范建平，宋金民，江青春，劉樹根，3，葉玥豪，黃士鵬，王佳蕊，蘇 旺，李立基，金 鑫，馮宇翔

（1.成都理工大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；2.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；3.西華大學，四川 成都 610039）

四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組一段（茅一段）長期被視為碳酸鹽巖類烴源巖，有機質(zhì)豐度中總有機碳含量（TOC）介于0.35%～3.30%，平均為1.16%，烴源巖厚度介于60～110 m，大部分地區(qū)生氣強度大于20×108m3/km2［1-5］。近期JS1，YH1和TT1井茅一段分別試獲1.67×104，3.10×104和31.00×104m3的日產(chǎn)量，展示出良好的勘探潛力［6-7］。前人對四川盆地茅口組做過大量的研究工作，認為中二疊世茅口期為碳酸鹽緩坡沉積，巖性主要為深灰色泥晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖等，發(fā)育典型的“眼皮-眼球”構(gòu)造［6-10］，儲層發(fā)育主要受裂縫和巖溶作用控制［11-19］。目前的研究多聚焦在茅口組中上部的茅二段與茅三段，而針對茅一段的泥質(zhì)灰?guī)r儲層特征的研究相對薄弱，其形成機制與主控因素尚不明確。鑒于此，本文通過對川東地區(qū)華鎣山剖面及S6，Z8，HS4，HB1，LJ1等鉆井的巖心觀察，結(jié)合鏡下薄片鑒定、物性分析、X射線衍射、核磁共振、掃描電鏡、TOC測定以及CT掃描等技術(shù)手段，對川東地區(qū)茅一段儲層特征展開分析，揭示茅一段物性特征和孔隙結(jié)構(gòu)，探討該套富含有機質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r儲層的主控因素，提出茅一段泥質(zhì)灰?guī)r儲層的形成發(fā)育模式，為下一步勘探提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

二疊紀是顯生宙全球格局轉(zhuǎn)變的重要時期，泛大陸開始裂解，古特提斯洋進一步擴張，上揚子地臺位于古赤道附近，其東側(cè)為泛大洋，西側(cè)為古特提斯洋（圖1b）。該時期全球古氣候由冷轉(zhuǎn)暖，岡瓦納大陸冰蓋的推進和消融形成了多個高頻變化的海平面升降旋回［20-21］。上揚子地塊在茅口期是以碳酸鹽緩坡為主導的碳酸鹽臺地［22］，由外緩坡、中緩坡和內(nèi)緩坡亞相組成，構(gòu)成一個由海侵到緩慢海退的完整旋回，沉積厚度一般為200～340 m。依據(jù)巖性和電性特征差異，自下而上可將茅口組分為茅一段、茅二段、茅三段和茅四段。茅一段為第一個三級旋回的海侵體系域，處于較深水的外緩坡亞相，海域?qū)掗?，生物繁茂，向上水體變淺，演變?yōu)橹?內(nèi)緩坡亞相［7-10，23］（圖1a），川東地區(qū)茅一段可分為泥晶灰?guī)r微相、泥晶生屑灰?guī)r微相、生屑泥晶灰?guī)r微相和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r微相。川東地區(qū)茅一段分為a，b和c三個亞段（圖1c），茅一a亞段（P2m1a）厚20～60 m，巖石類型主要為生屑泥晶灰?guī)r，夾硅質(zhì)巖和泥頁巖；茅一b亞段（P2m1b）厚10～30 m，巖石類型主要為瘤狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾薄層頁巖；茅一c亞段（P2m1c）厚30～60 m，巖石類型主要為（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r，夾少量泥晶灰?guī)r。其中，茅一a亞段和茅一c亞段孔隙和裂縫較發(fā)育，瀝青和有機質(zhì)富集［8，10，23］。

圖1 四川盆地茅一期構(gòu)造-沉積背景與茅一段地層綜合柱狀圖［24-25］Fig.1 Structural sedimentary setting and composite stratigraphic column of the Mao-1 Member in the Sichuan Basin［24-25］

