Sedimentary characteristics of the upper part of the fourth member of Leikoupo Formation of Middle Triassic in western Sichuan Basin
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摘要: 利用野外露头、钻井岩心、测井、岩石薄片以及碳氧同位素等资料，对川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积特征与沉积模式进行系统分析，明确储层发育有利沉积相带。川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积时期主要为局限—蒸发台地潮坪沉积环境，发育膏云坪、（藻）云坪、（藻）云灰坪、（藻）灰云坪、（藻）砂屑滩、（藻）灰坪、砂屑滩等沉积微相。通过沉积模式的建立，认为川西地区雷四段上亚段沉积时受滩/岛的阻隔及干旱气候条件等因素影响，海水补给受限，在强蒸发作用下海水逐渐咸化，形成高盐度的沉积环境，有利于大规模白云岩化；川西地区地势平坦、水体浅、能量低，多期频繁的暴露引起了大气水淋滤溶蚀作用；藻类广泛发育，藻类活动所形成的碳酸盐岩类型多样，主要有藻叠层白云岩、藻凝块白云岩、藻纹层白云岩和藻砂屑白云岩等。综合分析认为，川西大部分地区在该时期为潮间带（藻）云坪微相沉积，有利于准同生期暴露并接受大气水淋滤溶蚀，是孔隙型储层发育的有利区带。Abstract: Based on the data of outcrop, drilling core, logging, rock thin section and carbon and oxygen isotope test, this paper carried out systematic analysis for characteristics and model of sedimentary of the upper part of the fourth member of Leikoupo Formation in western Sichuan Basin, favorable sedimentary facies for the development of reservoir were proposed. Results showed that in the sedimentary period of the upper part of the fourth member of the Middle Triassic Leikoupo Formation, the western Sichuan Basin was in the sedimentary environment of tidal flat within restricted and evaporative platform. The sedimentary microfacies were gypseous-dolomite flat, (algae)-dolomite flat, (algae)-dolomite-lime flat, (algae)-lime-dolomite flat, (algae) intraclast beach, (algae)-lime flat, intraclast beach etc. According to the establishment of the sedimentary model, due to the barrier of beach/island and the influence of arid climate conditions, the seawater supply was limited during the deposition of the upper submember of the fourth member of Leikoupo Formation in the western Sichuan Basin, which formed a high salinity sedimentary environment by strong evaporation and was good for large-scale dolomization. Flat terrain, shallow water, low energy, and the frequent exposure of multiple periods caused atmospheric water leaching and dissolution in the western Sichuan region. Algae were widely developed, which formed diverse carbonatite by algal activities, including algal stromatolite dolomite, algal clot dolomite, algal lamina dolomite and algal arene dolomite. By comprehensive analysis, for most part of the western Sichuan Basin, it was in the intertidal zone (algae)-dolomite flat sedimentary area, which was favorable for the penecontemporaneous exposure to atmospheric water leaching and dissolution, and was a favorable developing zone for porous-type reservoir.
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1. 研究现状
目前我国正大力开发非常规油气，页岩油气作为其重要组成部分勘探潜力巨大。四川盆地侏罗系陆相细粒沉积岩分布范围较广，页岩油气资源丰富，但目前四川盆地页岩油气的勘探研究主要集中于海相地层[1-4]，针对陆相地层的研究相对较少。然而，陆相页岩层系实现页岩油气工业开发的潜力同样巨大，是海相页岩油气重要的资源接替领域之一。相关学者研究发现，陆相细粒沉积岩储层的矿物组分、沉积构造与储层特征等相当复杂，储集性受岩相类型影响明显，因此对陆相细粒沉积岩储层的岩相类型开展精细划分研究，有助于分析其沉积过程和沉积环境、精细刻画细粒沉积岩储层特征，对于提高细粒沉积油气田的勘探与生产效益都具有重要意义[5-7]。
经过60多年的勘探实践，四川盆地累计钻探侏罗系专层井约1 200口。侏罗系发育下统自流井组大安寨段、东岳庙段和中统千佛崖组(凉高山组)3套优质暗色泥页岩，前期研究大多围绕自流井组大安寨段和东岳庙段展开[8-10]，而有关千佛崖组岩相的研究工作尚处于起步阶段，且不同学者的观点存在差异[11-13]。
