四川盆地川中—川西過渡帶中侏羅統沙溪廟組致密砂巖相對優質儲層成因機制

摘要：川中—川西過渡帶沙溪廟組天然氣勘探潛力巨大，是四川盆地近幾年勘探的熱點。目前，制約沙溪廟組致密砂巖天然氣勘探開發的問題較多，其中，“相對優質儲層”的形成機理和綜合預測是亟需解決的關鍵問題之一。針對這一科學問題，本次研究通過系統的物性分析、鑄體薄片鑒定、掃描電鏡分析以及儲層地球化學分析等，開展了研究區沙溪廟組相對優質儲層成因機制研究。研究結果表明：沙溪廟組致密砂巖以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主。沙二段砂巖石英平均體積分數為35.27%，長石平均體積分數為35.37%，巖屑平均體積分數為29.36%，沙一段砂巖石英平均體積分數為37.79%，長石平均體積分數為24.01%，巖屑平均體積分數為38.20%，

沙一段長石體積分數較高，沙二段巖屑體積分數較高。沙二段以變質巖巖屑為主（占巖屑體積分數的55%），沙一段則以巖漿巖巖屑為主（占巖屑體積分數的43%）。儲層孔隙類型以原生孔為主，長石溶蝕孔為輔，沙一段具有相對更高比例的原生孔和裂隙孔。沙二段砂巖中38.00%的樣品孔隙度大于12%，25.25%的樣品滲透率大于1 ×10-3 μm2，沙一段砂巖僅3.09%的樣品孔隙度大于12%，但41.22%的樣品滲透率大于1 ×10-3μm2。總體表現為致密背景下發育一定的相對優質儲層。其中沙二段儲層孔隙度發育較好，而沙一段儲層滲透性更佳，說明沙一段儲層孔隙結構相對較好。沙溪廟組致密砂巖儲層發育受控于巖礦組合烴源體系成巖系統。巖礦組合為成巖作用的演化提供物質基礎，烴源體系決定溶蝕作用發育的強度，并為砂巖中主要自生礦物的沉淀提供必要的離子來源；成巖系統的開放程度則決定了體系內外離子的帶進帶出，進而影響了溶蝕作用和相應成巖產物的沉淀。沙二和沙一段砂巖巖礦組合的差異、沉積環境的不同、烴源體系以及成巖系統的開放程度是導致其成巖作用差異的主要原因。綜上認為，高能沉積環境、早期保持性成巖作用（孔隙襯墊綠泥石）、多期次和多種類型的溶蝕作用以及局部微裂縫的發育改造，是研究區沙溪廟組相對優質儲層發育的主要機制。

關鍵詞：川中—川西過渡帶；沙溪廟組；致密砂巖；相對優質儲層；成因機制；四川盆地

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220208

中圖分類號：P618.13；TE12

文獻標志碼：A

0引言

致密砂巖氣的研究始于20世紀50年代，以美國和加拿大致密砂巖氣藏勘探和開發程度最高。近年來，我國致密油氣的勘探開發也獲得了迅猛發展，并有望成為未來10～20年中國油氣增儲上產的主體3]。川中—川西過渡帶沙溪廟組是四川盆地近幾年勘探的熱點。自2018年以來，在研究區針對沙溪廟組已實施50口鉆井，目前試油36口，其中工業氣井達31口，成功率為86.1%，累計測試產量800.64萬 m3/d，平均25.82萬 m3/d。致密砂巖氣勘探前景大，但同時也面臨諸多亟待解決的科學問題。其中，最重要的科學問題無疑是“相對優質儲層”的形成機理和綜合預測，這是沙溪廟組天然氣勘探開發的關鍵。相對優質儲層是一個相對概念，在研究區沙溪廟組儲層中，一般認為孔隙度（φ）大于12%、滲透率（K）大于0.1×10-3 μm2的儲層為相對優質儲層。在前期研究中，相關學者分別針對川中和川西地區，初步探討了沙溪廟組成藏地質條件7]、地層層序特征、儲層特征和發育的控制因素12]以及孔隙演化過程14]。研究表明：沙溪廟組可劃分為3個三級與5個四級基準面旋回，基準面旋回是控制沙溪廟組河道發育特征和疊加樣式的主控因素；遠物源富長石類儲集層整體具有成儲成藏同時進行的特征，近物源富巖屑類儲集層具有先致密化后成藏的特征；儲層孔隙的發育和演化受控于物源、沉積和成巖作用三大因素8，1112]。但由于實物資料的限制，相關認識仍缺乏系統性理論支撐，尤其是有關沙溪廟組二段（以下簡稱沙二段）和沙溪廟組一段（以下簡稱沙一段）儲層成因的差異性研究開展較少。針對這一問題，本次研究通過大量區內典型鉆井沙溪廟組巖心孔滲分析、鑄體薄片鑒定、掃描電鏡分析、電子探針以及碳酸鹽膠結物碳氧同位素分析等，開展了川中—川西過渡帶沙二段和沙一段致密砂巖儲層特征的系統對比，明確二者相對優質儲層的成因機制，以期為研究區沙溪廟組下一步的油氣勘探開發提供依據。

