川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖巖相類型及儲層特征

康家豪，王興志，謝圣陽，曾德銘，杜 垚，張 芮，張少敏，李 陽

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·西南石油大學(xué)，成都 610500；2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500；3.中國石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部，成都 610041；4.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，成都 610041）

0 引言

近年來，隨著非常規(guī)油氣革命的興起，眾多學(xué)者認(rèn)為四川盆地具有發(fā)現(xiàn)大型非常規(guī)油氣藏的潛力［1-2］。川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖具有整體厚度大、面積廣、有機質(zhì)豐度較高的特征［3-4］，在川中地區(qū)鉆遇大安寨段的100 余口井中，38%的老井頁巖層系存在井涌、（油）氣侵、氣測異常等顯示［5］，表明該層段具有較好的頁巖油氣勘探前景。頁巖巖相的研究是頁巖油氣勘探開發(fā)的基礎(chǔ)［6］，建立一個系統(tǒng)的頁巖巖相分類方案，有助于評價頁巖儲集層的優(yōu)劣。目前，學(xué)者們對頁巖巖相的研究多集中于海相沉積環(huán)境，一般是將巖石的顏色、礦物成分和含量、有機質(zhì)豐度、古生物特征以及沉積構(gòu)造等作為劃分依據(jù)［7-10］。相比于海相沉積環(huán)境，陸相沉積縱橫向變化快，頁巖的巖性和巖相變化快，巖相劃分更加困難，眾多學(xué)者對陸相頁巖巖相劃分方案也進(jìn)行了一些探討和研究。付金華等［11］在鄂爾多斯盆地延長組長7 深水泥頁巖研究基礎(chǔ)上，將巖相劃分為油頁巖、暗色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖和砂巖。張少敏等［12］基于礦物組分、有機質(zhì)豐度及沉積構(gòu)造差異將雅布賴盆地小湖次凹新河組下段半深湖—深湖細(xì)粒沉積巖劃分為9 種巖相類型，認(rèn)為中—富有機質(zhì)紋層狀混合細(xì)粒沉積巖和黏土巖為有利巖相。朱彤等［13］根據(jù)巖性、有機碳含量和脆性礦物類型（硅質(zhì)、鈣質(zhì)）將四川盆地侏羅系湖相泥頁巖劃分出6類巖相，并基于巖相物性特征、黏土礦物含量、含氣性和可壓性差異，認(rèn)為中—高碳低硅中鈣頁巖與介屑灰?guī)r互層相為有利巖相類型。劉忠寶等［14］利用“全巖礦物分區(qū)-TOC含量分級-礦物結(jié)構(gòu)與沉積構(gòu)造校正”的方案，將四川盆地中下侏羅統(tǒng)陸相頁巖層系共識別出6 類20 種頁巖巖相類型，并對其巖相組合特征進(jìn)行了研究。曹香妮等［15］以有機質(zhì)豐度與礦物組分為參數(shù)，將川北地區(qū)自流井組陸相頁巖劃分為貧有機質(zhì)硅質(zhì)頁巖、含有機質(zhì)混合質(zhì)頁巖、含有機質(zhì)硅質(zhì)頁巖與富有機質(zhì)黏土質(zhì)頁巖4 類巖相，并對各巖相的紋層發(fā)育情況、孔隙結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了表征。目前，學(xué)者們對于頁巖巖相劃分及其儲層特征的研究仍存在不足，如基于礦物組分劃分陸相頁巖巖相時，未對混合巖（石英+長石、黏土礦物、碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)皆小于50%）進(jìn)一步精細(xì)劃分或劃分方案略顯粗糙，劃分的巖相類型不全面，實用性差；未能較好地表征各巖相儲層參數(shù)差異性，尤其是對于大安寨段各頁巖巖相儲集空間發(fā)育情況的研究較少，且沒有系統(tǒng)分析頁巖巖相礦物組分、物性和含氣性之間的相關(guān)性。

以川中地區(qū)LA1 井和RA1 井為例，在巖心、薄片觀察基礎(chǔ)上，利用X 射線衍射全巖礦物分析與TOC含量檢測結(jié)果對川中地區(qū)侏羅系大安寨段湖相深色頁巖巖相進(jìn)行精細(xì)劃分；結(jié)合礦物組分與有機質(zhì)特征的差異，對各巖相儲集空間發(fā)育情況進(jìn)行分析，并建立頁巖巖相、儲集特征和含氣特征之間的聯(lián)系；綜合生烴潛力、礦物組成、儲集空間類型、物性及含氣性等確定川中地區(qū)大安寨段優(yōu)勢頁巖巖相及其縱向分布特征，以期確定該區(qū)有利勘探方向，為后續(xù)開發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