李进等[11]依照矿物成分、TOC含量及层理构造3种参数，将川北普光地区千佛崖组一段的细粒沉积岩划分成硅质泥岩或粉砂岩、混合质泥岩、黏土质泥岩和钙质泥岩4类岩相，并认为有机孔比无机孔对储集空间的贡献更大。王学军等[12]基于矿物组分及页理缝发育情况，将川北普陆页1井千佛崖组一段的细粒沉积岩划分成12种岩相类型，并认为纹层状长英质黏土岩是有利岩相；储集空间类型主要以顺层微裂缝、有机质收缩缝和有机孔为主，其中顺层微裂缝和页理缝等的发育大大改善了该地区细粒沉积岩的储集空间并提高了渗流能力。刘忠宝等[6]通过“全岩矿物分区+TOC分级+矿物结构与沉积构造校正及完善”的岩相划分方案，将四川盆地中下侏罗统陆相细粒沉积岩层系划分出2类15种细粒沉积岩岩相类型，并研究了不同尺度下的岩相组合特征。郭旭升等[13]指出富有机质泥岩是元坝地区千佛崖组有利储层岩相类型，发育以黏土矿物晶间孔为主的无机孔，具孔隙度高、泥地比高、有机碳含量高及含油气性好的特点，而灰岩及砂岩夹层的物性相对较差。尽管前人在四川盆地中下侏罗统细粒沉积岩岩相与储集性方面取得了一定研究成果，但千佛崖组二段(以下简称千二段)陆相细粒沉积岩岩相划分与基本特征方面的研究还十分匮乏，对于细粒沉积岩储层储集物性与储集空间类型的研究仍有待进一步深入。
随着川北地区千佛崖组油气勘探力度的不断加大，元坝地区的多口探井在千佛崖组细粒沉积岩中均钻遇了良好的油气显示，指示该地区千佛崖组细粒沉积岩油气开发潜力巨大。基于此，本文以川北元坝地区千二段细粒沉积岩储层为研究对象，对YY2、YY3等5口典型井累计厚度约135 m的岩心进行了详细观察描述，取样并磨制了144块细粒沉积岩岩石薄片在光学显微镜下进行鉴定，结合76块全岩样品的X衍射测试、99块样品的有机碳含量测试，查明千二段细粒沉积岩的矿物组成、有机质含量、显微结构、沉积构造等沉积学特征，采用“有机质丰度+沉积构造+岩石类型”的岩相划分方案，对千二段岩相类型进行了精细划分并阐述了主要岩相类型特征；借助扫描电镜观察等测试分析技术手段，探讨了研究区细粒沉积岩主要岩相类型的储集空间和物性特征，并简要分析了其储集性能，明确了有利岩相类型和储集层段。本文研究成果一方面可以直接应用于元坝地区千二段细粒沉积油气的勘探与开发，为该地区油气的增储上产服务；另一方面也为四川盆地侏罗系其他陆相细粒沉积储层的研究提供借鉴和对比，为全面掌握四川盆地侏罗系陆相细粒沉积储层特征提供基础数据，助力推进四川盆地侏罗系非常规油气勘探开发的进程。
2. 区域地质背景
四川盆地区域构造上位于扬子准地台的西北缘，是一个多旋回叠合盆地，经历了早古生代克拉通拗陷、晚古生代克拉通裂陷和中—新生代前陆拗陷多个演化阶段，龙门山、米仓山、大巴山等高山围绕在盆地边缘[14]。研究区位于四川盆地北部，面积约3 200 km2，连接四川省阆中、苍溪、平昌、剑阁及巴中5个县市，构造位置上处于川北坳陷与川中隆起过渡的斜坡部位，北部与通南巴背斜构造带相接，东部与通江凹陷构造相邻，南部与川中低缓构造带相连(图 1)。中三叠世末印支运动时期，四川盆地整体抬升，海水退去，开始由海相沉积变为陆相沉积，四川盆地逐渐演化形成早侏罗世巨大的陆相湖盆。
图 1 四川盆地元坝地区构造位置及元页3井千佛崖组二段地层岩性柱状图据参考文献[15]修改。Figure 1. Structure location of Yuanba area in Sichuan Basin and stratum lithology column of second member of Qianfoya Formation of well YY3该时期的侏罗系主要为内陆浅湖—半深湖相沉积，自下而上发育自流井组和千佛崖组(凉高山组)、沙溪庙组、遂宁组和蓬莱镇组[8, 15]。根据沉积旋回特征，千佛崖组从老到新可分为三段，即千一段、千二段和千三段，其中千二段自下而上又可细分为3个小层(图 1)。千佛崖组整体经历了完整的湖进和湖退过程，其中在千二段沉积早期水体达到最深，发育了最大湖泛面，主要为缺氧的还原性沉积环境，沉积了深灰色、灰黑色泥页岩，夹灰色细砂岩—粉砂岩、黏土质粉砂岩，局部发育灰岩及灰质砂岩，有机质含量较高[16]。
3. 岩相划分依据
3.1 物质组成
细粒沉积岩主要是由粒径小于62.5 μm的颗粒组成的一类沉积岩石类型[13]，矿物组分主要为黏土矿物、碳酸盐矿物和石英、长石等其他碎屑矿物。细粒沉积岩的矿物组分不仅是确定岩石类型的关键，还能反映岩石形成时的沉积环境[17-18]。通过对YY2、YY3、YB221、YL173、YL175等5口井千二段的144块细粒沉积岩岩石薄片鉴定(表 1)，并对76块样品进行XRD全岩分析，显示本区千二段细粒沉积岩的主要物质组成为陆源碎屑矿物、黏土矿物、碳酸盐矿物及有机质等。
表 1 四川盆地元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩主要矿物质量分数Table 1. Contents of main substances of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin% 物质组分 含量区间 平均值 黏土矿物 29~66.6 50.3 伊蒙混层 18~54 42.6 伊利石 15~43 33.7 绿泥石 11~26 17.4 高岭石 2~35 6.4 石英 11.4~57.4 37.4 斜长石 2.3~22.2 6.5 钾长石 0.1~0.5 0.2 方解石 0~17.8 1.6 白云石 0.1~2.5 0.6 菱铁矿 0.3~3.1 0.9 黄铁矿 0.1~4.2 0.8 有机质 0.4~3.1 1.6 3.1.1 黏土矿物
黏土矿物含量介于29%~66.6%，平均值为50.3%。各种黏土矿物的占比详见表 1，含量由高到低分别为伊蒙混层、伊利石、绿泥石、高岭石。显微镜下，黏土矿物表面较为污浊，呈土褐色，多以团块状、纹层状及条带状等分布，有黑色碳质混入物(图 2a)，黏土矿物常与有机质混合黏结，形成有机质—黏土矿物絮凝体[19](图 2b)。电镜下见伊蒙混层具蜂窝状结构，伊利石、绿泥石和高岭石集合体多呈团窝状和叠片状(图 2c-d)。上述特征表明，本区黏土矿物来自于陆源输入，以悬浮沉降和絮凝沉淀为主要沉积方式[20]。
图 2 四川盆地元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩主要物质组分特征a.碳质撕裂屑，YY3井，3 541.4 m，10×5(-)，普通薄片；b.有机质与黏土矿物混合形成有机质—黏土纹层，YY3井，3 551 m，10×5(-)，普通薄片；c.伊蒙混层，YY2井，3 750.7 m，600×；d.高岭石，YY3井，3 509.6 m，600×；e.石英颗粒散落分布，YY2井，3 732.1 m, 10×10(+)，普通薄片；f.介壳边缘及内部方解石被硅质交代，YY3井，3 541.4 m，10×5(-)，普通薄片；g.石英晶体，YY3井，3 570.9 m，1 000×；h.长石，YY3井，3 509.6 m，5 000×；i.长石聚片双晶，YY2井，3 732 m，10×10(+)，普通薄片；j.黄铁矿，YY3井，3 521.4 m，10×5(反射光)，普通薄片；k.方解石，YY2井，3 769 m，550×；l.镜质体，YY3井，3 518.3 m，3 500×；m.长条状有机质，YY3井，3 548.2 m，20 000×；n.不规则碎块状有机质，YY3井，3 518.3 m，3 500×；o.颗粒状有机质，3 538.7 m，2 000×；p.黄铁矿，YY2井，3 739 m，20 000×。Figure 2. Characteristics of main components of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin3.1.2 石英