1區域地質背景

川中—川西過渡帶區域構造位置隸屬于四川盆地川西、川北坳陷帶和川中隆起帶過渡區（圖1），晚三疊世以來，經歷了印支期至喜馬拉雅期多期次和不同方向構造應力作用，由四川盆地邊緣向盆內的遞進擠壓及川中隆起的控制形成了不同方向的構造16]。

受中三疊世末的印支期龍門山逆沖推覆作用影響，自晚三疊世后逐漸轉變為陸相沉積，其上依次充填上三疊統須家河組陸相碎屑及煤系地層，以及侏羅系陸相紅層。研究區沙溪廟組厚度一般大于1 000 m，以紫紅色泥巖為主，夾灰色砂巖和少量粉砂巖。沙二段厚度基本在800 m以上，沙一段厚度主要在290～400 m之間（圖2）。縱向上，沙溪廟組發育23套砂組，其中沙一段發育5套砂組，對應編號為1—5號，沙二段發育18套砂組，對應編號為6—23號，二者以沙二段底部的葉肢介為區域分層標志。目前，研究區沙二段和沙一段均發現了天然氣，其中，沙二段是主要產層，產層深度一般在2 000～2 500 m之間。

2儲層基本特征及成巖演化機制

2.1巖石學特征

薄片鑒定顯示，川中—川西過渡帶沙溪廟組致密砂巖儲層以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主（圖3、4）。石英碎屑組分均以單晶石英為主，石英體積分數為19.72%～55.70%，平均體積分數為35.63%；長石體積分數為7.71%～48.16%，平均體積分數為33.52%；巖屑體積分數為12.22%～51.85%，平均體積分數為30.66%。總體表現為貧石英、富長石和富巖屑的特征。

對比來看，沙二段砂巖石英平均體積分數為35.27%，長石平均體積分數為35.37%，巖屑平均體積分數為29.36%，長石體積分數相對較高，以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主。沙一段砂巖石英平均體積分數為37.79%，長石平均體積分數為24.01%，巖屑平均體積分數為38.20%，具有較高的巖屑體積分數，主要為長石巖屑砂巖。從巖屑類型構成（圖4）來看，沙二段以變質巖巖屑為主（占巖屑體積分數的55%），其次為沉積巖巖屑（占巖屑體積分數的25%）和巖漿巖巖屑（占巖屑體積分數的20%）；沙一段則以巖漿巖巖屑為主（占巖屑體積分數的43%），其次為變質巖巖屑（占巖屑體積分數的35%）和沉積巖巖屑（占巖屑體積分數的22%）。砂巖結構類型總體上以細粒砂巖為主，其次為中粒砂巖，見少量含礫粗砂巖和不等粒砂巖，分選以中等為主，磨圓為次棱角狀，顆粒支撐。

2.2儲集性特征

2.2.1孔隙類型

鑄體薄片鑒定和掃描電鏡觀察結果表明，研究據文獻修編。

區沙溪廟組致密砂巖儲層孔隙類型以原生孔為主，其次為長石溶蝕孔、巖屑溶蝕孔以及鑄模孔等（圖5）。對比來看，研究區沙二段和沙一段儲層孔隙類型具一定差異（圖6）。沙二段儲層總面孔率相對較高，平均值為7.95%，原生孔隙占總面孔率的49.58%（圖6a）；沙一段儲層總面孔率相對較低，平均值為4.34%，但原生孔隙占比明顯較高，達83.42%（圖6b），這可能與沙一段具有明顯較多的自生綠泥石有關。裂隙孔在沙溪廟組砂巖中總體發育較少，對比來看，沙一段裂隙孔相對較高（圖6a），這與其微裂縫發育相對較多有關（圖5e、f）。

