朱 彤，張 哲，馮動軍，鄭榮才，王 烽，彭勇民

（1.頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室，北京100083；2.中國石化頁巖油氣勘探開發(fā)重點實驗室，北京100083；3.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；4.中國地質(zhì)大學，北京100083；5.成都理工大學，四川成都610059；6.中國石化油田勘探開發(fā)事業(yè)部，北京100029）

四川盆地在多旋回構(gòu)造演化過程中，發(fā)育了海相、陸相及海陸過渡相三類富含有機質(zhì)的泥頁巖層系[1-3]。其中，陸相泥頁巖層系已在川東涪陵北地區(qū)大三亞段厚層介屑灰?guī)r致密儲層試獲日產(chǎn)氣（11～13）×104m3，日產(chǎn)油54～68 m3[4-6]，在大二亞段泥頁巖層段水平井壓裂試獲日產(chǎn)氣（1.4～1.7）×104m3頁巖氣流，揭示了川東地區(qū)大安寨段具備良好的致密油氣和頁巖油氣形成條件和立體兼探潛力[7]。但湖相泥頁巖與海相頁巖相比，由于湖盆分布范圍較海相規(guī)模小，受周緣構(gòu)造活動影響大，導致沉積相變快，巖性變化頻繁，巖性組合類型多樣（互層、夾層），儲層非均質(zhì)性強的特點[8-9]。因此，精細研究和建立四川盆地侏羅系湖相泥頁巖地質(zhì)剖面特征，對湖相頁巖油氣形成條件分析具有重要意義。

四川盆地中下侏羅統(tǒng)地層自下而上發(fā)育下侏羅統(tǒng)自流井組（J1z）、中侏羅統(tǒng)涼高山組（J2l）和沙溪廟組（J2s）。自流井組自下而上又可劃分為珍珠沖段（J1zz）、東岳廟段（J1dy）、馬鞍山段（J1m）和大安寨段（J1d）。其中，大安寨段為穩(wěn)定構(gòu)造背景下的淡水湖沉積體系[10-11]，經(jīng)歷了完整的區(qū)域性湖侵—湖退沉積旋回，自下而上又可劃分為大一亞段（J1d1）、大二亞段（J1d2）、大三亞段（J1d3）。大套半深湖暗色頁巖主要發(fā)育在最大湖侵期的大二亞段，并以其層位穩(wěn)定、廣泛發(fā)育淡水雙殼類生物和富含有機質(zhì)為顯著特征，是頁巖油氣勘探的主要層段[12]，大一亞段、大三亞段為湖退期淺湖介屑灘沉積，是致密油氣勘探的主要層段。

通過對川東地區(qū)中國石化涪陵工區(qū)北部湖相大安寨段頁巖油氣勘探區(qū)周緣野外剖面的踏勘，優(yōu)選重慶市梁平區(qū)福祿鎮(zhèn)剖面大安寨段開展實測工作。該剖面位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路旁，具有交通便利，出露完整、植被覆蓋少，泥頁巖變化特征明顯的優(yōu)勢；構(gòu)造上位于梁平與萬州交界處的萬縣復向斜北部（圖1），隸屬于川東高陡構(gòu)造帶[13-14]。前人對大安寨段野外剖面的研究，主要針對大一亞段和大三亞段厚層介屑灰?guī)r開展致密油氣儲層發(fā)育特征的研究，認為該介屑灰?guī)r儲層為典型的超低孔、低滲裂縫性致密儲層，次生溶蝕孔、縫發(fā)育不均衡，非均質(zhì)性較強，裂縫是油氣賦存主要空間[15-16]，而對大二段野外剖面變化特征不明顯的湖相泥頁巖，僅開展大段分層，簡單巖性描述，少量采樣進行烴源條件評價等工作，未從泥頁巖源、儲配置角度，對復雜的泥頁巖巖性組合類型開展生烴、儲集和可壓性精細研究和評價，不利于對陸相頁巖油氣形成物質(zhì)基礎的認識。

圖1 梁平福祿鎮(zhèn)剖面交通位置圖和區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)[14]Fig.1 Traffic location map and regional tectonic geological map of Fulu Town section,Liangping[14]

1 小層劃分及特征描述

福祿鎮(zhèn)剖面位于四川省重慶市梁平區(qū)福祿鎮(zhèn)鄉(xiāng)村公路旁，傾向305°，傾角41°。剖面長269.88 m，地層厚度109.88 m。按照接觸關(guān)系、顏色、巖性組合、沉積構(gòu)造和古生物化石特征，將福祿鎮(zhèn)剖面自下而上劃分為31 個小層（表1、圖2），采集樣品42 塊，其中重點對大安寨段泥頁巖層段進行了較密集采樣，泥頁巖采集樣品31 塊，占總采集樣品的74 %。開展了有機地化（有機碳TOC）、儲層物性（薄片、亞離子拋光—掃描電鏡、孔隙度、滲透率）和可壓性（全巖X 衍射）三大類測試，對不同巖性組合類型的生烴、儲集和可壓性特征進行差異分析，同時與四川盆地典型頁巖油氣鉆井對比，為四川盆地大安寨段標準地質(zhì)剖面的建立和湖相頁巖油氣評價提供科學依據(jù)。