2 巖石學、礦物學及有機地化特征

通過野外露頭、巖心觀察以及薄片鑒定并結(jié)合X射線衍射全巖分析，認為研究區(qū)茅一段主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r等4種巖石類型。其中泥晶生屑灰?guī)r構(gòu)成宏觀下的“眼球狀”灰?guī)r，生屑泥晶灰?guī)r或（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r構(gòu)成“眼皮狀”灰?guī)r。縱向上，茅一a亞段中生屑泥晶灰?guī)r占35.9%，（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r占38.5%，泥晶生屑灰?guī)r占2.6%，泥晶灰?guī)r占2.6%（樣品個數(shù)n=31）；茅一b亞段中生屑泥晶灰?guī)r占12.2%，（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r占7.3%，泥晶生屑灰?guī)r占75.6%，泥晶灰?guī)r占4.9%（n=41）；茅一c亞段中生屑泥晶灰?guī)r占46.3%，（含）泥質(zhì)生屑灰?guī)r占26.8%，泥晶生屑灰?guī)r占22%，泥晶灰?guī)r占4.9%（n=41）。

2.1 巖石學特征

2.1.1 泥晶灰?guī)r

泥晶灰?guī)r在茅一段發(fā)育較少，主要分布于茅一c亞段。巖石顏色整體較淺、物性較差、TOC低、脆性高，在后期構(gòu)造運動中較容易形成裂縫，但多被方解石充填或半充填，僅在局部可見溶孔（圖2a—c）。

2.1.2 泥晶生屑灰?guī)r

泥晶生屑灰?guī)r單層厚度較大，主要分布在茅一b亞段，生物碎屑含量在30%～50%，生屑粒徑在0.5～2.5 mm，泥質(zhì)含量低，生屑主要為海百合、藻類、?類、有孔蟲、腕足類和單體珊瑚等，保存較完整。巖石顏色較淺、物性一般、TOC低、脆性高，生物體腔孔大多被充填（圖2d—f）。

圖2 川東地區(qū)茅一段巖石結(jié)構(gòu)類型照片F(xiàn)ig.2 Pictures showing the rock structure types of the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

2.1.3 生屑泥晶灰?guī)r

生屑泥晶灰?guī)r中的生物碎屑含量在20%～30%，生屑粒徑介于0.1～2.0 mm，主要為藻類、腕足類和有孔蟲，少見雙殼類和腹足類等，生物碎屑破碎，呈層狀分布。主要分布在茅一a亞段下部和茅一c亞段下部，顏色整體較深、物性較好、TOC較高、脆性一般。局部發(fā)育裂縫，多被瀝青和方解石所充填（圖2g—i）。

2.1.4（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r

這類巖石中的生物碎屑含量在10%～20%，生屑粒徑介于0.1～1.5 mm，泥質(zhì)含量在10%～30%，生物以腕足類和有孔蟲為主，少見藻類和介形蟲，生物碎屑破碎，呈層分布。主要分布在茅一a亞段中上部和茅一c亞段，泥質(zhì)含量高，顏色較深。生物碎屑之間可見大量滑石充填，通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)滑石中存在大量成巖收縮縫（圖2j，k）。此外，在該類巖石中可見白云石化現(xiàn)象，白云石晶間溶孔較為發(fā)育（圖2l）。

2.2 礦物學特征

X射線衍射全巖礦物組分分析表明，研究區(qū)茅一段主要由方解石、白云石、石英、粘土礦物以及黃鐵礦組成，方解石和白云石含量占主導地位，粘土礦物以滑石為主。生屑泥晶灰?guī)r中碳酸鹽礦物含量為70%～98%，石英含量為0～20%，粘土礦物含量為0～10%；（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r中碳酸鹽礦物含量為65%～90%，石英含量為0～9%，粘土礦物含量為5%～30%；泥晶生屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r中的碳酸鹽礦物含量超過90%，石英含量為0～3%，粘土礦物含量為0～1%（圖3）?？v向上，茅一a亞段碳酸鹽礦物含量為80%～90%，石英含量為0～20%，粘土礦物含量為0～20%，粘土礦物與石英含量由下至上呈先增后減的趨勢；茅一b亞段碳酸鹽礦物含量超過90%，石英含量為0～2%，粘土礦物含量為0～1%，該段粘土礦物含量極低，僅在其頂、底部含較少粘土礦物；茅一c亞段碳酸鹽礦物含量為60%～90%，石英含量為0～20%，粘土礦物含量為0～30%，該段粘土礦物含量整體較高。