2.2.2儲層物性特征

3 300余件儲層物性數據統計表明：沙二段砂巖孔隙度分布在1.64%～22.18%之間，平均值為10.84%，滲透率分布在（0.002～191.340）×10-3μm2之間，平均值為3.372 ×10-3μm2；沙一段砂巖孔隙度分布在2.13%～12.73%之間，平均值為8.90%，滲透率分布在（0.010～102.000）×10-3μm2之間，平均值為2.091 × 10-3μm2。沙二段儲層孔隙度主要分布在8.00%～14.00%之間，占樣品總數的63.60%，孔隙度大于12%的樣品占總樣品數的38.00%，滲透率主要分布在（0.010～1.000）×10-3μm2之間，滲透率大于1 ×10-3μm2的樣品僅占總樣品數的25.25%；沙一段儲層孔隙度主要分布在8.00%～12.00%之間，占樣品總數的67.50%，孔隙度大于12%的樣品僅占總樣品數的3.09%，滲透率主要分布在（0.100～10.000）×10-3μm2之間，滲透率大于1 ×10-3 μm2的樣品占總樣品數的41.22%。總體顯示沙二段儲層孔隙度發育較好，而沙一段儲層滲透性更佳，說明沙一段儲層孔隙結構相對較好，這與其孔隙類型中原生孔隙占比較高是一致的（圖6b）。

2.3主要成巖作用類型及機理

成巖作用是控制致密砂巖儲層物性演化的重要地質過程。研究區沙溪廟組砂巖在漫長的地質演化過程中經歷了復雜的演化過程，包括壓實壓溶作用、多種類型的膠結作用以及多期次的溶蝕作用，最終形成現今的儲層面貌。

2.3.1壓實作用

顯微鏡下（圖7），研究區沙溪廟組砂巖壓實主要表現為：1）塑性顆粒如云母等被擠壓發生彎曲變形（圖7a）；2）顆粒緊密接觸，多呈線接觸，局部凹凸狀接觸，縫合接觸較少見（圖7c、g、h）；3）原生粒間孔大量損失。顯示壓實作用是研究區沙溪廟組儲層物性降低的重要因素。

2.3.2濁沸石沉淀

從薄片鑒定成果來看，研究區沙溪廟組砂巖中自生沸石礦物以濁沸石為主，主要呈嵌晶狀充填于粒間孔內（圖7b、c、d），通常表現為幾個相鄰的粒間孔隙中的濁沸石在正交偏光下同時消光，陰極發光弱，主要呈暗棕色（圖7d）。從其分布特征來看，研究區沙溪廟組自生濁沸石主要發育于沙一段，平均a、b. 金淺8井，2 367.52～2 367.53 m，沙二段8號砂組，中粒巖屑長石砂巖，單偏光和正交偏光；c、d. 金淺7井，1 781.99～1 782.09 m，沙一段4號砂組，中粒長石巖屑砂巖，單偏光和正交偏光。

a. 金淺7井，1 592.17～1 592.41 m，沙二段7號砂組，原生孔、巖屑溶蝕孔發育，自生綠泥石保護鑄模孔，φ=15.94%，K =1.650 ×10-3 μm2，單偏光；b. 金淺8井，2 734.32 m，沙一段4號砂組，原生孔為主，粒內溶孔為輔，孔隙襯墊綠泥石發育，φ=8.59%，K =1.950 ×10-3μm2，單偏光；c. 秋林18井，2 097.87～2 097.90 m，沙二段7號砂組，三角形原生粒間孔，孔隙襯墊綠泥石發育，φ=9.53%，K=0.110×10-3μm2，掃描電鏡；d. 秋林18井，2 103.88～2 103.91 m，沙二段7號砂組，長石粒內溶孔發育，并得到綠泥石包殼的保護，φ=15.27%，K=105.900×10-3μm2，掃描電鏡；e. 金淺8井，2 724.65 m，沙一段4號砂組，粒緣縫和顆粒破裂縫發育，φ=8.59%，K=2.340 ×10-3μm2，單偏光；f. 金淺8井，2 707.96 m，沙一段4號砂組，破裂縫和粒緣縫發育伴生溶蝕孔，φ=9.86%，K=2.700 ×10-3μm2，單偏光。