石英含量在11.4%~57.4%之间，平均值为37.4%。主要来自于母岩的风化产物，大小介于10~50 μm之间，呈次圆状—次棱角状，部分呈棱角状，有集中成纹层状、团块状、透镜状分布和零星散落分布在黏土矿物之间等多种产出状态(图 2e)。此外，还发育少量自生石英，主要以团块状分布，多以交代方解石矿物的形式分布在瓣鳃类生物介壳化石内部和边缘(图 2f)，并具有晶体大小由边缘(平均为21.4 μm)向内逐渐增大(平均为61.6 μm)的特征。扫描电镜下见石英颗粒呈自形晶—半自形晶(图 2g)。
3.1.3 长石
长石主要为斜长石，少量为钾长石，主要集中于岩屑粉砂岩中，呈棱角状零星分布，部分长石因压实作用而断裂，分析应为陆源输入碎屑。单偏光镜下，有的长石颗粒表面干净，有的则因绢云母化而表面浑浊；正交偏光镜下则可见具板状或柱状晶形的正长石碎屑，发育解理及双晶，其中微斜长石的格子双晶、斜长石细而密的聚片双晶等均清晰可见。扫描电镜下，长石呈板状晶形，表面见轻微溶蚀(图 2h-i)。
3.1.4 方解石
方解石含量介于0.1%~17.8%，平均值为1.62%。来源于介壳生物碎屑，偏光显微镜下，方解石自形轮廓少见，大多呈粒状，组成介壳生物骨骼。电镜下可见菱形、方形的方解石晶粒(图 2k)。
3.1.5 有机质
有机质含量介于0.4%~3.1%，平均值为1.6%。本区干酪根类型以Ⅱ2型为主，Ⅲ型次之[9]。有机质以镜质体和固体沥青为主(图 2l)，见少量丝质体。有机质多与黏土矿物混合形成黏结絮凝体，该絮凝体常与其他组分间互沉积，形成连续或断续的纹层或条带(图 2b)。部分有机质呈长条状、不规则碎块状或颗粒状等零星分布在黏土矿物或陆源碎屑矿物中(图 2m-o)，指示其陆源有机质来源。
除了上述几种主要的物质组分外，研究区细粒沉积岩中还可见少量云母、黄铁矿、菱铁矿等矿物(图 2j，p)。
3.2 沉积构造
元坝地区千二段沉积时期为浅湖—半深湖环境[18]，细粒沉积岩的沉积构造丰富多样，通过岩心和薄片观察识别出3种基本沉积构造，分别为块状构造(厚度≥2.5 cm)、纹层状构造(厚度＜1 mm)[21-22]和条带状构造(1 mm≤厚度＜2.5 cm)。此外，还可见少量粒序构造(正粒序、逆粒序和逆—正粒序构造)、冲刷构造和生物扰动构造等沉积构造，粒序构造和冲刷构造常见于单个纹层、条带内部或它们之间，生物扰动构造常破坏其他原生沉积构造。
3.2.1 块状构造
块状构造主要特征是岩石垂向上无矿物组成、颜色和粒度上的明显变化，多由沉积物快速堆积而成，整体呈均质(图 3a)。微观表现为黏土矿物和粉砂级碎屑矿物均匀分布，还可见少量生屑(图 3b)。此外，研究区还普遍发育由强烈的生物扰动作用(多为生物钻孔)对原生沉积构造进行改造或破坏而形成的块状构造(图 3c)。块状构造多发育在黏土岩、含粉砂黏土岩、含黏土粉砂岩和粉砂岩等岩性中，是研究区细粒沉积岩中最常见的沉积构造之一，在整个千二段均有分布，YY2井内单个块状构造厚度最大可达0.5 m。
图 3 四川盆地元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩沉积构造特征a.块状构造，YY3井，3 535.2~3 535.3 m；b.生物介壳碎屑，YY3井，3 558.6 m，10×1(－)，定向薄片；c.块状构造内见生物扰动作用，YB221井，3 555.7 m，10×10(－)，普通薄片；d.纹层状构造，YY3井，3 561.1~3 561.3 m；e.平直细密的纹层，YY2井，3 726.4 m，10×1(－)，普通薄片；f.波状黏土纹层，YY3井，3 527.4 m，10×1(－)，普通薄片；g.条带状构造，YY2井，3 537.7~3 737.9 m；h.条带内见逆粒序，YY2井，3 772.1 m，10×1(－)，定向薄片；i.粉砂质黏土条带内见生物扰动构造及正粒序构造，YY3，3 570.1 m，10×1(－)，定向薄片。Figure 3. Characteristics of sedimentary structures of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin3.2.2 纹层状构造
纹层状构造表现为矿物成分、颜色等在岩石垂向上的频繁变化。由于垂向上相互叠置的纹层中矿物成分或有机质含量的不同，导致在岩心上表现为毫米或微米级的颜色深浅不一的纹层交替出现(图 3d)。研究区千二段纹层可按照矿物成分及含量分为黏土纹层、含粉砂黏土纹层、黏土质粉砂纹层及粉砂纹层4种。黏土纹层与含粉砂黏土纹层中黏土矿物为主要成分，后者含少量粉砂级的长英质碎屑矿物；黏土纹层单层厚度为0.10~0.60 mm，含粉砂纹层单层厚度在0.10~0.90 mm左右。黏土质粉砂纹层与粉砂纹层中粉砂级的长英质碎屑矿物占主体，有时纹层内部可见粒序构造；黏土质粉砂纹层单层厚度为0.08~0.25 mm，粉砂纹层单层厚度为0.05~0.30 mm。从形态上又可以区分出平直纹层(图 3e)和波状纹层(图 3f)2种。平直纹层形态水平、厚度均一，主要形成于气候温暖湿润、水体较深的低能环境中，在平静的湖泊水体中，水动力条件稳定，悬浮的细粒物质可以按照一定顺序以较慢速率均匀地沉积在湖底；波状纹层多为连续或断续的波状起伏形态，单层厚度不均一，常指示水体较为动荡、水深较浅的沉积环境。纹层之间为渐变或突变接触，突变界面多呈平直状，也见冲刷面。纹层状构造主要发育于含粉砂黏土岩、黏土质粉砂岩等岩性中，在YY3井千二段的底部和中上部普遍发育，连续发育厚度最大可达0.4 m；在YY2井千二段内均有发育，连续发育厚度最大可达0.6 m。
3.2.3 条带状构造
条带状构造岩心上表现为明暗相间的条带平行叠置(图 3g)，根据矿物成分的不同可分为粉砂条带、黏土条带、含粉砂黏土条带、粉砂质黏土条带4种。粉砂条带主要成分为长英质矿物，分选和磨圆性较差，多呈波状或透镜状，部分粉砂条带底部可见冲刷面；黏土条带主要由黏土矿物结合有机质富集成层，有机质含量高而颜色较深，厚度较薄；含粉砂黏土条带与粉砂质黏土条带主要成分均为黏土矿物与长英质矿物混合分布，后者长英质矿物含量更高，条带内部可见矿物粒度向上变粗的逆粒序、粒度向上变细的正粒序(图 3h-i)、均一结构及多个微米级纹层的组合结构等。大部分条带形态为波状，少数为水平状，粗细不均，条带间多为突变接触。该构造发育在含粉砂黏土岩和粉砂质黏土岩等岩性中，在YY3井千二段的中下部和YY2井千二段的中上部广泛发育，连续厚度最大可达2.4 m。
4. 岩相类型与特征
4.1 岩相划分方案
针对细粒沉积岩的岩石类型划分，本文选择了三端元分类方法，即以黏土矿物、碳酸盐矿物和长英质矿物作为三端元确定岩石大类[23-24]，再加上沉积构造和总有机碳(TOC)含量参数，可以在宏观和微观角度上完善岩相类型划分与命名方案[25]。