表1 福祿鎮(zhèn)剖面大安寨段分層數(shù)據(jù)Table 1 Layered data of Da'anzhai section in Fulu Town

圖2 福祿鎮(zhèn)剖面大安寨段實測剖面Fig.2 Measured profile of Da’anzhai section in Fulu Town

該剖面底部0層為馬鞍山段灰綠色粉砂巖，大安寨段為1—28 層，自下而上可劃分為大一亞段（1—5層）、大二亞段（6—19 層）、大三亞段（20—28 層）；29—30 層為中侏羅統(tǒng)涼高山組底部過渡層，巖性為灰黑色泥巖夾灰綠色細砂巖、灰綠色厚層塊狀細砂巖。大安寨段剖面出露完整，厚度101.28 m，其大一亞段底部（1號層）與下伏馬鞍山段（0號層）為連續(xù)沉積，呈整合接觸，兩層產(chǎn)狀均為傾向161°，傾角49°；大三亞段頂（28號層）與上覆中侏羅統(tǒng)涼高山組過渡層（29號層），因受燕山早期運動影響，多表現(xiàn)為不整合或侵蝕沉積間斷面，為早期暴露作用的侵蝕沖刷接觸關(guān)系，兩層產(chǎn)狀也存在不同，大三亞段頂28號層產(chǎn)狀為傾向198°，傾角14°，涼高山組過渡層29 號層產(chǎn)狀為傾向155°，傾角13°（圖3），該過渡層厚度2.6 m，巖性為灰黑色泥巖夾灰綠色細砂巖，區(qū)域可對比，多為雜色砂巖、泥巖過渡帶。大安寨段各小層厚度、巖性描述、沉積相和源—儲地質(zhì)特征參數(shù)綜合描述見表2、圖4。

圖3 福祿鎮(zhèn)剖面大安寨段頂、底界限特征Fig.3 Characteristic of top and bottom boundary of Da’anzhai section in Fulu Town

表2 福祿鎮(zhèn)剖面大安寨段樣品分析測試數(shù)據(jù)Table 2 Sample analysis and test data of Da'anzhai section in Fulu Town

大一亞段：可劃分為5 個小層（1—5小層），厚度為13.06 m，與下伏馬鞍山段（J1m）為連續(xù)沉積，呈整合接觸。大一亞段為碳酸鹽淺湖高能帶介屑灘和灘間沉積，巖性主要以灰色厚層介屑灰?guī)r、介屑灰?guī)r夾薄層泥巖為主，泥地比為37.7%。其中1、3、5小層巖性為灰褐色厚層介屑灰?guī)r，累計厚度8.01 m，單層厚約30～50 cm；受高能帶湖浪持續(xù)顛選作用的影響，淡水雙殼類生物經(jīng)強烈破碎、分選和磨圓改造成介屑發(fā)育，多重結(jié)晶至粉—細晶；2、4小層巖性為灰黑色泥巖夾薄層灰?guī)r，厚度5.05 m，風化嚴重，薄層介屑灰?guī)r單層厚約3～8 cm左右，呈斷續(xù)分布。

大二亞段：可劃分為14 個小層（6—19小層），厚度為68.04 m，與下覆大一亞段為連續(xù)沉積，其界限劃分以黑色頁巖出現(xiàn)為標志。大二亞段為半深湖相低能環(huán)境沉積，發(fā)育湖坡風暴灘和半深湖泥2 種微相，巖性主要以灰色介屑灰?guī)r與灰黑色頁巖不等厚互層和厚層黑色頁巖夾薄層介殼灰?guī)r為主，泥頁巖累計厚度占地層厚度的74.6 %；該低能環(huán)境，瓣鰓介殼保存較完整，分選和磨圓改造作用弱。隨著湖侵規(guī)模的變化，縱向上又可進一步劃分為湖坡風暴灘—半深湖泥—湖坡風暴灘三個階段。6—8小層為湖坡風暴灘與半深湖泥交替沉積，巖性主要以紋層狀灰色介屑灰?guī)r與灰黑色頁巖不等厚互層為特征，累計厚度9.93 m，泥地比55.5 %；9—10小層為最大湖侵階段的半深湖泥沉積，巖性主要以厚層黑色頁巖夾薄層介殼灰?guī)r為主，累計厚度33.3 m，泥地比高達88 %；11—19小層為初始湖退期，再次以湖坡風暴灘與半深湖泥交替沉積為特征，巖性以灰色介屑灰?guī)r與灰黑色頁巖不等厚互層，累計厚度24.81 m，泥地比64.4%。