川中地區(qū)位于四川盆地中部，構(gòu)造位置包括川中隆起平緩構(gòu)造帶及川北古中坳陷低緩帶，形態(tài)為東西向展布的平緩短軸背斜，西寬東窄，傾角為2°～5°［16-17］。區(qū)域內(nèi)侏羅系大安寨段主要發(fā)育淺湖和半深湖沉積，半深湖沉積區(qū)域堆積的主要為深灰色—灰黑色頁巖，含介殼頁巖以及薄層、紋層和透鏡狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r，而淺湖沉積區(qū)域水動力相對較強，泥質(zhì)含量更低，主要發(fā)育頁巖與中—薄層狀介殼灰?guī)r［18］。介殼灰?guī)r局部重結(jié)晶成為晶?；?guī)r，構(gòu)成廣泛分布的介殼灘，生物類型以淡水雙殼類為主，其次為介形類、腹足類，局部含輪藻類與魚類化石［19］（圖1a）。川中地區(qū)大安寨段地層厚度為71～116 m，自下而上劃分為大三亞段、大二亞段和大一亞段，其中大一亞段與大三亞段巖性以灰?guī)r為主，局部含中—薄層狀頁巖和介殼頁巖；大二亞段為深灰—灰黑色頁巖，含介殼頁巖夾薄層狀、透鏡狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r，根據(jù)巖石電性特征［20］進(jìn)一步將大二亞段劃分為3 個小層，自下而上為c 小層、b 小層和a 小層（圖1b）。

圖1 川中地區(qū)侏羅系大安寨段沉積相平面展布（a）與巖性地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Plane distribution of sedimentary facies（a）and stratigraphic column（b）of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

2 巖相類型及特征

2.1 巖相劃分

巖相是指一定沉積環(huán)境中形成的巖石或巖石組合［21］。學(xué)者們在劃分頁巖巖相時，常采用巖石顏色、礦物組分、沉積構(gòu)造、有機質(zhì)豐度、生物發(fā)育特征等因素作為劃分依據(jù)，本文以“礦物組分+有機質(zhì)豐度”作為川中地區(qū)大安寨段頁巖巖相劃分依據(jù)：①頁巖的礦物組分能夠直接反映頁巖形成時的沉積環(huán)境，大安寨段碳酸鹽礦物以方解石為主，白云石偶見，而方解石以介殼為主要存在形式，碳酸鹽礦物含量在一定程度上可反映生物的發(fā)育程度；石英和長石的含量則能直接反映陸源輸入情況［22］。此外，頁巖的礦物組分含量還與儲層脆性和含氣情況密切相關(guān)［23］，利于與儲層建立聯(lián)系。②有機質(zhì)豐度是直接控制油氣產(chǎn)能的重要指標(biāo)，能夠一定程度表征頁巖的原生沉積環(huán)境［24］，但由于有機質(zhì)的保存易受后期影響，所以只將其作為次要依據(jù)。

巖相劃分方案的具體步驟如下：

（1）基于礦物組分差異劃分巖相類型。采用礦物三端元法（石英+長石、碳酸鹽礦物及黏土礦物），對劉忠寶等［14］的頁巖巖相類型劃分方案進(jìn)行了適當(dāng)修改，結(jié)合研究區(qū)大安寨段頁巖礦物組分特征細(xì)化了混合巖區(qū)（Ⅱ）巖相類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

表1 川中地區(qū)侏羅系大安寨段巖相類型劃分方案（根據(jù)文獻(xiàn)［14］修改）Table 1 Lithofacies classification scheme of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

（2）根據(jù)頁巖TOC含量對巖相分級，進(jìn)一步劃分巖相亞類。通過對國內(nèi)各含油氣盆地陸相頁巖TOC分布特征進(jìn)行調(diào)研［25-26］，一般以將TOC值1.0%作為陸相頁巖油氣資源的下限值，TOC值高于2.0%的湖相頁巖一般具有巨大的資源勘探潛力，因此將TOC＜1.0%，1.0%≤TOC＜2.0%，TOC≥2.0% 分別定義為低碳、中碳及高碳。采用“有機質(zhì)豐度分級+巖相類型”的命名方式對巖相亞類進(jìn)行命名。