首先根据细粒沉积岩粒度，以3.9 μm为界限进一步区分为粉砂级矿物(粒度介于3.9~62.5 μm)和泥级矿物(粒度小于3.9 μm)。在研究区，千二段粉砂级矿物主要为长英质碎屑矿物，泥级矿物都是黏土矿物。据此，依据矿物成分及含量，以50% 为界限确定岩石主名，即当矿物组分含量大于50%时命名为“XX岩”，可以划分出黏土岩和粉砂岩2种岩石大类；当矿物组分含量大于等于25%但小于50%时，定义为“XX质”作为主名前缀；当某种矿物组分含量大于10%且小于25%时，定义为“含XX”，写在最前面；当三类矿物组分含量都未超过50%时命名为混积岩[26]；而当矿物成分含量小于10%时则一般不参与定名。其次，根据沉积构造对主要岩性类别进行再细分，研究区细粒沉积岩主要发育3种沉积构造，即块状构造、纹层状构造和条带状构造，命名时将沉积构造类型置于岩性名称之前。最后，有机质含量作为评价页岩油气勘探潜力的重要依据，能够更加直观、准确地体现不同岩相有机质丰度的差异，因此须将TOC含量纳入岩相类型划分的参数。然而不同研究区、研究层位变化差异大，不同沉积环境条件下有机质的生烃能力也不一致，所以在划分岩相类型时，各个学者选取的有机质含量界限具有差异性[6, 27]。由于研究区陆相地层TOC含量较海相地层偏低，结合四川盆地元坝地区现有生产井页岩气开发成果并参考有机碳含量测试结果，本文取值1.0%和1.5%作为TOC分级界限，分别定义为贫有机质[ω(TOC)＜1.0%]、含有机质[1.0%≤ω(TOC)＜1.5%]和富有机质[ω(TOC)≥1.5%]，作为岩相名称前缀。基于元坝地区YY2、YY3、YB221等5口井千二段135 m的细粒沉积岩岩心观察、144块岩石薄片鉴定结果，再结合X射线衍射(XRD)分析及总有机碳分析资料，按照“有机质丰度+沉积构造+岩性”的划分与命名方案，对岩相类型进行了精细划分和命名(图 4)，将千二段细粒沉积岩划分出黏土岩和粉砂岩2种岩石类型，共15种岩相类型(表 2)。
图 4 四川盆地元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩岩相划分方案据参考文献[24]修改。
Ⅰ.黏土岩；Ⅱ.含砂/粉砂黏土岩；Ⅲ.含灰/云黏土岩；Ⅳ.砂/粉砂质黏土岩；Ⅴ.灰/云质黏土岩；Ⅵ.砂岩/粉砂岩；Ⅶ.含黏土砂岩/粉砂岩；Ⅷ.含灰/云砂岩/粉砂岩；Ⅸ.黏土质砂岩/粉砂岩；Ⅹ.灰/云质砂岩/粉砂岩；Ⅺ.灰岩/云岩；Ⅻ.含黏土灰岩/云岩；ⅩⅢ.含砂/粉砂灰岩/云岩；ⅩⅣ.黏土质灰岩/云岩；ⅩⅤ.砂/粉砂质灰岩/云岩。Figure 4. Lithofacies division scheme of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin表 2 四川盆地元坝地区千二段细粒沉积岩岩相类型划分Table 2. Lithofacies division of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin岩石类型 矿物组分 沉积构造 ω(TOC)/% 岩相综合命名 薄片数量/块 占比/% 黏土岩 黏土矿物含量大于50% 块状构造 ≥1.5 富有机质块状黏土岩 17 11.8 1~＜1.5 含有机质块状黏土岩 3 2.1 纹层状构造 ≥1.5 富有机质纹层状黏土岩 4 2.8 长英质矿物含量介于10%~25%之间，黏土矿物含量大于50% 块状构造 ≥1.5 富有机质块状含粉砂黏土岩 20 13.9 ＜1.0 贫有机质块状含粉砂黏土岩 6 4.2 纹层状构造 ≥1.5 富有机质纹层状含粉砂黏土岩 15 10.4 条带状构造 ≥1.5 富有机质条带状含粉砂黏土岩 12 8.3 长英质矿物含量介于25%~50%之间，黏土矿物含量大于50% 块状构造 ≥1.5 富有机质块状粉砂质黏土岩 14 9.7 1~＜1.5 含有机质块状粉砂质黏土岩 9 6.3 ＜1.0 贫有机质块状粉砂质黏土岩 6 4.2 纹层状构造 ≥1.5 富有机质纹层状粉砂质黏土岩 15 10.4 1~＜1.5 含有机质纹层状粉砂质黏土岩 4 2.8 ＜1.0 贫有机质纹层状粉砂质黏土岩 4 2.8 粉砂岩 黏土矿物含量介于25%~50%之间，长英质矿物含量大于50% 条带状构造 ＜1.0 贫有机质条带状黏土质粉砂岩 7 4.9 长英质矿物含量大于50% 块状构造 ＜1.0 贫有机质块状粉砂岩 8 5.5 以YY2井和YY3井2口关键井为例，在岩心观察与描述的基础上，系统选取千二段岩心岩石薄片144块进行鉴定，确定各岩石薄片的岩相类型，并统计各岩相的占比。YY2井和YY3井千二段厚度合计113 m，平均取样间隔为0.8 m(图 5，表 2)。可以看出主要发育6种岩相类型，分别是富有机质块状含粉砂黏土岩(13.9%)、富有机质块状黏土岩(11.8%)、富有机质纹层状粉砂质黏土岩(10.4%)、富有机质块状粉砂质黏土岩(9.7%)、富有机质纹层状含粉砂黏土岩(10.4%)、富有机质条带状含粉砂黏土岩(8.3%)。这6种岩相的累积厚度76 m左右，约占千二段地层厚度的67%。
图 5 四川盆地元坝地区YY3井(a)和YY2井(b)千佛崖组二段岩相类型划分1.富有机质块状黏土岩岩相；2.富有机质块状含粉砂黏土岩岩相；3.富有机质纹层状含粉砂黏土岩岩相；4.富有机质条带状含粉砂黏土岩岩相；5.富有机质块状粉砂质黏土岩岩相；6.富有机质纹层状粉砂质黏土岩岩相；7.含有机质块状粉砂质黏土岩岩相；8.贫有机质条带状黏土质粉砂岩岩相；9.贫有机质块状粉砂质黏土岩岩相；10.贫有机质纹层状粉砂质黏土岩岩相；11.贫有机质块状含粉砂黏土岩岩相；12.贫有机质块状粉砂岩岩相；13.富有机质纹层状黏土岩岩相；14. 含有机质纹层状粉砂质黏土岩相；15.含有机质块状黏土岩岩相；16.取样位置；17.灰黑色粉砂质黏土岩；18.灰色粉砂质黏土岩；19.浅灰色粉砂质黏土岩；20.灰黑色含粉砂黏土岩；21.灰色含粉砂黏土岩；22.灰黑色黏土岩；23.灰色粉砂岩；24.浅灰色粉砂岩；25.灰色黏土质粉砂岩；26.浅灰色黏土质粉砂岩。Figure 5. Lithofacies division of second member of Qianfoya Formation of wells YY3(a) and YY2(b) in Yuanba area, Sichuan Basin4.2 主要岩相特征
4.2.1 富有机质块状黏土岩
灰黑色或黑色，整体为均匀的块状构造(图 6a)，微观结构呈蜂窝状。主要矿物成分为黏土矿物，含量约64.6%，长英质矿物含量9.8%，有机质含量平均值约为2.6%，另有少量石英、片状云母及黄铁矿等(图 6b-c)。黏土矿物以伊蒙混层为主，呈极细小的鳞片状或纤维状，具有一定的定向性，发育片状晶间孔(图 6d)；有机质吸附于黏土矿物中，与黏土矿物紧密结合形成复合体。该岩相主要分布于千二段③小层的顶部及底部。