大三亞段：可劃分為8 個小層（20—28小層），厚度為20.18 m，與下覆大二亞段為連續(xù)沉積，其界限

劃分以厚層介屑灰?guī)r再次出現(xiàn)為標志。大三亞段與大一段一樣再次發(fā)育碳酸鹽淺湖高能帶介屑灘和灘間沉積，巖性主要為厚層灰色粉晶—微晶介屑灰?guī)r，泥地比僅為16.2%。其中僅21、24小層巖性分別為灰黑色泥巖夾粉晶灰?guī)r、灰色介屑灰?guī)r與泥巖互層，其余6層主要以灰色粉晶—微晶介屑灰?guī)r，單層厚約30～50 cm，多重結(jié)晶至細—中晶，介屑發(fā)育。大三亞段頂部28小層可見厚度2.3 m的震積角礫巖，含鈣質(zhì)結(jié)核，發(fā)育溶蝕孔洞被方解石充填，其成因與碳酸鹽巖震動液化相關(guān)[17]。

2 沉積模式及巖性組合特征

由區(qū)域沉積相研究表明，四川盆地早侏羅紀為印支晚幕運動后的扇三角洲—湖泊環(huán)境沉積，經(jīng)歷了東岳廟期、大安寨期2 次不同規(guī)模的湖侵[18]，發(fā)育了碳酸鹽湖泊和陸源碎屑湖泊2 種沉積模式[19]。大安寨段沉積時期，構(gòu)造相對穩(wěn)定，受盆緣陸源碎屑物源的影響較小，湖侵期范圍最大，以碳酸鹽湖泊沉積模式為特征（圖5），發(fā)育碳酸鹽巖淺湖亞相高能介屑灘及灘間、半深湖亞相湖坡風暴灘和半深湖泥3種微相，分別對應的厚層介屑灰?guī)r夾薄層泥頁巖、頁巖與介屑灰?guī)r不等厚互層和厚層頁巖夾薄層介殼灰?guī)r3種巖性組合。其中湖坡風暴灘微相為淺湖介屑灘經(jīng)風暴流作用打碎后間歇就近堆積在湖盆斜坡位置，垂向上具有風暴灘與半深湖泥交替沉積特點[20]，生物以介屑、介殼為主，巖性組合以黑色、灰黑色頁巖與薄層介屑灰?guī)r不等厚互層，水平紋層發(fā)育；半深湖泥微相富含黃鐵礦、菱鐵礦等還原性自生礦物沉淀，為較深水環(huán)境，巖性組合以頁巖夾薄層介殼灰?guī)r為主，頁巖沉積厚度較大，水動力較弱，雙殼類生物保存完整，水平層理較發(fā)育。

圖5 碳酸鹽湖泊不同沉積亞相及巖性組合特征Fig.5 Characteristics of different sedimentary subfacies and lithologic assemblages in a carbonate lake

通過福祿鎮(zhèn)剖面大安寨段碳酸鹽湖泊巖性組合地質(zhì)特征對比表明（表3），梁平區(qū)福祿鎮(zhèn)大安寨段大套暗色頁巖主要發(fā)育在大二亞段。該時期因總體處于湖侵期半深湖相，受陸源碎屑物源的影響較小，水體清澈，浮游生物豐富，處于還原環(huán)境，有利于有機質(zhì)的富集和保存[21]，生烴條件相對較好，TOC分布于0.3%～1.7%，平均為1.2%，有機質(zhì)類型主要為Ⅱ2；孔隙類型主要以黏土礦物間線狀孔隙、溶蝕孔等無機礦物孔為主[22-23]，基質(zhì)孔隙度0.7 %～2.8 %，平均為1.9%，具有相對較好源、儲條件；特別是湖坡風暴灘微相發(fā)育頁巖與介屑灰?guī)r不等厚互層巖性組合，紋理和粒緣縫較發(fā)育，有利于水平微裂隙的形成，較半深湖泥沉積的厚層頁巖夾薄層介殼灰?guī)r更具良好的滲透性，而且方解石、石英等脆性礦物含量高（平均61%），黏土礦物含量較低（平均為31%），脆性指數(shù)可達0.6，有利于頁巖壓裂改造[24-25]，是頁巖油氣富集的甜點層段。但與海相頁巖TOC普遍大于2%，儲層有機質(zhì)孔發(fā)育，基質(zhì)孔隙度較高，可達5%～6%，脆性礦物多為生物硅可壓性好相比，湖相泥頁巖源、儲條件均較海相差。此外，大一亞段和大三亞段發(fā)育的厚層介屑灰?guī)r，TOC平均僅0.6 %，孔隙類型主要以晶間孔和溶蝕孔為主，基質(zhì)孔隙度0.8 %～3.1%，平均為2.2%，構(gòu)造裂縫較發(fā)育，具有裂縫性致密儲層的特點。