a. 秋林16井，2 218.86 m，沙二段11號砂組，云母彎曲變形，壓實作用強，φ=6.58%，K=0.027 ×10-3 μm2，單偏光；b. 金淺7井，1 766.12～1 766.25 m，沙一段4號砂組，濁沸石膠結，儲層致密，φ=2.63%，K=0.012 ×10-3 "μm2，正交偏光；c. 金淺8井，2 697.33 m，沙一段4號砂組，濁沸石膠結，沉淀于孔隙襯墊綠泥石之后，φ=7.86%，K=1.400 ×10-3 μm2，單偏光；d.西20井，1 608.88 m，沙一段，占據粒間孔隙的連晶濁沸石發暗棕色光，φ=4.90%，K=0.036 ×10-3 μm2，陰極發光；e. 中淺1井，2 240.97 m，沙二段8號砂組，連晶方解石膠結，儲層致密，φ=3.42%，K=0.026 ×10-3 μm2，單偏光；f. 金淺8井，2 708.78 m，沙一段4號砂組，發育占據長石溶蝕空間的方解石，φ=5.42%，K=0.239×10-3 μm2，單偏光；g. 金淺7井，1 762.82～1 762.99 m，沙一段4號砂組，孔隙襯墊綠泥石和充填綠泥石，φ=12.74%，K=0.380 ×10-3 "μm2，單偏光；h. 金淺8井，2 376.23 m，沙二段7號砂組，孔隙襯墊綠泥石發育，原生孔隙為主，φ=9.90%，K=0.082 ×10-3 μm2，單偏光；i. 金淺8井，2 709.27 m，沙一段4號砂組，占據長石溶蝕空間的孔隙充填自生石英，φ=10.00%，K=1.700 ×10-3 μm2，單偏光；j. 金淺7井，1 607.66～1 607.70 m，沙二段7號砂組，兩期石英加大和孔隙充填石英，φ=11.88%，K=0.130 ×10-3 "μm2，單偏光；k. 金淺8井，2 373.80 m，沙二段7號砂組，長石溶蝕形成鑄模孔，并得到綠泥石保護，φ=11.82%，K=0.370 ×10-3 μm2，單偏光；l. 金淺8井，2 736.63 m，沙一段4號砂組，微裂縫和伴生溶蝕孔隙發育，φ=6.46%，K=13.900 ×10-3 μm2，單偏光；m. 金淺7井，1 774.16～1 774.39 m，沙一段4號砂組，方解石膠結物溶蝕，φ=11.92%，K=0.520 ×10-3 μm2，單偏光；n. 簡探1井，1 931.30 m，沙一段，自生濁沸石溶蝕，單偏光；o. 秋林18井，2 085.52～2 085.55 m，沙二段7號砂組，巖漿巖巖屑溶蝕，φ=15.13%，K=33.230 ×10-3 μm2，單偏光。

前人研究表明，自生濁沸石的發育主要受控于母巖性質、成巖流體性質、溫度以及壓力等因素[23]。

研究區沙溪廟組自生濁沸石的沉淀主要與火山物質的水化以及斜長石的鈉長石化有關，主要證據有：

1）大量薄片鑒定成果顯示，研究區沙溪廟組砂巖中巖漿巖巖屑體積分數較高，可為自生濁沸石的沉淀提供物質基礎（圖4）。

2）自生濁沸石體積分數與巖漿巖巖屑體積分數具明顯的正相關性。金淺7井沙二、沙一取心段自生濁沸石、巖漿巖巖屑體積分數縱向變化特征顯示（圖9），無論沙二段或是沙一段，大多數樣品呈現巖漿巖巖屑體積分數高、濁沸石體積分數也高的特征，顯示自生濁沸石與巖漿巖巖屑關系密切。同時，大量薄片的統計結果也進一步證實了這一特征，沙一段巖漿巖巖屑體積分數明顯較高，其對應的自生濁沸石體積分數也顯著高于沙二段（圖4c，圖8）。顯示火山物質的水化是研究區沙溪廟組濁沸石沉淀的重要來源，火山物質在受溶液作用迅速分解后可放出大量K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+等離子，為自生濁沸石的沉淀提供物質來源，同時使溶液呈強堿性，有利于濁沸石的形成。

3）相對于沙二段，沙一段緊臨下伏涼高山組濱淺湖相泥巖（圖2），而在成巖過程中涼高山組泥巖層在壓實作用的影響下，會向沙一段釋放層間吸附的Ca2+、Al3+等離子，從而為自生濁沸石的沉淀提供離子來源，這可能是導致沙一段相對于沙二段濁沸石體積分數較高的另一重要原因。

4）無論是顯微鏡還是掃描電鏡觀察，沙溪廟組儲層中均可見到較為發育的鈉長石（圖10），因此，有關的斜長石鈉長石化可能是研究區沙溪廟組致密砂巖濁沸石沉淀的另一機制[23]：