图 6 四川盆地元坝地区千佛崖组二段主要岩相类型及特征a.富有机质块状黏土岩，YY3井，3 570.4~3 570.5 m；b.内部物质均匀，富有机质块状黏土岩，YY3井，3 516.3 m，10×1(－)，普通薄片；c.见煤球状黄铁矿，富有机质块状黏土岩，YY3井，3 541.4 m，10×10(－)，普通薄片；d.鳞片状黏土矿物定向排列，富有机质块状黏土岩，YY2井，3 769.9 m，15 000×；e.富有机质块状含粉砂黏土岩，YY2井，3 571.8~3571.9 m；f.黏土基质中长英质矿物颗粒较多，富有机质块状含粉砂黏土岩，YY3井，3 518.3 m，10×5(－)，普通薄片；g.石英颗粒分选较好，富有机质块状含粉砂黏土岩，YY3井，3 566.4 m，10×10(－)，普通薄片；h.石英等颗粒散布于黏土矿物中，富有机质块状含粉砂黏土岩，YY2井，3 745.8 m，500×；i.富有机质纹层状含粉砂黏土岩，YY3井，3 565.5~3 565.8 m；j.波状粉砂纹层与黏土纹层互层，富有机质纹层状含粉砂黏土岩，YY3井，3 551.1 m，10×1(－)，普通薄片；k.平直状黏土质粉砂纹层与黏土纹层互层，富有机质纹层状含粉砂黏土岩，YY3井，3 563.5 m，10×1(－)，普通薄片；l.纹层连续或断续分布，富有机质纹层状含粉砂黏土岩，YY3井，3 559.6 m，500×；m.富有机质条带状含粉砂黏土岩，YY3井，3 551.1~3 551.3 m；n.黏土条带—黏土质粉砂条带组合，富有机质条带状含粉砂黏土岩，YY2井，3 758.7 m，10×1(－)，普通薄片；o.条带内部见多期粒序构造，富有机质条带状含粉砂黏土岩，YY2井，3 760.8 m，10×1(－)，定向薄片；p.黏土条带内发育少量矿物颗粒，黏土矿物弯曲变形，富有机质条带状含粉砂黏土岩，YY2井，3 760.8 m，3 000×；q.富有机质块状粉砂质黏土岩，YY3井，3 571.6~3 571.8 m；r. 较多碎屑矿物均匀分布，富有机质块状粉砂质黏土岩，YY3井，3 545.4 m，10×1(－)，普通薄片；s.矿物颗粒分选性一般，富有机质块状粉砂质黏土岩，YY3井，3 507.3 m，10×5(+)，普通薄片；t.大量碎屑矿物分布于黏土矿物中，富有机质块状粉砂质黏土岩，YY3井，3 545.6 m，500×；u.富有机质纹层状粉砂质黏土岩，YY3井，3 561.1~3 561.3 m；v.黏土纹层与粉砂纹层互层，富有机质纹层状粉砂质黏土岩，YY3井，3 524.8 m，10×1(－)，普通薄片；w.含粉砂黏土纹层与黏土质粉砂纹层互层，富有机质纹层状粉砂质黏土岩，YY3井，3 565.1 m，10×1(－)，普通薄片；x.不规则状镜质体，富有机质纹层状粉砂质黏土岩，YY3井，3 561.7 m，10 000×。Figure 6. Main lithofacies types and characteristics of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin4.2.2 富有机质块状含粉砂黏土岩
深灰色或灰黑色，块状构造(图 6e)，微观结构呈片状，矿物组分以黏土矿物为主，含量约59.5%，以伊蒙混层、伊利石为主，绿泥石次之(图 6f)；长英质碎屑矿物含量16.5%，矿物类型相对单一，以石英颗粒为主，零星分布于黏土矿物中，呈次圆状，分选性较好(图 6g-h)；有机质含量平均值约为2.6%，多与黏土矿物相互结合，以有机黏土复合体的形式存在，少量镜质体碎屑呈不规则状，零散分布；主要分布于千二段②小层的顶部。
4.2.3 富有机质纹层状含粉砂黏土岩
灰色或灰黑色，结构呈片状，主要组成矿物为黏土矿物，含量为58.2%，长英质矿物含量约14.6%，有机质含量平均值约为2.6%，有机质显微组分主要为固体沥青，部分有机质顺层富集产出，与黏土矿物结合形成深色富有机质的黏土纹层，少数固体沥青呈无规则形状，零散或均匀地分布在岩石中。该类岩相有黏土纹层—粉砂纹层、黏土纹层—黏土质粉砂纹层2种组合形式(图 6i)。在黏土纹层—粉砂纹层组合形式中，纹层多数为波状纹层，少数呈平直状，纹层之间多为突变接触，黏土纹层厚度0.10~0.30 mm，平均厚约0.25 mm，粉砂纹层厚度0.05~0.15 mm，平均厚为0.10 mm，局部呈透镜状不连续分布(图 6j)；部分粉砂纹层中可见生物扰动构造错断、破坏纹层。在黏土纹层—黏土质粉砂纹层组合形式中，以平直纹层为主，纹层之间界线模糊(图 6k)，黏土质粉砂纹层内部可见正粒序，厚度为0.10~0.50 mm，平均厚约0.20 mm；黏土纹层中发育微裂缝(图 6l)。该岩相主要分布于千二段①小层的顶部及③小层的下部。
4.2.4 富有机质条带状含粉砂黏土岩
灰色或灰黑色，为片状结构，主要组成成分为黏土矿物(图 6m)，含量为53.7%，长英质矿物含量为15.6%，有机质含量平均值约为2.3%；有机质显微组分主要为镜质体，颜色较深，表现为宽窄不等的条状或块状，无规则分布于岩石中。条带组合形式主要为黏土条带—黏土质粉砂条带，条带呈水平状和波状，条带间以渐变接触为主(图 6n)。黏土条带厚度为2.30~3.80 mm，平均厚度约3 mm；黏土条带主要由伊蒙混层组成，在条带渐变接触区域可见石英、长石等碎屑颗粒零星分布于黏土矿物中。黏土质粉砂条带厚1~2.30 mm，平均厚约1.50 mm，部分黏土质粉砂条带内可见多个颗粒向上变细的正粒序构造(图 6o-p)，局部见粉砂呈团块状分布。该岩相主要分布于千二段②下层的下部。
4.2.5 富有机质块状粉砂质黏土岩
呈灰色或深灰色，微观结构为板柱状结构，主要矿物组成为黏土矿物，含量54.8%，粉砂级碎屑矿物含量28.8%，有机质含量平均值在2.4%左右(图 6q)；有机质显微组分主要为镜质体和少量固体沥青，局部富集成斑块状或不规则状，以分散颗粒形式存在于黏土基质中。黏土基质成分主要为伊蒙混层和伊利石；矿物类型较丰富，可见石英、长石、方解石等在黏土矿物中离散分布，呈次棱角—次圆状，分选性一般(图 6r-t)。该岩相主要分布于千二段的中部和底部。
4.2.6 富有机质纹层状粉砂质黏土岩
灰色或深灰色，呈板柱状结构，主要矿物组成为黏土矿物，含量超过53.6%，粉砂级长英质矿物含量为33.4%，有机质含量平均值约为2.2%(图 6u)；有机质显微组分主要为固体沥青和镜质体，固体沥青多分布于矿物颗粒间或内部，赋存形态与充填孔隙空间有关，镜质体轮廓较为清晰，呈弯曲条状、团块状等(图 6x)，局部见有机质顺纹层分布。该岩相有黏土纹层—粉砂纹层和含粉砂黏土纹层—黏土质粉砂纹层2种组合形式。在黏土纹层—粉砂纹层组合形式中，纹层较平直，边界清晰(图 6v)，黏土纹层厚度0.10~0.50 mm，平均厚度约0.25 mm，粉砂纹层厚度0.05~0.30 mm，平均厚约0.20 mm；部分粉砂纹层底部发育冲刷面，冲刷面之上发育粒序构造。在含粉砂黏土纹层—黏土质粉砂纹层组合形式中，含粉砂黏土纹层厚度0.12~0.90 mm，平均约0.30 mm，含粉砂黏土纹层内见裂缝发育，纹层间边界较模糊(图 6w)；黏土质粉砂纹层厚度为0.08~0.25 mm，平均约0.15 mm，纹层内部可见石英、长石、云母、球粒状黄铁矿等与黏土矿物均匀混合分布。该岩相主要分布于千二段的中下部。
5. 储集性分析
5.1 千二段细粒沉积岩储层储集空间类型
本文主要根据岩心观察、岩石薄片鉴定以及扫描电镜分析，识别出元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩中发育多种储集空间类型，包括晶间孔、溶蚀孔、有机质孔、黏土矿物层间缝、层理缝、铸模孔、粒缘缝及残余粒间孔等，其中晶间孔、溶蚀孔、有机质孔、黏土矿物层间缝及层理缝是5种主要发育的储集空间类型(表 3)。
表 3 四川盆地元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩储集空间类型及特征Table 3. Types and characteristics of reservoir space of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin储集空间类型 孔径 形态特征 无机孔 晶间孔 40~774 nm，大者几微米 片状、平行线状及多边形 溶蚀孔 30~500 nm 圆形、菱形等不规则形 有机孔 有机质孔 0.5~45 nm 圆形、椭圆形、不规则形 裂缝 黏土矿物层间缝 长约38~827 μm，宽约2 μm 以狭缝形为主，延伸较广 层理缝 长度主要为毫米至厘米级，宽度在1.1~12 nm范围内 呈断续状分布，具有弯曲、分叉、尖灭等特征 5.1.1 晶间孔