圖3 川東地區(qū)茅一段礦物組分分布Fig.3 Mineral composition distribution of the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

2.3 有機碳含量

研究區(qū)茅一段TOC為0.08%～1.26%，平均為0.45%。其中生屑泥晶灰?guī)rTOC為0.39%～1.10%，平均為0.72%；（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)rTOC為0.40%～1.26%，平均為0.77%；泥晶生屑灰?guī)rTOC為0.15%～0.80%，平均為0.33%；泥晶灰?guī)rTOC為0.08%～0.56%，平均為0.28%?？v向上，茅一a亞段TOC最高，平均為0.58%；茅一b亞段TOC平均為0.28%；茅一c亞段TOC平均為0.43%，由下至上呈先減后增的趨勢，粘土礦物發(fā)育段為高TOC段。

3 儲層特征

3.1 儲集空間類型

通過氬離子拋光掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)茅一段儲集空間主要為粒緣孔（縫）、滑石收縮孔（縫）、有機質(zhì)孔和裂縫、溶孔（縫）。其中，滑石收縮孔（縫）、裂縫和溶孔（縫）對儲集性能的貢獻較大。

3.1.1 粒緣孔（縫）

粒緣孔（縫）是方解石（白云石）、石英、有機質(zhì)和粘土礦物之間的孔（縫），一般具有一定的弧度，在茅一段均可見發(fā)育?？讖椒秶橛?0～1 000 nm；縫寬大多數(shù)在50 nm，連通性好（圖4a）。

3.1.2 滑石收縮孔（縫）

X射線衍射測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r中含有滑石?；趩纹庀鲁蕼\褐色，正交偏光下最高干涉色可以達到Ⅲ級橙色。掃描電鏡下，滑石多為羽狀集合體，其成巖收縮孔（縫）發(fā)育?；湛s孔（縫）寬介于10～1 000 nm，連通性好，主要發(fā)育于粘土礦物含量較高的茅一a亞段和茅一c亞段中（圖4b，c）。

3.1.3 有機質(zhì)孔

有機質(zhì)孔主要發(fā)育在有機質(zhì)含量較高的生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r中，縱向上多發(fā)育于茅一a亞段和茅一c亞段中。與頁巖的有機質(zhì)孔相似，孔隙大小介于1～500 nm，形狀不規(guī)則，連通性差（圖4d，e）。

3.1.4 裂縫

茅一段巖石中脆性礦物含量高，容易受構(gòu)造作用形成裂縫。裂縫長度一般介于1 000～5 000 nm，寬度介于100～200 nm。茅一段主要發(fā)育低角度裂縫，也有少量高角度裂縫，多被泥質(zhì)和方解石半充填-全充填，（圖4f，g）。

圖4 川東地區(qū)茅一段主要儲集空間類型掃描電鏡照片F(xiàn)ig.4 SEM images showing main reservoir space types in the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

3.1.5 溶孔（縫）

溶孔（縫）是方解石（白云石）在沉積過程中及成巖后由于溶蝕作用所形成的孔（縫）。研究區(qū)溶孔（縫）多沿裂縫發(fā)育。溶孔（縫）寬約5 000～10 000 nm，溶孔（縫）連通性好，可作為有效的儲集空間（圖4h，i），主要發(fā)育于茅一a亞段和茅一c亞段中。