2.3.3自生綠泥石沉淀

自生綠泥石沉淀作用是沙溪廟組砂巖重要的成巖作用類型，顯微鏡下多呈孔隙襯墊形式產出，以等厚環邊方式垂直顆粒表面生長（圖5a、b、c、d，圖7g、h）。大多數沙溪廟組砂巖中的自生綠泥石的沉淀時間較早，主要依據是有綠泥石襯墊的巖石顆粒間接觸強度較低，原生孔隙保存較好（圖5a、b、c），顯微鏡下常見孔隙襯墊綠泥石充填于濁沸石之前（圖7c）。但在Fe2+、Mg2+豐富的條件下，自生綠泥石的沉淀可持續到中成巖期，這類自生綠泥石大多以孔隙充填形式賦存（圖7g），表現為過度生長的特征。

對比來看，沙二段砂巖中自生綠泥石體積分數較低，平均體積分數為2.60%，而沙一段明顯較高，可達4.61%（圖8）。造成二者差異的原因可能主要與其鐵、鎂供給及沉積環境有關，主要依據有：

1）沙一段砂巖具有相對更高體積分數的巖漿巖巖屑（圖4），其水化水解以及溶蝕均可以析出較多Fe2+、Mg2+，這是沙一段自生綠泥石體積分數高的基礎。從金淺7井沙二、沙一取心段自生綠泥石、巖漿巖巖屑體積分數縱向變化特征（圖9）來看，整體上較高的巖漿巖巖屑體積分數往往對應較高的自生綠泥石體積分數，尤其是沙一段，二者正相關特征更為明顯，顯示巖礦組合對沙溪廟組尤其是沙一段自生綠泥石沉淀具有明顯影響。

2）研究區沙二段為一套河流相沉積為主的地層，而沙一段沉積環境主要為三角洲前緣26]。由于自生綠泥石主要沉淀于富含Fe2+、Mg2+的堿性流體中，在河流入湖時，由于流體pH、Eh 值及鹽度的改變，導致鐵主要以非晶態膠體形式絮凝和沉積在三角洲環境中，從而河口壩和水下分流河道砂巖往往具有較高體積分數的自生綠泥石和鐵的局部富集31]。因此，沙二段砂巖中自生綠泥石體積分數較低且貧鐵，而沙一段砂巖中自生綠泥石體積分數較高且富鐵a. 秋林18井，2 084.52 m，沙二段7號砂組，板柱狀濁沸石、次生鈉長石晶體充填于粒間孔隙，φ=12.62%，K=4.750 ×10-3 μm2，掃描電鏡；b. 西20井，1 606.58 m，沙一段，孔隙充填次生鈉長石和濁沸石，φ=5.31%，K=0.090 ×10-3 μm2，單偏光；c. 秋林18井，2 085.52～2 085.55 m，沙二段7號砂組，板狀鈉長石微晶晶牙（紅色箭頭）充填溶孔，φ=15.13%，K=33.230 ×10-3 μm2，單偏光。

3）沙一段更臨近下伏涼高山組濱淺湖相泥巖（圖2），同時，沙一段自身泥巖富含Fe2+、Mg2+離子，而泥巖層在壓實作用影響下，會向臨近砂巖層釋放層間吸附的Fe2+和Mg2+等離子，從而為自生綠泥石的沉淀提供離子來源，這可能是導致沙一段相對于沙二段自生綠泥石體積分數較高的另一重要原因。

2.3.4硅質膠結作用

研究區沙溪廟組砂巖中硅質膠結物主要賦存狀態有兩種：石英次生加大和孔隙充填式（圖7i、j），孔隙充填石英是其中更重要的類型。沙二段和沙一段砂巖中，自生石英平均體積分數均可達2%以上（圖8）。次生加大自生石英主要圍繞碎屑石英邊緣生長，加大部分常由多個具相同光性方位的石英組成，這些石英最終連接成一個大的晶體形成“加大邊”并堵塞部分孔隙32]（圖7j）。以孔隙充填形式發育的自生石英往往充填于長石溶蝕孔中，常呈他形粒狀集合體形式和分散的微晶形式產出，顯示了二者成因上的聯系（圖7i、j）。從自生石英包裹體均一化溫度分布來看，研究區沙溪廟組砂巖中自生石英沉淀溫度主要分布在80～90 ℃和105～110 ℃之間，對應溫度主要位于有機質成熟區間，顯示硅質膠結物的沉淀可能與有機質成熟過程中有機酸性流體對易溶礦物的溶解有關。實際上，在碎屑巖地層中，無論是鉀長石還是斜長石，其在酸性條件下的溶解均會產生不同數量的硅，這也是研究區沙溪廟組主要的溶蝕作用發育機制：