晶间孔是矿物晶体生长过程中堆积接触形成的，属于原生孔隙。研究区内矿物晶间孔广泛发育，以黏土矿物晶间孔为主，还可见少量黄铁矿晶间孔。黏土矿物晶间孔主要在蒙脱石向伊利石转化过程中形成，常呈片状、三角状、平行线状及微型网状(图 7a)，孔径大小约为40~774 nm，孔隙较大时可达几微米至几十微米，分布不均匀，局部连通。黄铁矿晶间孔在研究区并不常见，大多被有机质或黏土矿物充填(图 7b)。
图 7 四川盆地元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩储集空间类型显微特征a.层片状黏土矿物，发育晶间孔，YY3井，3 509.6 m，650×；b.黄铁矿晶间孔内充填黏土矿物及有机质，YY3井，3 526.7 m，30 000×；c.方解石发育溶蚀孔，YY3井，3 529.2 m，12 000×；d.镜质体，YY3井，3 529.3 m，10 000×；e.固体沥青—黏土矿物复合体，发育有机孔，YY3井，3 518.3 m，60 000×；f.黏土矿物层间缝，YY2井，3 769.9 m，15 000×；g.层理缝，YY3井，3 558.7~3 558.8 m；h.层理缝断续分布，具尖灭特征，YY3井，3 565.1 m，10×1(－)，普通薄片；i.层理缝具分叉、尖灭特征，YY3井，3 564.6 m，10×1(－)，普通薄片。Figure 7. Microscopic characteristics of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin5.1.2 溶蚀孔
成岩演化过程中不稳定矿物边缘或内部因溶蚀、淋滤作用而形成的次生孔隙为溶蚀孔。本区溶蚀孔主要发育在微晶方解石、长石、石英矿物内部，有学者称之为粒内溶孔[28]，孔径大小在30~500 nm左右；扫描电镜下粒内溶孔呈圆形、菱形或不规则形，以分散孤立形式存在，与其他孔隙的连通性较差(图 7c)。研究区千二段碳酸盐矿物和长石含量不高，大部分碎屑颗粒溶蚀作用不明显，溶蚀孔相对不发育，对储层孔隙度贡献不大。
5.1.3 有机质孔
有机质孔是有机质在热裂解生烃过程中形成的孔隙，一般认为细粒沉积岩有机孔的发育与有机质丰度及热演化程度呈正相关[29-30]。研究区细粒沉积岩中有机组分以固体沥青和镜质体为主(图 7d)，其中固体沥青与黏土矿物伴生形成固体沥青—黏土矿物复合体中可见有机质孔发育(图 7e)，孔径较小，大小在0.5~45 nm之间，孔隙呈串珠状、近球形或椭圆状。研究区千二段总体上有机质孔发育较少，对储集空间贡献较低[13]。
5.1.4 黏土矿物层间缝
黏土矿物层间缝多为沿着片状黏土矿物延伸方向展开而形成的裂隙[31]，主要见于黏土矿物集合体之间，常呈弯曲的线状分布，表现为开放型或半开放型(图 7f)；长度在38~827 μm左右，宽度一般约2 μm，可与附近的矿物粒间孔等连通，不仅增加了孔体积与比表面积，对提升孔隙连通性与渗透率也具有重要作用。
5.1.5 层理缝
层理缝是页岩储层在沉积和成岩过程中沿岩石的层理裂开的天然裂缝(图 7g)，在纹层发育的富有机质细粒沉积岩层段较为多见；其产状常平行或近似平行于纹层界面，单条层理缝在横向上的延伸长度较短，为毫米至厘米级，表现为断续分布，具有弯曲、分叉、尖灭、转折等特征(图 7h-i)。层理缝中未观察到有矿物充填或溶蚀改造现象，开度较小，在1.1~12 nm范围内变化；具有一定的连通性，是细粒沉积岩储层良好的储集空间和渗流通道。
综上所述，元坝地区千二段细粒沉积岩储层储集空间类型主要以黏土矿物晶间孔为主，其次为黏土矿物层间缝，这2种储集空间类型数量较多，分布广，孔径多集中在0.3~50 μm范围内，提供了主要的油气储集空间；而层理缝、黄铁矿晶间孔、溶蚀孔和有机质孔数量较少，对储集空间的贡献有限。
5.2 主要岩相储集空间特征
本文对62块样品开展了扫描电镜观察实验，并对所拍摄照片(近900张)进行了大量的统计分析工作，明确了不同岩相储集空间类型发育情况及占比。
(1) 富有机质块状黏土岩。该岩相中储集空间类型较为单一，主要发育黏土矿物晶间孔(占比83.2%)和少量有机孔(9%)。该岩相中普遍发育纳米级—微米级的黏土矿物晶间孔，孔径范围变化较大(图 8a)；有机质与黏土矿物充分混合，发育有机孔，呈凹坑状、蜂窝状(图 8b)，孔径在几纳米到几十纳米不等。
图 8 四川盆地元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩不同岩相中储集空间类型显微特征a.高岭石晶间孔，富有机质块状黏土岩，YY2井，3 769.9 m，400×；b.固体沥青—黏土矿物复合体，富有机质块状黏土岩，YY3井，3 509.6 m，100 000×；c.有机质充填黏土矿物间，发育少量有机孔，富有机质块状含粉砂黏土岩，YY3井，3 514.8 m，120 000×；d.黏土矿物层间缝，富有机质纹层状含粉砂黏土岩，YY3井，3 515.1 m，3 000×；e.条带状有机质，见有机质收缩缝，富有机质纹层状含粉砂黏土岩，YY3井，3 561.7 m，8 000×；f.黏土矿物层间缝，富有机质条带状含粉砂黏土岩，YY2井，3 760.8 m，15 000×；g.矿物粒缘缝，富有机质块状粉砂质黏土岩，YY3井，3 570.2 m，20 000×；h.黄铁矿晶间孔内被有机质充填，其边缘见有机质收缩缝，富有机质块状粉砂质黏土岩，YY3井，3 568.2 m，28 000×；i.条状有机质，发育少量有机孔，富有机质纹层状粉砂质黏土岩，YY3井，3 562.7 m，15 000×。Figure 8. Microscopic characteristics of reservoir space types in different lithofacies of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin(2) 富有机质块状含粉砂黏土岩。储集空间类型主要为黏土矿物晶间孔(占比72.5%)、有机孔(10%)及溶蚀孔(9%)。黏土矿物晶间孔主要为伊蒙混层晶间孔和伊利石晶间孔，形态大部分为层片状；有机质呈块状散布于黏土矿物中，发育有机孔，孔隙形态不规则(图 8c)；还可见长石表面发育少量溶蚀孔。
(3) 富有机质纹层状含粉砂黏土岩。储集空间类型主要有黏土矿物晶间孔(占比70.2%)、黏土矿物层间缝(15%)、有机孔(8%)和层理缝(5%)4种。黏土矿物吸附有机质形成有机质含量较高的黏土纹层，其中发育大量层状黏土矿物晶间孔；纹层发育使黏土矿物呈定向排列，发育黏土矿物层间缝，形态多为不规则曲线，延伸较远，长的可达近900 μm，利于与其他孔隙连通，形成渗流通道(图 8d)；有机质呈长条状、块状分布，条带宽2~4 μm，可见条带内发育收缩缝(图 8e)，有机孔发育程度一般。纹层界面见层间缝发育，多呈水平状断续分布，规模较小，层理缝密度约48条/m。此外，还可见少量黄铁矿呈散点状分布，部分黄铁矿脱落形成黄铁矿铸模孔。