3.2 儲層物性特征

研究區(qū)茅一段孔隙度為0.33%～5.73%，平均為1.57%，孔隙度大于2%的樣品數(shù)占22.2%；滲透率為0.001×10-3～1.540×10-3μm2，平均為0.113×10-3μm2，滲透率介于0.010×10-3～0.100×10-3μm2的樣品數(shù)占30.4%。其中，生屑泥晶灰?guī)r孔隙度為0.62%～5.33%，平均為1.97%，滲透率為0.001×10-3～1.360×10-3μm2，平均為0.146×10-3μm2；（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r孔隙度為1.16%～5.73%，平均為2.70%，滲透率為0.003×10-3～1.540×10-3μm2，平均為0.233×10-3μm2；泥晶生屑灰?guī)r孔隙度為0.33%～1.18%，平均為0.79%，滲透率為0.001×10-3～0.210×10-3μm2，平均為0.060×10-3μm2；泥晶灰?guī)r孔隙度為0.39%～1.39%，平均為0.69%，滲透率為0.002×10-3～0.820×10-3μm2，平均為0.070×10-3μm2（圖5a，b）?？v向上，茅一a亞段孔隙度為0.33%～3.13%，平均為1.23%，滲透率為0.001×10-3～0.336×10-3μm2，平均為0.032×10-3μm2；茅一b亞段孔隙度為0.33%～0.97%，平均為0.80%，滲透率為0.001×10-3～0.013×10-3μm2，平均為0.002×10-3μm2；茅一c亞段孔隙度為0.39%～5.73%，平均為1.74%，滲透率為0.002×10-3～1.547×10-3μm2，平均為0.154×10-3μm2（圖5c，d）。研究區(qū)茅一段整體表現(xiàn)為低孔、低滲的致密灰?guī)r儲層。

圖5 川東地區(qū)茅一段孔隙度和滲透率頻率分布直方圖Fig.5 Histograms of porosity and permeability of the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

3.3 儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.3.1 孔隙體積與比表面積

氮氣吸附實驗結(jié)果顯示，茅一段泥晶灰?guī)rBET比表面積介于0.812 7～0.879 3 m2/g，平均為0.846 0 m2/g；孔隙體積介于0.001 9～0.003 0 cm3/g，平均為0.002 6 cm3/g；平均孔徑介于13.371 0～14.582 6 nm。泥晶生屑灰?guī)rBET比表面積介于0.445 2～0.515 8 m2/g，平均為0.480 5 m2/g；孔隙體積介于0.002 6～0.003 0 cm3/g，平均為0.002 8 cm3/g；平均孔徑介于19.804 2～26.829 1 nm。生屑泥晶灰?guī)rBET比表面積介于1.360 6～1.431 6 m2/g，平均為1.396 1 m2/g；孔隙體積介于0.009 9～0.010 2 cm3/g，平均為0.010 0 cm3/g；平均孔徑介于27.464 5～29.984 3 nm。（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)rBET比表面積介于1.243 3～1.686 7 m2/g，平均為1.465 0 m2/g；孔隙體積介于0.008 8～0.008 9 cm3/g，平均為0.008 8 cm3/g；平均孔徑介于21.043 5～28.115 2 nm。總體來看，（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r孔隙體積、微孔比表面積及孔隙孔徑均相對較大，可以提供豐富的吸附點位，儲集性能好；生屑泥晶灰?guī)r次之，儲集性能較好；泥晶生屑灰?guī)r和泥晶灰?guī)r相對較小，孔隙發(fā)育程度低，孔隙間連通性差，儲集性能差。