結(jié)合川中地區(qū)大安寨段頁巖樣品的X 射線衍射（XRD）測試與TOC含量檢測結(jié)果，共劃分出6 種巖相類型，13 種巖相亞類，包括：（低碳—高碳）黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2）、（中碳—高碳）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）、（低碳—中碳）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）、（低碳—中碳）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5）、（中碳—高碳）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖（Ⅱ6）巖相以及（低碳—中碳）泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2）（圖2）。

圖2 川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖礦物組分含量三角圖Fig.2 Triangular diagram of shale mineral composition of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

2.2 巖相特征

2.2.1 （低碳—高碳）黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2）

黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2）呈深灰—灰黑色，總體呈塊狀，偶見生物碎片（圖3a），可見石英顆粒及生物碎屑，黃鐵礦含量較高，以泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主（圖3b）。脆性礦物以石英和長石為主，含微量方解石，其中石英+長石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.98%～49.51%，平均為41.30%，方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～15.31%，平均為2.95%，脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.25%。TOC值為0.69%～4.48%，平均為1.81%，TOC含量分級主要為中碳，其次為高碳，巖相亞類主要為（中碳—高碳）黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2），局部低碳巖相較發(fā)育，該巖相生烴潛力總體較高。

2.2.2 （低碳—高碳）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）

粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）呈深灰—灰黑色，見少量生物順層排列（圖3c），可見粉砂質(zhì)紋層，顆粒以細(xì)粉砂級顆粒為主，夾少量生物碎片，以泥質(zhì)結(jié)構(gòu)為主（圖3d）。脆性礦物以石英為主，其次為方解石。石英+長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.90%～47.52%，平均為37.68%，方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.17%～31.00%，平均為16.84%，脆性礦物含量較低，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.51%。TOC值為0.99%～2.29%，平均為1.53%，TOC分級主要為中碳，巖相亞類主要為（中碳）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1），其次為低碳與高碳巖相，該巖相生烴潛力總體較高。

2.2.3 （低碳—中碳）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）

黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）呈灰—深灰色，可見斷續(xù)狀粉砂質(zhì)紋層與少量介殼化石（圖3e），可見零星生物碎片，顆粒分布無規(guī)律，以細(xì)粉砂級顆粒為主，總體以粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)為主（圖3f）。脆性礦物以石英和長石為主，石英+長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.54%～49.87%，平均為47.05%，方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.57%～27.07%，平均為14.50%，脆性礦物含量高，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.56%。TOC值為0.89%～1.64%，平均為1.20%，TOC分級主要為中碳，其次為低碳，巖相亞類主要為（低碳—中碳）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2），生烴潛力較低。

2.2.4 （低碳—中碳）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5）

黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5）呈灰—深灰色，生物化石含量高，見大量介殼紋層（圖3g），可見大量生物碎片呈雜亂分布，部分破碎，反映了較淺的強水動力環(huán)境（圖3h）。脆性礦物以方解石為主，其次為石英、長石，方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.92%～49.61%，平均為44.10%，石英+長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.15%～28.06%，平均為21.48%，脆性礦物含量高，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65.58%。TOC值為0.60%～1.17%，平均為0.96%，TOC分級主要為低碳，其次為中碳，巖相亞類主要為（低碳）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5），中碳巖相發(fā)育較少，該巖相生烴潛力低。

2.2.5 （中碳—高碳）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6）

介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6）呈灰—深灰色，生物化石含量較高，局部見介殼紋層（圖3i），可見疊瓦狀介殼紋層，且介殼紋層與周圍泥質(zhì)分界清晰（圖3j），反映了其形成經(jīng)歷了一定的搬運距離，但生物個體總體較完整，說明搬運距離較短。脆性礦物以方解石為主，方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.67%～38.44%，平均為36.82%，石英+長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.15%～32.65%，平均為22.66%；脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為59.49%。TOC值為1.36%～3.16%，平均為1.99%，TOC分級主要為高碳，其次為中碳，巖相亞類主要為（中碳—高碳）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6），生烴潛力高。