(4) 富有机质条带状含粉砂黏土岩。储集空间类型为黏土矿物晶间孔(占比70.6%)、黏土矿物层间缝(12%)、有机孔(6.3%)和层理缝(5%)。黏土矿物晶间孔多为层片状，部分呈弯曲线状；还可见开放型黏土矿物层间缝，形态平直；有机质呈条状、填隙状分布，部分有机质与黏土矿物共存，可见少量有机质热演化过程中形成的有机孔，主要呈凹坑状和椭圆状。还见少量水平状层理缝发育，延伸范围较广(图 8f)，密度为32条/m。
(5) 富有机质块状粉砂质黏土岩。储集空间类型发育黏土矿物晶间孔(占比70.8%)、溶蚀孔(13%)、粒缘缝(8%)及少量黄铁矿晶间孔(5%)。黏土矿物与长英质矿物、黄铁矿等矿物颗粒相间分布，片状、不规则状的黏土矿物晶间孔发育程度最高，由于石英、方解石、黄铁矿等矿物含量较高，可见溶蚀孔、粒缘缝及黄铁矿晶间孔发育，其中粒间孔主要分布在脆性矿物与黏土矿物之间，受矿物晶形、矿物间排列方式和接触关系的影响，孔隙形态主要呈多边形、线性(图 8g)；黄铁矿多以脉状、球粒状和草莓状晶簇形式出现，球粒状黄铁矿集合体直径在5.8~16 μm之间，部分有机质以填隙状充填于黄铁矿晶间孔内，球粒状黄铁矿边缘可见有机质收缩缝，呈不规则状和锯齿状曲线，有机孔发育较差(图 8h)。
(6) 富有机质纹层状粉砂质黏土岩。储集空间类型主要发育有黏土矿物晶间孔(占比68.4%)、黏土矿物层间缝(15%)、层理缝(10%)及溶蚀孔(5.5%)。与富有机质纹层状含粉砂黏土岩相似，黏土矿物晶间孔大量发育；定向排列的伊蒙混层间可见弯曲线形、新月形黏土矿物层间缝，且在黏土矿物纹层内、黏土矿物和粉砂纹层间均可见延伸性较好的层理缝，横向上连续性一般，具有局部弯曲、尖灭等分布特点，层理缝密度65条/m。此外，长石、方解石等矿物受溶蚀作用易形成溶蚀孔，溶蚀孔呈圆形、不规则形分散分布于碳酸盐矿物表面或粒间，多孤立分散分布，孔隙间的连通性较差。有机质以长条状、散块状等多种状态存在(图 8i)，有机孔孔径小且连通性较差。
总之，伊利石等片状黏土矿物含量越高，越有利于黏土矿物晶间孔、黏土矿物层间缝等无机孔的发育；石英、黄铁矿等脆性矿物含量越高，储层的可压裂性越高，纹层的类型和厚度一定程度上也决定了层理缝的发育密度。富有机质纹层状含粉砂黏土岩、富有机质纹层状粉砂质黏土岩和富有机质块状粉砂质黏土岩3种岩相中主要发育的储集空间类型为黏土矿物晶间孔、黏土矿物层间缝、溶蚀孔、有机孔、层理缝、黄铁矿晶间孔等，储集空间类型丰富且占比较大，提供了大量的储集空间；而富有机质块状黏土岩、富有机质块状含粉砂黏土岩和富有机质条带状含粉砂黏土岩3种岩相中发育的储集空间类型主要为黏土矿物晶间孔、有机孔等，类型较少且占比较小，对储集空间贡献有限。
5.3 主要岩相储层物性特征
通过氦气法对研究区YY3井千佛崖组二段细粒沉积岩6种主要岩相28个样品的孔隙度与渗透率进行测试，结果表明孔隙度范围在0.7%~5.1%之间变化，平均孔隙度为2.0%；渗透率为(0.001~0.107)×10-3 μm2，平均值为0.022×10-3 μm2，按照页岩气储层评价技术规范标准，整体来看孔隙度中等，渗透率较好(表 4)。
表 4 四川盆地元坝地区千佛崖组二段细粒沉积岩主要岩相类型孔隙度与渗透率统计Table 4. Statistics of porosity and permeability of main lithofacies of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation in Yuanba area, Sichuan Basin岩相类型 孔隙度/% 渗透率/10-3μm2 富有机质块状黏土岩 0.7~3.9/1.8 0.001~0.026/0.012 富有机质块状含粉砂黏土岩 0.7~3.2/1.7 0.002~0.024/0.014 富有机质纹层状含粉砂黏土岩 1.0~4.1/2.2 0.011~0.029/0.019 富有机质条带状含粉砂黏土岩 1.0~2.2/1.6 0.008~0.030/0.018 富有机质块状粉砂质黏土岩 1.1~2.9/2.1 0.013~0.038/0.025 富有机质纹层状粉砂质黏土岩 1.4~5.1/2.6 0.010~0.107/0.045 注：表中数据为最小值~最大值/平均值。 其中，富有机质纹层状粉砂质黏土岩孔隙度平均值最高，其次为富有机质纹层状含粉砂黏土岩和富有机质块状粉砂质黏土岩，这3种岩相的孔隙度较高，平均孔隙度均大于2%，其渗透率也较其他岩相偏高。富有机质纹层状粉砂质黏土岩渗透率最高，富有机质块状粉砂质黏土岩次之，再次为富有机质纹层状含粉砂黏土岩，其余3种岩相的孔隙度和渗透率均偏低。可见，富有机质纹层状粉砂质黏土岩是孔隙度与渗透率最好的岩相类型，其次为富有机质纹层状含粉砂黏土岩和富有机质块状粉砂质黏土岩。
5.4 有利层段发育位置
综上可知，富有机质纹层状含粉砂黏土岩、富有机质纹层状粉砂质黏土岩和富有机质块状粉砂质黏土岩主要发育的储集空间类型为黏土矿物晶间孔和黏土矿物层间缝，孔隙数量多，对储集空间的贡献较大且储集物性较好，是元坝地区YY3井千二段储集性最好的岩相类型。这3种岩相主要分布在千二段①小层全部、②小层的底部和③小层的中下部(图 9)。
图 9 四川盆地元坝地区YY3井千佛崖组二段细粒沉积岩有利层段位置Figure 9. Favorable positions of fine-grained sedimentary rocks of second member of Qianfoya Formation of well YY3 in Yuanba area, Sichuan Basin结合研究区TOC、物性数据并对比总含气量结果，可知有利层段Ⅰ位于千二段①小层，从下至上由富有机质块状粉砂质黏土岩、富有机质纹层状粉砂质黏土岩和富有机质纹层状含粉砂黏土岩3种有利岩相组成，深度范围在3 556.8~3 571.8 m之间，累计厚度15 m；有利层段Ⅱ位于千二段②小层的中部，由富有机质块状粉砂质黏土岩组成，深度范围在3 541.6~3 548.2 m之间，累计厚度6.6 m；有利层段Ⅲ位于千二段③小层的中下部，由富有机质纹层状含粉砂黏土岩组成，深度范围在3 521.3~3 527.8 m之间，累计厚度约6 m。对比总含气量后发现，这3个有利层段平均总含气量分别为0.7、0.4、0.4 m3/t，明显高于其他层段。
6. 结论
(1) 通过岩心描述、薄片鉴定及XRD全岩元素分析等多种测试分析手段，研究发现千二段陆相细粒沉积岩的主要组成物质为陆源碎屑矿物、黏土矿物、碳酸盐矿物及有机质，主要发育块状、纹层状和条带状3种沉积构造。
(2) 按照“有机质丰度+沉积构造+岩性”的命名方案，可将元坝地区千佛崖组二段陆相细粒沉积岩分为黏土岩和粉砂岩2种岩石类型和15种岩相类型，其中6种主要岩相类型分别为富有机质块状黏土岩、富有机质块状含粉砂黏土岩、富有机质纹层状含粉砂黏土岩、富有机质块状粉砂质黏土岩和富有机质纹层状粉砂质黏土岩。
(3) 千二段陆相细粒沉积岩岩相储集空间类型可归纳为孔隙和裂缝两类，包括黏土矿物层间缝、层理缝、黏土矿物晶间孔、黄铁矿晶间孔、溶蚀孔等无机孔及少量有机孔，其中黏土矿物晶间孔为数量最多、最好的储集空间类型。以富有机质纹层状含粉砂黏土岩、富有机质纹层状粉砂质黏土岩和富有机质块状粉砂质黏土岩3种岩相发育的储集空间类型多、数量多、分布广，孔隙度和渗透率均明显优于另外3种主要岩相类型。
(4) 元坝地区YY3井有利储层层段发育位置为千二段①小层的富有机质纹层状含粉砂黏土岩—富有机质纹层状粉砂质黏土岩—富有机质块状粉砂质黏土岩岩相组合层位、②小层底部的富有机质块状粉砂质黏土岩层位和③小层中下部的富有机质纹层状含粉砂黏土岩层位。