3.3.2 孔徑分布

茅一段孔隙形態(tài)不規(guī)則，呈狹縫狀-似圓狀。為了表征不同形狀孔隙的類型，以當量圓直徑將茅一段孔隙分為3類：孔徑小于100 nm為小孔，小孔又可進一步細分為微孔（＜2 nm）、介孔（2～50 nm）和宏孔（50～100 nm）；孔徑介于100～1 000 nm為中孔；孔徑大于1 000 nm為大孔［26-28］。納米CT掃描結(jié)果顯示：體積為1 cm3的生屑泥晶灰?guī)r樣品，其孔隙數(shù)量為13 670個，孔徑為80～11 291 nm，其中小孔數(shù)量為1 976個，中孔數(shù)量為11 625個，大孔數(shù)量為69個；體積為1 cm3的泥晶生屑灰?guī)r樣品，其孔隙數(shù)量為77 367個，孔徑為80～9 384 nm，其中小孔數(shù)量8 051個，中孔數(shù)量為69 226個，大孔數(shù)量為90個（圖6）。隨著孔徑的增加，孔隙數(shù)量具有先增后降的趨勢。盡管孔徑200 nm以下的孔隙數(shù)量較多，但其體積占比較?。?%～6%），孔徑在1μm以上的孔隙雖然數(shù)量較少，但其體積占比很大（生屑泥晶灰?guī)r為90%，泥晶生屑灰?guī)r為50%）。

圖6 川東地區(qū)茅一段孔隙頻率分布直方圖Fig.6 Histogramof pore distribution of the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

茅一段樣品氮氣吸附脫附曲線整體均呈反S型，吸附量隨相對壓力（p/p0）（其中p為吸附平衡時氣相的壓力，MPa；p0為氣體在吸附溫度時的飽和蒸氣壓，MPa）升高而增多，主要包含3個階段：低壓階段（0＜p/p0≤0.4），等溫吸附曲線緩慢上升；相對壓力升高階段（0.4＜p/p0≤0.8），等溫吸附曲線上升速率提高，出現(xiàn)回滯環(huán)；高壓階段（p/p0＞0.8），等溫吸附曲線急劇上升，相對壓力接近1時也未出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，表明樣品中含有一定量的中孔和大孔（圖7）。茅一段吸附脫附曲線在形貌上均與IUPAC（國際純粹與應用化學聯(lián)合會）提出的Ⅳ型等溫吸附線相似［29］，反映孔隙發(fā)育集中在2～50 nm孔徑區(qū)間內(nèi)。泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r回滯環(huán)類型與IUPAC提出的四分回滯環(huán)類型［29］中的H3型接近，兼有H4型特征，表明泥晶灰?guī)r與泥晶生屑灰?guī)r納米級孔隙主要為一些狹縫狀孔與楔狀半封閉孔，該類型孔隙對應前文所提的脆性礦物間孔隙（粒緣孔）；生屑泥晶灰?guī)r、（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r與H2型接近，兼有H1與H3型特征，表明孔隙形態(tài)以四周開放的片狀孔隙與兩端開放的管狀孔為主，該類型孔隙對應前文所提的滑石收縮孔以及有機質(zhì)生烴形成的類管狀孔。

圖7 川東地區(qū)茅一段等溫氮氣吸附-脫附曲線Fig.7 Isothermal nitrogen adsorption/desorption curves of the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

由于茅一段巖石孔隙形態(tài)復雜多樣，為了準確表征茅一段孔徑分布，本文采用BJH模型與NLDFT模型進行對比分析。從BJH模型得出的dV"/dD"孔徑分布圖（V"為孔隙體積，cm3；D"為BJH模型孔徑，nm）來看，泥晶灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r孔徑分布呈寬緩單峰型（圖8a），微孔和介孔發(fā)育數(shù)量少。這兩類巖石有機質(zhì)含量（TOC＜0.5%）與滑石含量（＜1.0%）低，低有機質(zhì)豐度無法提供大量的有機質(zhì)生烴所產(chǎn)生的微孔，而低滑石含量無法提供大量的成巖轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的部分介孔。生屑泥晶灰?guī)r、（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r孔徑呈一個主峰和一個次峰的雙峰形態(tài)，微孔占絕對優(yōu)勢，且含有9.0～10.0 nm的介孔峰（圖8b）。這兩類巖石具有高TOC（＞0.8%）與高滑石含量（＞5.0%），說明有機質(zhì)與滑石對微孔和介孔貢獻較大，這兩類巖石以有機質(zhì)生烴演化形成的微孔與滑石成巖轉(zhuǎn)化形成的介孔為主。從NLDFT模型得出的dV"/dW孔徑分布圖（W為NLDFT孔徑，nm）來看，泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r孔徑分布呈雙峰型，分別位于1.0～1.6 nm和2.0～3.0 nm，且峰值低（圖8c），表明這兩類巖石微孔、介孔發(fā)育數(shù)量少，僅發(fā)育少量粒緣孔。生屑泥晶灰?guī)r、（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r孔徑分布呈三峰型，分別為1.0～1.6，2.0～2.4和3.0～6.0 nm，且峰值相對較高（圖8d），表明有機質(zhì)與滑石給兩類巖石提供了大量的微孔及2.0～6.0 nm的介孔。