2.2.6 （低碳—中碳）泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2）

泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2）呈淺灰—灰白色，可見連續(xù)粉砂質(zhì)紋層（圖3k），可見少量生物碎屑，顆粒定向排列，以泥級到細(xì)粉砂級的石英顆粒為主（泥粒級—細(xì)粉砂級的石英顆粒視作黏土礦物單元）［14］，總體為砂質(zhì)結(jié)構(gòu)（圖3l）。脆性礦物以石英和長石為主，含微量方解石，石英+長石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51.00%～64.83%，平均為54.83%，方解石含量低，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～18.48%，平均為6.55%，脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為61.38%。TOC值為0.50%～1.54%，平均為0.97%，TOC分級主要為低碳，其次為中碳，巖相亞類主要為（低碳）泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2），中碳巖相發(fā)育較少，該巖相生烴潛力低。

圖3 川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖巖相特征（a）黏土質(zhì)頁巖，RA1 井，2 485.12～2 485.23 m；（b）黏土質(zhì)頁巖，反射光下見生物碎屑與黃鐵礦，LA1 井，3 509.20 m；（c）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖，LA1 井，3 523.61～3 523.76 m；（d）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖，見粉砂質(zhì)紋層，LA1 井，3 505.60 m；（e）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖，LA1 井，3 482.92～3 483.31 m；（f）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖，含生物碎片，LA1 井，3 522.07 m；（g）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖，RA1 井，2 478.63～2 478.83 m；（h）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖，含生物碎片，LA1 井，3 519.00 m；（i）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖，RA1 井，2 449.94～2 450.06 m；（j）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖，見介殼紋層，LA1 井，3 517.38 m；（k）泥質(zhì)粉砂巖，LA1 井，3 489.42～3 489.70 m；（l）泥質(zhì)粉砂巖，發(fā)育粉砂質(zhì)紋層，LA1 井，3 487.60 mFig.3 Lithofacies features of shales of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

3 儲層特征

3.1 儲集空間類型及特征

川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖儲集空間可分為孔隙與裂縫兩大類，基于Loucks 等［27］的孔隙類型劃分方案，將孔隙劃分為粒間孔、粒內(nèi)孔及有機質(zhì)孔，其中粒間孔包括顆粒粒間（溶）孔、顆粒邊緣孔與黏土礦物晶間孔隙；粒內(nèi)孔包括黏土集合體內(nèi)晶間孔隙、黃鐵礦結(jié)核內(nèi)晶間孔隙及方解石粒內(nèi)（溶）孔。裂縫總體不發(fā)育，宏觀可見構(gòu)造縫、水平頁理縫，微觀可見介殼邊緣縫（圖4）。

3.1.1 孔隙

（1）黏土礦物晶間孔隙與黏土集合體內(nèi)晶間孔隙

該類孔隙主要指在黏土礦物集合體之間與集合體內(nèi)部形成的微裂隙［28］。電鏡下可見層狀、片狀伊利石，集合體內(nèi)發(fā)育大量微孔隙，呈片狀、三角狀或狹縫狀，孔徑從幾納米到幾百納米不等。部分片狀黏土礦物微層理間常形成延伸較遠(yuǎn)的黏土礦物層間微裂縫［29］，連通性好，能夠連通礦物顆粒粒間孔與有機質(zhì)孔（圖4a）。

（2）黃鐵礦結(jié)核內(nèi)晶間孔與方解石粒內(nèi)（溶）孔

黃鐵礦結(jié)核內(nèi)晶間孔存在于草莓狀黃鐵礦內(nèi)部的自形黃鐵礦之間，孔隙形態(tài)呈不規(guī)則多邊形狀，孔徑為幾十到幾百納米，部分孔隙被有機質(zhì)充填，結(jié)核內(nèi)部孔隙連通性好，與外界孔隙連通性差（圖4b）。方解石粒內(nèi)（溶）孔主要發(fā)育于方解石顆粒內(nèi)部或者表面，孔隙邊緣呈不規(guī)則的港灣狀或鋸齒狀，成群發(fā)育，孔徑分布較廣，為幾微米到幾百微米，孔隙連通性較好（圖4c）。

圖4 川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖儲集空間類型（a）黏土礦物晶間孔隙、黏土集合體內(nèi)晶間孔隙和黏土礦物微層理間微裂縫，LA1 井，3 515.21 m；（b）黃鐵礦結(jié)核內(nèi)晶間孔，LA1 井，3 507.40 m；（c）方解石粒內(nèi)溶孔與介殼邊緣縫，RA1 井，2 443.18 m；（d）交代成因的石英與方解石間存在顆粒粒間孔，RA1 井，2 453.14 m；（e）顆粒邊緣孔，LA1 井，3 516.05 m；（f）不規(guī)則狀有機質(zhì)孔，LA1 井，3 507.40 m；（g）氣泡狀有機質(zhì)孔，RA1 井，2 453.14 m；（h）構(gòu)造縫、頁理縫、沿頁理發(fā)育釋壓縫，RA1 井，2 464.90～2 464.96 m；（i）頁理縫，RA1 井，2 464.90～2 464.96 m，圖（h）局部放大Fig.4 Types of shale reservoir space of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