2.3.5鈣質膠結作用

碳酸鹽膠結物在研究區沙溪廟組砂巖中較為發育，以方解石為主，白云石較為少見，其體積分數在沙二段和沙一段砂巖中無明顯區別，平均體積分數分別為1.77%和1.98%。顯微鏡下，研究區方解石膠結物主要呈兩種賦存狀態：早期方解石一般呈連晶式產出，砂巖負膠結物孔隙度大，碎屑顆粒呈漂浮狀，顯示其沉淀時間早（圖7e），主要來源于（鋁）硅酸鹽礦物的水化作用，是沙溪廟組砂巖致密隔層形成的重要原因；相對晚期方解石則多呈分散狀充填于長石溶蝕空間（圖7f），顯示其沉淀時間應在長石溶解之后。沙溪廟組碳酸鹽膠結物碳同位素總體偏負（圖12），顯示其碳的來源主要受埋藏成巖過程中有機質的影響。沙二段碳酸鹽膠結物碳同位素偏負特征更為明顯（圖12），顯示其成巖體系可能相對更為開放。

2.3.6溶蝕作用

研究區沙溪廟組致密砂巖溶蝕作用普遍發育，主要的溶蝕礦物為不同類型的長石和巖屑。長石的溶蝕作用相對最為普遍，往往沿解理縫和雙晶面溶解形成長石粒內溶孔，甚至被全部溶蝕形成鑄模孔（圖5a、d、f，圖7k、l）；巖屑的溶蝕中，以巖漿巖巖屑的選擇性溶蝕相對最為普遍。除了長石和巖屑的溶蝕，研究區沙溪廟組砂巖中還能見少量濁沸石和碳酸鹽膠結物的溶蝕，但溶蝕作用相對較弱（圖7m、n），對儲層物性影響有限。

2.4儲層成因綜合模式

在上述研究的基礎上建立了研究區沙溪廟組致密砂巖儲層成因模式。沙二、沙一段砂巖巖礦組合的差異、沉積環境的不同、烴源體系以及成巖系統的開放程度是導致其成巖作用差異的主要原因（圖13）。

1）巖礦組合為所有成巖作用的演化提供物質基礎，是決定沙二、沙一段砂巖中自生綠泥石以及濁沸石體積分數的關鍵。沙一段的巖漿巖巖屑體積分數相對更高，可提供豐富的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+等離子，為其更高體積分數的自生濁沸石和自生綠泥石沉淀奠定了物質基礎。而沉積環境的差異則可能進一步加大了二者成巖礦物類型及體積分數的差異。

2）烴源體系作為成巖系統的一個端元，除了為砂巖中易溶礦物提供溶蝕流體來源，決定沙二、沙一段溶蝕作用的發育強度，同時，也為砂巖中主要自生礦物的沉淀提供必要的離子來源，這是離下伏涼高山組泥巖相對更近的沙一段具有相對更高自生濁沸石和綠泥石的另一原因。

3）成巖系統的開放程度決定了體系內外離子的帶進帶出，進而影響了溶蝕作用和相應成巖產物的沉淀。沙二段成巖系統相對更為開放，其溶蝕作用相對更為發育，而成巖產物更多的被帶出體系外，因此，其總膠結物體積分數相對于沙一段更低。

3相對優質儲層成因機制

3.1高能環境是沙溪廟組相對優質儲層發育的基礎

對于碎屑巖儲層來說，沉積相是控制儲層發育的基礎。沉積環境能量的變化控制著儲層砂巖的成分成熟度和結構成熟度，導致儲層砂巖的分選、磨圓、雜基體積分數、粒度大小等的變化，進而控制了儲層物性的好壞。

現有的研究表明，研究區沙二段為一套以河流相沉積為主的地層，而沙一段沉積環境主要為三角洲前緣26]。本次研究對區內11口取心井進行了取心段沉積相劃分，從典型取心井實測物性和沉積微相對比來看，高能量的邊灘、水下分流河道砂巖具有明顯較高的物性，而相對低能環境的河漫灘、天然堤、遠砂壩等沉積砂巖物性明顯較低，顯示了沉積微相對儲層物性具有明顯的控制作用（圖9）。實際上，研究區沙溪廟組不同微相巖心孔滲數據的統計也表明，河流沉積體系中邊灘相砂巖物性相對最好，平均孔隙度可達12.36%，平均滲透率可達15.650×10-3μm2；三角洲體系中則以水下分流河道和河口壩砂巖儲層物性相對最好，平均孔隙度分別達11.65%和10.03%，滲透率達12.880×10-3μm2和4.220 ×10-3μm2，顯示了高能沉積環境是優質儲層發育的基礎。