圖8 川東地區(qū)茅一段BJH模型與NLDFT模型孔徑分布曲線Fig.8 Pore size distribution curvesbased on BJH and NLDFTmodels in the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

3.3.3 孔隙分形特征

分形維數(shù)是孔隙結(jié)構(gòu)分形特征的重要表征參數(shù)［30］，本文采用最常用的FHH模型計算分形維數(shù)，計算方法見公式（1）［28］。

式中：V是平衡壓力為p時所吸附氣體體積，cm3/g；K為分形參數(shù)，無量綱；C為常數(shù)，無量綱。

分形維數(shù)D（無量綱）與分形參數(shù)K關(guān)系見公式（2）［31］。

因此，通過最小二乘法擬合得到相關(guān)關(guān)系曲線，獲得斜率K，利用公式（2）求取分形維數(shù)D（圖9）。

根據(jù)p/p0比值范圍，將茅一段孔隙分形維數(shù)分為兩部分：高壓區(qū)（p/p0≥0.5），以滲流孔為主，對應分形維數(shù)D1（無量綱）；低壓區(qū)（p/p0＜0.5），以吸附孔為主，對應分形維數(shù)D2（無量綱）。泥晶灰?guī)rD1介于2.591 79～2.600 82，D2介于2.460 17～2.465 44（圖9a，b）；泥晶生屑灰?guī)rD1介于2.414 23～2.494 04，D2介于2.546 91～2.567 93（圖9c，d）；生屑泥晶灰?guī)rD1介于2.422 67～2.450 29，D2介于2.405 01～2.410 57（圖9e，f）；（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)rD1介于2.444 94～2.525 86，D2介于2.418 03～2.459 76（圖9g，h）。泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r滲流孔分形維數(shù)（D1）大于吸附孔分形維數(shù)（D2），說明滲流孔分形特征更顯著，其空間復雜程度更高，微觀非均質(zhì)性更強，泥晶生屑灰?guī)r正好相反。整體來看，生屑泥晶灰?guī)r與（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r的D1和D2相對較小，說明其孔隙結(jié)構(gòu)復雜程度相對較低，孔隙間連通性更好。

3.3.4 孔隙連通性

孔隙連通域是評價微觀儲集空間連通性的一種有效手段。根據(jù)孔隙之間的連通程度，可以將孔隙連通域劃分為Ⅰ級連通域（相鄰兩個孔隙組成）、Ⅱ級連通域（兩個以上孔隙匯聚形成）、Ⅲ級連通域（大量孔隙匯聚呈網(wǎng)狀）［32-35］。生屑泥晶灰?guī)r以Ⅲ級連通域為主，其次為Ⅱ級連通域，發(fā)育少量Ⅰ級連通域，可動流體飽和度為30%～50%，孔隙連通性好（圖10a，b）；泥晶生屑灰?guī)r以Ⅱ級連通域為主，其次為Ⅰ級連通域，發(fā)育少量Ⅲ級連通域，可動流體飽和度小于40%，孔隙連通性一般（圖10c，d）；（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r孔隙分形特征簡單（圖9g，h），可動流體飽和度為40%～60%，孔隙連通性好；泥晶灰?guī)r孔隙分形特征復雜（圖9a，b），可動流體飽和度小于20%，孔隙連通性差?？v向上，茅一a亞段中主要發(fā)育Ⅲ級連通域，可動流體飽和度高，孔隙連通性好；茅一b亞段中主要發(fā)育Ⅰ級連通域，孔隙連通性差；茅一c亞段中主要發(fā)育Ⅱ-Ⅲ級連通域，可動流體飽和度高，孔隙連通性好。