（3）顆粒粒間（溶）孔與顆粒邊緣孔

顆粒粒間（溶）孔的孔隙形態(tài)主要由顆粒邊緣形狀控制，多呈不規(guī)則狀，孔徑為幾十納米級到幾微米（圖4d）。顆粒邊緣孔指脆性顆粒被黏土礦物包圍，在顆粒與黏土礦物間形成的孔隙，多呈扁平狹縫狀、彎月狀，孔徑為幾百納米級到幾微米，與外界孔隙連通性好（圖4e）。

（4）有機質(zhì)孔

大安寨段頁巖中有機質(zhì)熱解生烴之后，多以碎塊狀充填于礦物粒間孔縫中，當(dāng)成熟度較高時，形成有機質(zhì)生烴孔［30］。按照孔隙形態(tài)和發(fā)育程度的差異，大安寨段頁巖有機質(zhì)孔可劃分為2 類，一類呈不規(guī)則狀，孔隙分布密集，孔徑幾十到幾百納米，在有機質(zhì)內(nèi)部連通性好（圖4f）；另一類呈圓點狀、氣泡狀，孤立分布，孔徑普遍為幾到十幾微米，在有機質(zhì)內(nèi)部連通性較差（圖4g）。

3.1.2 裂縫

（1）構(gòu)造縫

構(gòu)造縫在大安寨段頁巖內(nèi)較常見，主要為水平縫，水平延伸長度超過1 m，開度為毫米級至厘米級。裂縫內(nèi)常充填亮晶方解石，多為全充填，極少量為半充填（圖4h），難以作為有效的油氣運移通道。

（2）頁理縫

頁理縫主要是由于地層抬升，上覆壓力降低，內(nèi)部壓力釋放，沿頁巖顆粒形成的裂縫［31］。頁理、頁理縫在頁巖宏觀可見，連續(xù)性好，延伸長度為分米到米級，縫內(nèi)常充填方解石（圖4h）。部分頁理在地層壓力沿頁理釋放過程中，形成開度為毫米級的水平釋壓縫［32］（圖4i）。

（3）介殼邊緣縫

介殼邊緣縫是指殼體與殼體緊密排列時擠壓產(chǎn)生的裂縫或殼體與黏土礦物間沿應(yīng)力薄弱面形成的裂縫，縫長可達(dá)厘米級［33］。介殼邊緣縫極大地增加了頁巖儲層孔隙的連通性，是頁巖油氣滲流的有利通道（圖4f）。

3.1.3 不同巖相儲集空間發(fā)育情況

受到礦物組分與有機質(zhì)特征的影響，各巖相內(nèi)部儲集空間發(fā)育情況差異較大，總結(jié)特征如下：

（1）（低碳—中碳）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）與（低碳—中碳）泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2）石英含量高，脆性礦物含量高，利于形成顆粒支撐，因此顆粒粒間（溶）孔較發(fā)育（圖5a，5b）；由于這2 類巖相具有相當(dāng)數(shù)量的黏土礦物，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為38.44%和38.62%，所以與黏土礦物相關(guān)孔隙和顆粒邊緣孔亦較發(fā)育（圖5b）。

（2）（中碳—高碳）黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2）、（中碳—高碳）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）及（中碳—高碳）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6）黏土礦物含量高，與黏土礦物相關(guān)孔隙較發(fā)育（圖5c—5e），TOC值普遍高于1.5%，有機質(zhì)類型以Ⅱ型為主，少部分為Ⅰ型，處于高成熟—過成熟階段，具有有機質(zhì)孔發(fā)育的良好基礎(chǔ)條件（表2）。此外，在這3 類頁巖巖相內(nèi)部，石英、方解石和長石等脆性礦物顆粒分散在黏土礦物中，基本不能形成顆粒支撐，使得顆粒邊緣孔亦發(fā)育，且富有機質(zhì)頁巖中黃鐵礦結(jié)核較常見，黃鐵礦結(jié)核內(nèi)晶間孔一般發(fā)育（圖5c，5d）。