3.2較強的早期保持性成巖作用是孔隙保存的關鍵

孔隙襯墊綠泥石是沙溪廟組致密砂巖中最重要的保持性成巖作用類型。孔隙襯墊綠泥石發育的樣品一般具有較高的孔滲條件，顯示其與儲層的發育密切相關。現有的研究認為，早期形成的孔隙襯墊綠泥石主要通過抑制硅質膠結，從而起到保護剩余原生粒間孔隙的作用24，2829]。大量的鑄體薄片和掃描電鏡觀察成果顯示：研究區沙溪廟組砂巖中孔隙襯墊綠泥石發育的地方，自生石英發育少，原生孔隙保存較好（圖5a、b、c，圖7g、h，圖14a）；而在孔隙襯墊綠泥石不發育或不連續的地方，可見自生石英以顆粒石英為根基，向孔隙一側生長，占據孔隙空間（圖14a）。沙一段砂巖中自生綠泥石體積分數較高，因此其原生孔隙相對更為發育，進而導致其孔隙結構相對較好，儲層滲透率相對更高（圖6、8）。研究區沙溪廟組砂巖中早期自生綠泥石的存在，除了對原生孔隙起到明顯保護作用外，也是次生孔隙保存的重要原因。顯微鏡下，常見自生綠泥石圍繞長石粒內溶孔和鑄模孔生長的特征，這實際上應該是顆粒溶蝕后的孔隙襯墊綠泥石殘留，這些自生綠泥石的存在能夠抵消一部分上覆壓力，使溶蝕孔隙得到有效保存（圖5d，圖7k，圖14b）。但綠泥石的存在也并非越多越好，在一些綠泥石過度生長的砂巖中，由于其以孔喉充填形式存在，因此，對儲層孔隙無明顯正面影響，甚至導致儲層的滲透性顯著降低。

a. 金淺8井，2 735.66 m，沙一段4號砂組，孔隙襯墊綠泥石不連續，自生石英生長并占據孔隙空間（紅色箭頭），φ=6.23%，K=0.602 ×10-3μm2，單偏光；b. 秋林203H1井，2 241.25 m，沙二段8號砂組，礦物溶蝕形成鑄模孔，見自生綠泥石殘留（紅色箭頭），φ=10.8%，K=0.140 ×10-3μm2，單偏光；c. 金淺7井，1 752.42～1 752.58 m，沙一段4號砂組，過度生長的綠泥石（紅色箭頭）降低儲層滲透率，φ=12.78%，K=0.086 ×10-3μm2，單偏光。

如金淺7井1 752.42～1 752.58 m樣品，過度生長的自生綠泥石占據孔喉，儲層孔隙度雖達12.78%，但滲透率僅為0.086 ×10-3μm2（圖14c），說明過度生長的綠泥石（紅色箭頭）導致儲層滲透率下降明顯。而沙一段砂巖中自生綠泥石體積分數超過12%之后與面孔率無明顯關系，也進一步說明了適量的自生綠泥石體積分數對孔隙保存的重要性（圖15）。

總體來看，研究區沙溪廟組致密砂巖中孔隙襯墊綠泥石對孔隙發育起到了較好的保護作用。面孔率與自生綠泥石體積分數呈較為明顯的正相關關系（圖15），顯示了自生綠泥石的存在對儲層孔隙具正面影響。對比來看，沙一段砂巖中

面孔率與自生綠泥石體積分數相關性明顯較好（圖15b），這可能與沙一段砂巖中孔隙襯墊綠泥石發育較多、薄膜厚度更大、對自生石英的抑制作用更強有關。

3.3多類型、多期次的溶蝕作用是儲層物性改善的重要因素

研究區沙二段和沙一段儲層中，次生孔隙體積分數分別占孔隙總體積分數的50.42%和16.58%

（圖6b）。鑄體薄片觀察表明在部分層段的砂巖中孔隙幾乎完全由次生孔隙組成，這些砂巖往往具有很低的自生綠泥石體積分數，但面孔率仍可達8%以上（圖15a），顯示溶蝕作用是沙溪廟組致密砂巖儲層物性改善的重要因素。

