苏里格气田为我国最大的天然气田,天然气中普遍含氦,含氦天然气地球化学特征与氦气富集机理需要深入研究。采用天然气和稀有气体组分与同位素分析、岩石主量与微量元素分析与盆地数值模拟,对苏里格气田上古生界含氦气藏进行静态要素分析与动态过程解剖,构建氦气富集模式。结果表明:该气田含氦天然气甲烷含量为83.12%~93.61%,以高成熟干气为主并混有成熟阶段的湿气。氦气平均丰度为0.047%,与N₂正相关,具有西高东低的分布特征,分两个含氦区,西部氦气一类区丰度为0.05%~0.10%,东部氦气二类区丰度为0.03%~0.05%。苏里格气田为多源供氦,包括基底型和沉积型氦源岩,基底型源岩发育规模大但缺有效通源断裂导致氦气丰度总体不高。靠近盆地基底古隆起且烃源岩生烃强度弱的区域利于氦气聚集,同时,地层压力通过影响溶解度间接控制氦气富集。其氦气成藏分成3个阶段:早侏罗世前以逸散为主;早侏罗世—早白垩世受地下其他流体分布控制;早白垩世后地层重构、流体再分配且压力下降,形成地下水脱氦聚集模式。基于苏里格气田含氦气藏形成的三个阶段并建立相应的氦气聚集模式,对国内氦气资源勘探开发意义重大。