表2 川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖有機質(zhì)特征及儲集空間發(fā)育情況統(tǒng)計Table 2 Characteristics of shale organic matters and reservoir space development of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

圖5 川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖巖相儲集空間發(fā)育特征（a）泥質(zhì)粉砂巖，顆粒粒間（溶）孔發(fā)育，RA1 井，2 423.70 m；（b）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖，見顆粒粒間（溶）孔、顆粒邊緣孔、黏土礦物晶間孔隙，LA1 井，3 515.21 m；（c）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖，與黏土礦物相關(guān)孔隙、顆粒邊緣孔隙發(fā)育，RA1 井，2 461.05 m；（d）黏土質(zhì)頁巖，與黏土礦物相關(guān)孔隙較發(fā)育，RA1 井，2 448.00 m；（e）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖，介殼邊緣縫較發(fā)育，縫內(nèi)充填有機質(zhì)，RA1 井，2 453.13 m；（f）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖，見介殼邊緣縫，方解石粒內(nèi)（溶）孔較發(fā)育，RA1 井，2 458.64 mFig.5 Reservoir space development of shale lithofacies of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

（3）（低碳—中碳）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5）與（中碳—高碳）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6）中方解石（介殼）含量高，介殼殼體、介殼紋層/薄層與黏土礦物之間為應(yīng)力薄弱面，容易形成介殼邊緣縫。Ⅱ6方解石含量相對較低，介殼殼體與黏土礦物形成互層（圖5e），介殼邊緣縫發(fā)育潛力較高；Ⅱ5多為介殼與介殼之間的接觸，介殼邊緣縫發(fā)育潛力中等，部分介殼殼體內(nèi)可見大量粒內(nèi)（溶）孔（圖5f）。

通過對大安寨段頁巖巖心尺度的頁理縫（含釋壓縫）發(fā)育情況進(jìn)行統(tǒng)計（表2），發(fā)現(xiàn)頁理縫線密度普遍為1.00～2.00 條/cm，粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）與介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6）的頁理縫最為發(fā)育，局部頁理縫線密度可達(dá)2.00 條/cm 以上。

3.2 物性分析

3.2.1 孔隙度與滲透率的關(guān)系

以氦氣法檢測研究區(qū)頁巖樣品的孔隙度，脈沖衰減法檢測滲透率，孔隙度為0.31%～8.55%，平均為3.97%；滲透率為0.001～12.185 mD，平均為0.659 mD，滲透率與孔隙度呈正相關(guān)；粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）樣品的頁理縫較發(fā)育，樣品滲透率值的極差較大（圖6a）。

3.2.2 孔隙度與巖相類型、黏土礦物含量的關(guān)系

陸相頁巖TOC含量較低，有機質(zhì)對于孔隙度的影響較小，因此僅基于巖相類型探討礦物組分與孔隙度之間的關(guān)系。黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2）、粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）、黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）和泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2）的孔隙度與黏土礦物含量均呈正相關(guān)關(guān)系（R=0.619 3）（圖6b），說明與黏土礦物相關(guān)孔隙對總孔隙度貢獻(xiàn)較大。其中Ⅲ2的儲集空間以顆粒粒間（溶）孔為主，剛性顆粒的賦存空間小、吸附性差［33］，總孔隙度偏低；Ⅱ2黏土礦物含量低，與黏土礦物相關(guān)孔隙發(fā)育程度低，總孔隙度較低；Ⅰ2儲集空間以有機質(zhì)孔和與黏土礦物相關(guān)孔隙為主，具有較高的氣測孔隙度；Ⅱ1中雖然黏土礦物含量略低，但石英含量相對較高，石英等顆粒邊緣孔隙發(fā)育，在顆粒的支撐下周圍的黏土礦物內(nèi)仍保留有大量黏土礦物晶間孔隙與微裂縫［34］，有機質(zhì)孔和與黏土礦物相關(guān)孔隙較發(fā)育，具有較高的孔隙度。

黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5）與介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6）的孔隙度與黏土礦物含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)性較弱（圖6c），說明與黏土礦物相關(guān)孔隙對總孔隙度貢獻(xiàn)較小。其中Ⅱ6頁理縫發(fā)育、介殼邊緣縫也是油氣的良好儲集空間，黏土礦物含量相對高，黏土礦物內(nèi)發(fā)育一定孔隙、微裂縫，在裂縫與孔隙的共同作用下，該巖相具有大安寨段頁巖中最優(yōu)的氣測孔隙度；Ⅱ5黏土礦物含量較低，與黏土礦物相關(guān)孔隙一般發(fā)育，方解石含量高但較致密，粒內(nèi)（溶）孔密集發(fā)育，但與外界孔隙連通性較差，使得氦氣難以通過柱塞樣品，該巖相氣測孔隙度較低（圖6d）。