一般認為，溶蝕作用的發育程度主要取決于易溶礦物的含量、酸性流體含量以及溶蝕期儲層的孔滲條件。沙二段相對于沙一段儲層具有明顯較多的長石體積分數（圖4a），這為沙二段砂巖溶蝕作用的發育提供了物質基礎，也是沙二段溶蝕孔隙相對更高的重要原因；區內沙溪廟組不發育烴源巖，其氣源主要來自于深部上三疊統煤系地層，深部流體在通過通源斷層跨層運移過程中，伴隨烴類的運移，深部有機酸也進入沙溪廟組砂巖中37]。沙溪廟組砂巖碳酸鹽膠結物碳同位素也證實了其最重要的溶蝕流體來源為有機酸性流體（圖12）。尤其是沙二段砂巖中碳酸鹽膠結物具有明顯偏負的碳同位素特征（圖12），顯示其有機酸性流體更為活躍，成巖體系相對更為開放，這是沙二段溶蝕作用相對更為發育的另一個重要因素；在長石等碎屑顆粒溶蝕過程中，往往伴隨著自生石英、高嶺石、伊利石等自生礦物的沉淀，如果在溶蝕作用發生時期，儲層本身具備較好的孔滲性，則既有利于溶蝕流體的輸入，也有利于溶蝕產物的移出，帶出溶解形成的新的離子，進而保留更多的溶蝕孔隙。因此，在一定原生孔隙條件下，溶蝕作用疊加的儲層是沙溪廟組最有利的儲層類型。

3.4相對晚期微裂縫的發育有利于儲層滲透性的提高

研究區沙溪廟組砂巖中微裂縫的發育程度相對較低（圖6），但在顯微鏡下，沙一段部分砂巖中仍可見較多的粒緣縫、構造縫等的發育（圖5e、f）。這些裂縫的存在雖不能顯著提高儲層的孔隙度，但在兩個方面為沙溪廟組相對優質儲層的發育提供正面作用：一是明顯改善儲層的滲透性。裂縫相對發育的樣品，儲層孔隙度雖然沒有明顯提高，但可以顯著提高滲透率，改善砂巖的滲流條件，如金淺8井2 736.63 m樣品，微裂縫發育，儲層孔隙度僅為6.46%，但滲透率高達13.900 ×10-3μm2，顯示微裂縫對儲層滲透性改善作用明顯（圖7l）；二是溝通溶蝕流體，形成裂縫伴生溶蝕孔。研究區沙一段部分層段溶蝕孔隙的發育明顯受到裂縫溝通的影響（圖5f，圖7l）。

4結論

1）沙溪廟組致密砂巖以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主。沙二段砂巖長石體積分數相對較高、巖屑體積分數相對較低，沙一段砂巖長石體積分數相對較低，而具有較高的巖屑體積分數。沙二段以變質巖巖屑為主，占巖屑體積分數的55%，其次為沉積巖巖屑，沙一段則以巖漿巖巖屑為主，占巖屑體積分數的43%，其次為變質巖巖屑。

2）沙溪廟組儲層孔隙類型以原生孔為主，長石溶蝕孔為輔，發育少量的濁沸石溶孔和方解石膠結物溶孔，沙一段具有相對更高比例的原生孔和裂隙孔。

3）沙二段儲層孔隙度主要分布在8.00%～14.00%之間，孔隙度大于12%的樣品占總樣品數的38.00%，滲透率大于1×10-3 μm2的樣品占總樣品數的25.25%。沙一段儲層孔隙度主要分布在8.00%～12.00%之間，孔隙度大于12%的樣品僅占總樣品數的3.09%，滲透率主要分布在（0.100～10.000）×10-3 μm2之間，滲透率大于1 ×10-3 μm2的樣品占總樣品數的41.22%。

總體顯示沙二段儲層孔隙度發育較好，而沙一段儲層滲透性更佳，說明沙一段儲層孔隙結構相對較好。

4）建立了沙溪廟組致密砂巖儲層成因模式。沙二、沙一段砂巖巖礦組合的差異、沉積環境的不同、烴源體系以及成巖系統的開放程度是導致其成巖作用差異的主要原因。巖礦組合為成巖作用的演化提供物質基礎，烴源體系決定溶蝕作用的發育強度，并為砂巖中主要自生礦物的沉淀提供必要的離子來源；成巖系統的開放程度則決定了體系內外離子的帶進帶出，進而影響了溶蝕作用和相應成巖產物的沉淀。

5）高能沉積環境、早期保持性成巖作用、多期次的溶蝕作用以及局部裂縫的發育改造，是研究區沙溪廟組相對優質儲層發育的主要機制。

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