表3 福祿鎮(zhèn)剖面大安寨段碳酸鹽湖泊巖性組合地質(zhì)特征對比Table 3 Comparison of geological characteristics of carbonate Lake lithologic association in Da'anzhai section of Fulu Town,Liangping

3 沉積相區(qū)域分布特征

通過四川盆地東—西向CH100 井—SS1 井—YL4 井—PG9 井—TYQ1 井—福祿鎮(zhèn)剖面—XL101 井—JYHF-1 井大安寨段沉積區(qū)域相對比結(jié)果可知：大安寨段碳酸鹽淺湖—半深湖主要分布于川東—川東北地區(qū)（圖6），層位、巖性和厚度都相對穩(wěn)定，但由于不同地區(qū)與盆緣遠近和物源的差異，沉積相及巖性組合也存在不同。最大湖侵期的半深湖范圍主要分布于在川東涪陵—建南地區(qū)。川東涪陵地區(qū)大安寨段因遠離盆緣，除大一亞段和大三亞段為碳酸鹽淺湖介屑灘沉積外，大二段沉積時期主要發(fā)育半深湖泥及湖坡風暴灘沉積；涪陵以東的建南地區(qū)，因受盆地東緣碎屑物源的影響，大一亞段和大三亞段為碎屑巖淺湖沉積，以砂質(zhì)灘沉積為主，大二亞段為半深湖泥及介殼、砂質(zhì)灘混積沉積；涪陵北西方向的達縣、元壩、閬中地區(qū)，大安寨段主要為碳酸鹽淺湖沉積，湖侵、湖退的3個階段不明顯，類似涪陵地區(qū)三段式巖性組合難以劃分，大二段半深湖亞相的沉積時期短，厚度薄，以頁巖為主體夾灰?guī)r的巖性組合不發(fā)育。因此，川東涪陵—建南地區(qū)為大安寨段湖盆中心，半深湖亞相最發(fā)育，為頁巖油氣發(fā)育的最有利的半深湖沉積相帶；向北西方向逐漸過渡為碳酸鹽淺湖亞相，有利于致密油氣的富集。

圖6 四川盆地大安寨段鉆井—露頭沉積相區(qū)域?qū)Ρ绕拭鍲ig.6 Correlation profile of drilling outcrop sedimentary facies in Da'anzhai section of Sichuan Basin

4 結(jié)論

1）梁平區(qū)福祿鎮(zhèn)剖面鄰近公路，地層出露完整，地層界限清晰，大安寨段累計厚度101.28 m，展示了一個完整的初始湖侵—最大湖侵—初始湖退沉積旋回，沉積亞相分別為碳酸鹽巖淺湖—半深湖—碳酸鹽巖淺湖，巖性組合具有明顯的三段式，微相及巖性組合類型多樣，其中大二亞段半深湖亞相厚度68.04 m，占剖面厚度的67 %，為良好的湖相頁巖油氣研究的典型剖面。

2）梁平區(qū)福祿鎮(zhèn)大安寨段主要為碳酸鹽湖泊沉積模式。大一亞段、大三亞段呈碳酸鹽淺湖高能介屑沉積，大二亞段為半深湖亞相沉積，具有湖坡風暴灘和半深湖泥2個微相，分別以灰色介屑灰?guī)r與灰黑色泥頁巖不等厚互層和厚層黑色頁巖夾薄層介殼灰?guī)r2 種巖性組合為特征，泥頁巖厚度大，有機質(zhì)含量較高，特別是頁巖與介屑灰?guī)r互層組合，有利于微裂隙發(fā)育，脆性礦物含量高，具有更好的滲透性和可壓性，是頁巖油氣富集的甜點層段。

3）由于陸相侏羅系半深湖相泥頁巖與海相龍馬溪組深水陸棚優(yōu)質(zhì)頁巖沉積環(huán)境存在較大的差異，因此，湖相頁巖油氣形成的物質(zhì)基礎較海相差。精細研究半深湖不同微相泥頁巖巖性組合的源儲配置關(guān)系及其可壓裂性，優(yōu)選水平井穿行的甜層位置，開展適應性工程工藝技術(shù)的攻關(guān)，是湖相頁巖氣的實現(xiàn)勘探突破的關(guān)鍵。