圖6 川中地區(qū)大安寨段頁巖巖相、物性和含氣量的相關(guān)關(guān)系Fig.6 Correlation between shale lithofacies,physical properties and gas-bearing properties of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

3.3 含氣性分析

對研究區(qū)內(nèi)大安寨段頁巖樣品進(jìn)行現(xiàn)場含氣量測試，測試結(jié)果顯示，頁巖巖相的總含氣量分布特征與其孔隙度分布特征具有高度一致性（圖6d）；黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2）、粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）以及介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6）的黏土礦物含量相對較高，有機質(zhì)保存條件好，有機質(zhì)孔、與黏土礦物相關(guān)的孔隙較發(fā)育，氣的質(zhì)量體積較高，均值都高于1.5 m3/t；黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）、黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5）和泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2）的黏土礦物含量相對較低，有機質(zhì)保存條件差，有機質(zhì)孔欠發(fā)育，氣的質(zhì)量體積較低，平均為1.0 m3/t。

4 優(yōu)勢頁巖巖相與勘探方向

4.1 優(yōu)勢巖相

綜合考慮頁巖巖相的脆性、烴源特征、儲集空間特征、物性及含氣性等指標(biāo)，從地質(zhì)條件與工程開發(fā)2 個方面確定川中地區(qū)大安寨段優(yōu)勢頁巖巖相。

（中碳—高碳）黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2）、（中碳—高碳）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）與（中碳—高碳）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6）是大安寨段有機質(zhì)含量最高的3類頁巖巖相，有一定含量的黏土礦物，有機質(zhì)孔和與黏土礦物相關(guān)孔隙較發(fā)育，局部頁理縫發(fā)育，孔隙連通性好，物性佳，具有較高的含氣量，且TOC值普遍高于1.5%，滿足優(yōu)勢頁巖巖相的標(biāo)準(zhǔn)，總體地質(zhì)條件較好，其中Ⅱ6的儲集物性與含氣量最優(yōu)。進(jìn)一步比較工程開發(fā)條件，Ⅱ6與Ⅱ1的脆性礦物含量相對較高，更有利于后期壓裂改造，比較二者脆性礦物特征，Ⅱ6以方解石（介殼）為主，單一介殼邊緣的介殼邊緣縫發(fā)育潛力大，多個介殼疊置呈紋層狀、薄層狀，紋層/薄層與黏土礦物間的應(yīng)力薄弱面是潛在的壓裂面，利于工程開發(fā)，為大安寨段最優(yōu)勢的頁巖巖相；Ⅱ1次之；Ⅰ2具有較高地質(zhì)勘探潛力，但其工程開發(fā)有賴于新技術(shù)的發(fā)展。

（低碳—中碳）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）、（低碳）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5）以及（低碳）泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2）的黏土礦物含量低，有機質(zhì)含量低，TOC值普遍低于1.5%，生烴潛力低，頁巖儲集性差，含氣量低，地質(zhì)條件較差，為非優(yōu)勢頁巖巖相。

其余巖相，如（低碳）黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2）、（中碳）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5）等，在大安寨段較少發(fā)育，總厚度小，地質(zhì)條件差，不具有開發(fā)價值。

4.2 勘探方向

川中地區(qū)大安寨段頁巖巖相與沉積相關(guān)系緊密［13］，頁巖巖相與其特定沉積環(huán)境下形成的灰?guī)r可組成巖相組合。以取心和測試數(shù)據(jù)更加充足的LA1 井為例（圖7），該井大安寨段發(fā)育了前文分析的所有的頁巖巖相類型，具有比較好的代表性，可以在一定程度表征川中地區(qū)大安寨段巖相的縱向發(fā)育特征。通過分析頁巖巖相與沉積相縱向發(fā)育特征，發(fā)現(xiàn)淺湖具有2 種典型巖相組合：頁巖巖相與中層狀介殼灰?guī)r互層相（A 組合）與頁巖巖相夾中—薄層狀介殼灰?guī)r巖相（B 組合）。A 組合主要發(fā)育于大一亞段中部，頁巖巖相主要包括黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）與泥質(zhì)粉砂巖巖相（Ⅲ2），反映了淺湖泥夾介殼灘沉積。頁巖內(nèi)石英、長石等陸源碎屑礦物含量較高，其沉積位置靠近湖盆邊緣。B 組合主要發(fā)育于大一亞段下部—大二亞段a 小層頂部，頁巖巖相主要包括粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）與黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ5），反映了淺湖泥夾介殼灘沉積，但頁巖內(nèi)陸源碎屑礦物含量較少，其沉積位置靠近半深湖。