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图 1 四川盆地晚三叠世前古地质图及地层划分方案
Figure 1. Paleogeological map of the Sichuan Basin before the Late Triassic and its stratigraphic division scheme
图 2 川西地区X6井中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积特征综合柱状图
Figure 2. Comprehensive histogram of sedimentary characteristics of the upper sub-member of the fourth member of Middle Triassic Leikoupo Formation in well X6, western Sichuan Basin
图 3 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段典型沉积微相的岩石特征
a.膏质团块，潮上带膏云坪，F1井，4 589 m; b.藻纹层状白云岩，潮间带藻云坪绵竹汉旺剖面; c.藻纹层白云岩，潮间带藻云坪，X6井，5 779.81 m; d.藻叠层白云岩，潮间带藻云坪X7井，6 217.69 m，100(-); e.藻凝块白云岩，潮间带藻云坪，X6井，5 814.59 m，100(-); f.鸟眼构造，潮间带(藻)云坪，X7井，6 208.24 m; g.鸟眼—窗格构造，潮间带藻云坪，X6井，5 787.04 m，100(-); h.干裂纹，潮间带云坪，绵竹汉旺剖面; i.灰质白云岩，潮间带灰云坪，波状层理，X6井，5 781.38 m; j.砂屑白云岩，潮间带砂屑滩，X6井，5 791.87 m，100(-); k.亮晶藻砂屑灰岩，潮下带砂屑滩，X6井，5 601 m，100(+); l.微晶灰岩，潮下带灰坪，X7井，5 738.62 m，100(+)
Figure 3. Rock characteristics of typical sedimentary microfacies in the upper sub-member of the fourth member of Middle Triassic Leikoupo Formation in western Sichuan Basin
图 4 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积模式
Figure 4. Sedimentary model of the upper sub-member of the fourth member of Middle Triassic Leikoupo Formation in western Sichuan Basin
图 5 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积微相对比
Figure 5. Microfacies of the upper sub-member of the fourth member of Middle Triassic Leikoupo Formation in western Sichuan Basin
图 6 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段下部沉积微相
Figure 6. Sedimentary microfacies of the lower part of the upper sub-member of the fourth member of Middle Triassic Leikoupo Formation in western Sichuan Basin
图 7 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段中—上部沉积微相
Figure 7. Sedimentary microfacies of the middle-upper part of the upper sub-member of the fourth member of Middle Triassic Leikoupo Formation in western Sichuan Basin
表 1 川西地区中三叠统雷口坡组四段上亚段沉积相划分
Table 1. Division of sedimentary facies of the upper sub-member of the fourth member of Middle Triassic Leikoupo Formation in western Sichuan Basin
相 亚相 微相 岩石类型 沉积构造 局限—蒸发台地 潮坪 膏云坪 含膏白云岩 透镜状 云膏坪 含云膏岩 团块状 泥质/云质潟湖 泥质膏岩、云质膏岩 水平层理 (藻)云坪 晶粒白云岩、藻白云岩、藻粘结白云岩 纹层状、鸟眼、窗状孔、干裂、藻纹层构造 (藻)云灰坪 云质灰岩、藻砂屑云质灰岩 波状层理 (藻)灰云坪 灰云质岩、藻砂屑灰质云岩 波状层理、藻叠层构造、藻纹层构造 (藻)砂屑滩 藻砂屑、砂屑灰岩 羽状交错层理 (藻)灰坪 藻灰岩 平行层理 潮道 藻砂屑、砂屑灰岩 羽状交错层理 潟湖 灰质潟湖 泥质灰岩、泥灰岩 平行层理 
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表 2 川西地区M1井中三叠统雷口坡组四段上亚段碳酸盐岩碳氧同位素分析
Table 2. Carbon and oxygen isotope analysis data of carbonate rock in the upper sub-member of the fourth member of Middle Triassic Leikoupo Formation in well M1, western Sichuan Basin
样品号 井深/m 岩性 δ13CV-PDB/‰ δ18OV-PDB/‰ Z值 1 6 152.14 微晶云质藻灰岩 1.94 -5.75 128.41 2 6 153.12 微晶藻砂屑灰岩 1.96 -5.66 128.50 3 6 157.50 微晶藻砂屑灰岩 1.88 -6.01 128.16 4 6 158.42 粉晶白云质藻砂屑灰岩 1.64 -5.63 127.86 5 6 160.70 微晶藻灰岩 1.70 -5.41 128.09 6 6 178.23 粉晶白云质藻灰岩 1.75 -5.54 128.13 7 6 198.78 灰质藻白云岩 2.84 -3.55 131.35 8 6 204.58 藻屑白云岩 2.36 -1.63 131.32 9 6 206.77 藻屑白云岩 2.22 -1.36 131.17 10 6 212.57 泥晶白云岩 2.27 -0.75 131.58 注：Z=2.048×(δ13C + 50) + 0.498×(δ18O + 50)。
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