜西省設(shè)立了中國(guó)首個(gè)氦氣探礦權(quán)。氦氣作為獨(dú)立礦種進(jìn)行礦權(quán)配置的政策法規(guī)并不明確，并且與已設(shè)立的石油、天然氣礦權(quán)存在沖突風(fēng)險(xiǎn)，如何科學(xué)有效地促進(jìn)氦氣資源開(kāi)發(fā)利用還需要繼續(xù)探索完善。

3 中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑思考

中國(guó)氦氣需求增長(zhǎng)強(qiáng)勁，2017年以來(lái)，中國(guó)氦氣進(jìn)口量長(zhǎng)期保持在2000×104 m3以上，平均增速11%，市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。2021年中國(guó)氦氣消費(fèi)量為2195×104 m3，占全球氦氣總產(chǎn)量的13.7%，主要應(yīng)用于氣氛控制、低溫應(yīng)用、檢漏氣體、焊接保護(hù)氣等領(lǐng)域，分別占比51%、25%、8%、7%。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，隨著中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預(yù)計(jì)“十四五”時(shí)期中國(guó)氦氣消費(fèi)量將保持高位增長(zhǎng)，低溫超導(dǎo)、航空航天、國(guó)防軍事、核磁共振醫(yī)療、半導(dǎo)體、光纖、光伏、鋰電池、低溫物理研究等方面將是需求增長(zhǎng)的主要領(lǐng)域。按照年均增速11%測(cè)算，2025年需求量將達(dá)3000×104 m3以上，全球占比或?qū)⑦M(jìn)一步增大(Future Market Insights, Inc., 2022)。2022年是實(shí)施“十四五”規(guī)劃的關(guān)鍵之年，面對(duì)全球氦氣資源產(chǎn)業(yè)鏈格局和產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)，必須開(kāi)展補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈工作，著力加強(qiáng)氦氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)、開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān)，加大市場(chǎng)主體培育力度，推進(jìn)多元供應(yīng)體系建設(shè)，打造自主可控的創(chuàng)新鏈，形成穩(wěn)定、有韌性的產(chǎn)業(yè)鏈，為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供氦氣資源保障。

3.1 實(shí)施氦氣國(guó)情調(diào)查工作，進(jìn)一步夯實(shí)中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)鏈的資源基礎(chǔ)保障

按照“用舊、找新”的思路，分3個(gè)層次開(kāi)展氦氣國(guó)情調(diào)查工作。一是開(kāi)展中國(guó)現(xiàn)有大中型天然氣田氦氣含量調(diào)查(老區(qū)調(diào)查評(píng)價(jià))，查明各大盆地天然氣含氦情況，發(fā)現(xiàn)富氦天然氣藏，直接提氦利用，快速形成產(chǎn)能；二是實(shí)施全國(guó)氦氣資源潛力評(píng)價(jià)與戰(zhàn)略選區(qū)，獲得不同盆地和區(qū)帶關(guān)鍵評(píng)價(jià)參數(shù)，優(yōu)選遠(yuǎn)景區(qū)和有利區(qū)，預(yù)測(cè)資源量，引領(lǐng)油氣企業(yè)在氦氣成藏遠(yuǎn)景區(qū)開(kāi)展氣－氦兼探；三是以汾渭盆地為重點(diǎn)，實(shí)施氦氣資源勘查示范工程，開(kāi)展礦權(quán)空白區(qū)氦氣獨(dú)立勘查，兼顧水溶氣、鋁土巖型富氦天然氣等新類型氦氣資源勘查，拓展勘查領(lǐng)域和資源類型。在全面摸清資源家底的基礎(chǔ)之上，按照資源類型和豐度，提出資源開(kāi)發(fā)利用方案和產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃，富氦天然氣田可采取直接提氦利用方案，不具有經(jīng)濟(jì)效益的低含氦氣田，通過(guò)指導(dǎo)LNG布局與BOG提氦裝置建設(shè)，推進(jìn)低含氦天然氣有效利用，為氦氣產(chǎn)業(yè)鏈提供資源基礎(chǔ)保障。

3.2 實(shí)施強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈工程，加大氦氣成藏理論、勘探技術(shù)及液氦儲(chǔ)存裝備研發(fā)力度

為積極打造自主可控的氦氣產(chǎn)業(yè)鏈，急需開(kāi)展強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈工作，增強(qiáng)中國(guó)氦氣保障能力，服務(wù)中國(guó)涉氦高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一是針對(duì)大型疊合盆地和裂谷盆地氦氣成藏理論、成礦模式等關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題開(kāi)展基礎(chǔ)理論攻關(guān)，開(kāi)展典型富氦天然氣田氦氣成因機(jī)理、運(yùn)移富集規(guī)律和保存機(jī)制研究，明確氦氣資源富集成藏主控因素。二是開(kāi)發(fā)井下氦氣識(shí)別和評(píng)價(jià)的技術(shù)方法，著力提高氣測(cè)錄井識(shí)別精度，形成地球物理測(cè)井識(shí)別序列和解釋方法。三是加大天然氣提氦技術(shù)裝備研發(fā)投入，加快模塊化、小型化和高效化氦氣提純裝備的研制和落地投放，重點(diǎn)攻關(guān)低含氦天然氣提氦技術(shù)，提高低豐度伴生氦氣資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。四是加強(qiáng)液氦儲(chǔ)存等關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān)，特別加大對(duì)大容量、長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)囊汉?chǔ)槽的研制，達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 構(gòu)建多元化供應(yīng)體系，維護(hù)中國(guó)氦氣供應(yīng)鏈韌性與穩(wěn)定

