氦气易通过扩散的方式从气藏中散失,需要膏岩层、泥页岩等孔隙度、渗透率低的盖层作为有效封闭,但致密盖层的孔隙孔喉中氦气的微观扩散机制以及岩性、伴生气体的作用尚未被阐明。通过分子动力学模拟方法,建立了不同岩性的盖层孔隙模型,模拟了氦气在其中的吸附、扩散和流动行为。结果表明:①温度越低、气压越大、盖层孔隙尺寸越小,则氦气扩散越慢,盖层封闭效果越好。环境条件和孔径都相同时,氦气在岩盐和高岭石孔隙中扩散、流动较快,其次为蒙脱石,方解石,而在膏岩孔隙中最慢;②结合实际盖层孔喉的尺寸,对氦气封闭最好的是石膏、岩盐,其次为蒙脱石和高岭石,方解石最差;③气藏中的甲烷等气体和水都优先吸附在孔隙表面,且能减慢氦气扩散,含量越高,作用效果越强,孔隙含水量超过90%时,氦气扩散系数接近0。总的来说,盖层孔喉中的小孔径、高气压、低温条件以及较高的伴生气体含量和含水量有利于减少氦气散失,膏岩层是对氦气封闭效果最好的盖层,其次为泥页岩,最后是致密碳酸盐岩。