圖7 川中地區(qū)侏羅系大安寨段LA1 井頁巖巖相與沉積相縱向發(fā)育特征Fig.7 Vertical development characteristics of shale lithofacies and sedimentary facies of well LA1 of Jurassic Da’anzhai member in central Sichuan Basin

半深湖中也有2 種典型巖相組合：頁巖巖相夾薄層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r巖相（C 組合）與頁巖巖相夾紋層狀、透鏡狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r巖相（D 組合）。C 組合主要發(fā)育于大二亞段a，b 小層，頁巖巖相主要為粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）與介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ6），陸源碎屑礦物含量少，薄層泥質(zhì)介殼灰?guī)r多來源于淺湖，淺湖的介殼灘在湖浪等外界觸發(fā)條件下垮塌，使介殼灘沉積物源源不斷流向深水，近源形成重力流沉積［20］，反映了半深湖泥夾重力流沉積，其沉積位置靠近淺湖。D 組合主要發(fā)育于大二亞段b，c 小層，巖相主要為粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ1）與黏土質(zhì)頁巖巖相（Ⅰ2），紋層狀、透鏡狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r來源于遠(yuǎn)源重力流沉積或半深湖環(huán)境微地貌高地上的低能生物灘。

總體來說，巖相組合C 中包含的頁巖巖相為研究區(qū)優(yōu)勢與次優(yōu)頁巖巖相，其頁巖生烴潛力和儲集性能最優(yōu)，頁巖夾薄層灰?guī)r這一厚度組合關(guān)系具有有利的源儲關(guān)系［35］，頁巖生成的油氣能夠就近儲集于黏土礦物內(nèi)相關(guān)孔隙及介殼邊緣縫，且頁巖與薄層灰?guī)r的頻繁接觸會產(chǎn)生較多的應(yīng)力薄弱面，利于介殼邊緣縫的發(fā)育與后期工程壓裂，為優(yōu)勢巖相組合。該組合主要分布于大二亞段a，b 小層的半深湖亞相，大二亞段a，b 小層為大安寨段頁巖油氣的有利勘探方向。

5 結(jié)論

（1）川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖共劃分出6種巖相類型，13 種巖相亞類，主要包括：（低碳—高碳）黏土質(zhì)頁巖巖相、（中碳—高碳）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相、（低碳—中碳）黏土質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖巖相（Ⅱ2）、（低碳—中碳）黏土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁巖巖相、（中碳—高碳）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相以及（低碳—中碳）泥質(zhì)粉砂巖巖相。

（2）川中地區(qū)侏羅系大安寨段頁巖儲集空間以與黏土礦物相關(guān)孔隙和顆粒邊緣孔為主，孔隙度平均為3.97%；滲透率平均為0.659 mD，孔滲相關(guān)性好；頁巖中氣的質(zhì)量體積普遍高于1.0 m3/t，部分高于2.0 m3/t，其分布特征與孔隙度具有高度一致性。

（3）川中地區(qū)侏羅系大安寨段（中碳—高碳）介殼灰質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相的地質(zhì)與工程開發(fā)條件最佳，為研究區(qū)段最優(yōu)頁巖巖相；（中碳—高碳）粉砂質(zhì)黏土質(zhì)頁巖巖相也具有較強生烴潛力，為次優(yōu)頁巖巖相；（中碳—高碳）黏土質(zhì)頁巖巖相地質(zhì)條件較好，但工程開發(fā)條件較差，具有較高地質(zhì)勘探潛力；其余巖相地質(zhì)條件均較差，勘探開發(fā)潛力低。

（4）川中地區(qū)侏羅系大安寨段共發(fā)現(xiàn)了4 種與頁巖相關(guān)的巖相組合。頁巖巖相夾薄層狀泥質(zhì)介殼灰?guī)r巖相為優(yōu)勢巖相組合，主要分布于大二亞段a，b 小層的半深湖亞相，為大安寨段頁巖油氣的有利勘探方向。