積極有效應(yīng)對(duì)氦氣市場(chǎng)變化，圍繞俄羅斯、卡塔爾、坦桑尼亞等“一帶一路”沿線國(guó)家開(kāi)展氦氣資源多領(lǐng)域合作和戰(zhàn)略研究，拓展合作空間和供給渠道，維護(hù)中國(guó)氦氣供應(yīng)鏈韌性與穩(wěn)定。首先，要穩(wěn)住卡塔爾氦氣供應(yīng)渠道，在經(jīng)濟(jì)可行、技術(shù)可及的基礎(chǔ)上，與卡塔爾氦氣和油氣生產(chǎn)企業(yè)共同探討氦氣開(kāi)發(fā)利用的商業(yè)化戰(zhàn)略合作。其次，加強(qiáng)與俄羅斯氦氣產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略合作，建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的供應(yīng)關(guān)系，逐步減少對(duì)美資企業(yè)氦氣供應(yīng)依賴。第三，積極開(kāi)拓坦桑尼亞等其他潛在氦資源國(guó)的合作，共同推進(jìn)勘探開(kāi)發(fā)、技術(shù)研發(fā)等，形成新的貿(mào)易供給端。此外，應(yīng)積極構(gòu)培育國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主體，鼓勵(lì)各大油氣公司“走出去”，布局氦氣礦權(quán)的獲取和合作開(kāi)發(fā)，加大對(duì)廣鋼氣體、上海濟(jì)陽(yáng)等國(guó)內(nèi)氦氣供應(yīng)商支持力度，推動(dòng)其擴(kuò)大氦氣資源進(jìn)口份額和參與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，吸引各類相關(guān)企業(yè)參與氦氣產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建。

3.4 加大氦氣資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備力度，提高應(yīng)對(duì)極端條件下的氦氣保障能力

國(guó)內(nèi)氦氣產(chǎn)量嚴(yán)重不足且缺口巨大，價(jià)格受國(guó)際國(guó)內(nèi)勘探開(kāi)發(fā)影響較大，產(chǎn)業(yè)政策的制定需兼顧國(guó)家需求和市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。一方面，根據(jù)中長(zhǎng)期氦氣在各種領(lǐng)域的需求變化，明確中國(guó)氦氣供應(yīng)底線和優(yōu)先序列，動(dòng)態(tài)更新保障航空航天、國(guó)防軍事及基礎(chǔ)民生需求的氦氣供應(yīng)底線；另一方面，應(yīng)根據(jù)國(guó)內(nèi)開(kāi)采和國(guó)際進(jìn)口成本，建立國(guó)家氦氣戰(zhàn)略儲(chǔ)備體系，形成短、中、長(zhǎng)期氦氣儲(chǔ)備戰(zhàn)略規(guī)劃，開(kāi)展陸域氦氣儲(chǔ)備地下空間調(diào)查評(píng)價(jià)，進(jìn)行氦氣儲(chǔ)備先導(dǎo)試驗(yàn)，提高氦氣資源保障能力與水平，到2030年將氦氣戰(zhàn)略儲(chǔ)備提升至相當(dāng)于120天凈進(jìn)口量(700×104 m3)水平。2021—2025年，伴隨全球四大提氦工程的陸續(xù)投產(chǎn)，全球氦氣可能由當(dāng)前的供應(yīng)相對(duì)緊張轉(zhuǎn)為供應(yīng)寬松態(tài)勢(shì)，這將是中國(guó)通過(guò)獲取進(jìn)口資源建立氦氣儲(chǔ)備的戰(zhàn)略機(jī)遇。

3.5 提高氦氣產(chǎn)業(yè)地位，出臺(tái)促進(jìn)氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持政策

需將氦氣納入戰(zhàn)略性礦種，氦氣產(chǎn)業(yè)納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)目錄，制定支持氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，強(qiáng)制要求天然氣田檢測(cè)氦氣含量，對(duì)達(dá)到提氦標(biāo)準(zhǔn)的氣田，必須強(qiáng)制提氦。要在新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)中部署氦氣資源工作。加大氦氣探礦權(quán)和采礦權(quán)投放，鼓勵(lì)社會(huì)資金進(jìn)入氦氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，對(duì)具有一定氦氣資源豐度的天然氣資源進(jìn)行綜合回收利用，科學(xué)保護(hù)和合理利用氦氣資源。完善氦氣儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)管理和全產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)監(jiān)管機(jī)制。加快制定氦氣資源評(píng)價(jià)相關(guān)指標(biāo)，動(dòng)態(tài)監(jiān)管氦氣資源在供應(yīng)鏈、消費(fèi)端、儲(chǔ)存庫(kù)的運(yùn)行情況，對(duì)氦氣產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的發(fā)展及時(shí)提出調(diào)控意見(jiàn)。完善配套政策，培育市場(chǎng)主體，將氦氣從中國(guó)危險(xiǎn)化學(xué)品目錄及監(jiān)管體系中調(diào)出，給予提氦企業(yè)財(cái)稅政策支持或補(bǔ)貼。

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