圖9 川東地區(qū)茅一段氮氣吸附FHH模型分形特征Fig.9 Nitrogen adsorption fractal characteristics of FHH model in the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

3.4 儲層展布特征

川東地區(qū)茅一段沉積厚度穩(wěn)定、連續(xù)性好、測井曲線特征明顯?？v向上，茅一段儲層多發(fā)育于茅一a亞段和茅一c亞段中，茅一b亞段中儲層不發(fā)育，儲層巖性主要為生屑泥晶灰?guī)r與（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r。儲層段表現(xiàn)出較高TOC、高GR值、高AC值、低電阻率的特征，并且儲層發(fā)育部位粘土礦物與白云石含量往往增加（圖1c，圖2）；平面上，儲層主要發(fā)育于外緩坡生屑泥晶灰?guī)r微相和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r微相，在研究區(qū)西南部儲層厚度較大，為25～40 m，東北部儲層厚度較小，為10～15 m，具有向東北方向逐漸減薄的趨勢。

4 儲層主控因素

研究區(qū)茅一段泥質(zhì)灰?guī)r儲層是多種因素綜合作用的產(chǎn)物［36-38］。綜合研究發(fā)現(xiàn)，巖相、粘土礦物轉(zhuǎn)化、有機質(zhì)豐度、白云石化作用和溶蝕作用對其優(yōu)質(zhì)儲層的形成和分布具有重要控制作用。

4.1 巖相是優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的基礎(chǔ)

研究區(qū)茅一段優(yōu)質(zhì)儲層縱向上主要發(fā)育在茅一a亞段和茅一c亞段，外緩坡生屑泥晶灰?guī)r微相和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r微相為有利儲集巖相。綜合來看，泥晶灰?guī)r微相生物碎屑顆粒沉積較少，原生孔隙不發(fā)育；生屑泥晶灰?guī)r微相或（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r微相以生物碎屑顆粒沉積為主，生物碎屑之間為灰泥支撐，原生孔隙較發(fā)育；泥晶生屑灰?guī)r微相生物碎屑發(fā)育，但生物碎屑之間以顆粒支撐為主，原生孔隙不發(fā)育。生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r原始孔、滲較好；當粘土礦物含量為5%～20%時，孔、滲性能最好，此時孔隙度為1.98%～5.73%（平均為3.65%），滲透率為 0.016×10-3～1.547×10-3μm2，平 均 為 0.375×10-3μm2。一方面，茅一段粘土礦物以滑石為主，而滑石又是由海泡石轉(zhuǎn)化而來。海泡石具有極強的吸附性，可以大量吸附有機質(zhì)，這也是茅一段粘土礦物含量與TOC呈正相關(guān)性的原因（圖11），前文已述茅一段有機質(zhì)中發(fā)育大量有機質(zhì)孔隙（圖4d）；另一方面有機質(zhì)會抑制方解石沉淀，TOC低時（＜0.5%），方解石晶粒較大（10～40μm），原生孔隙不發(fā)育（圖2f）；TOC較高時（0.5%～1.2%），方解石晶粒較?。?～10μm），原生孔隙發(fā)育（圖2k，l）。這兩方面都會保護原生孔隙，使生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r中原生孔隙發(fā)育。同時，在深埋藏期差異壓實作用下，生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r由于原始孔滲發(fā)育更易產(chǎn)生壓溶縫，進一步改善其儲集性能，使其成為優(yōu)質(zhì)儲層。平面上，外緩坡生屑泥晶灰?guī)r微相和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r微相分布穩(wěn)定，厚度多集中在20～40 m。

4.2 有機質(zhì)孔是有效儲集空間

通過掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)茅一段有機質(zhì)中存在大量納米孔隙，孔徑大多分布在25～50 nm（圖4d，e），氮氣吸附實驗結(jié)果表明有機質(zhì)生烴演化產(chǎn)生了大量有機質(zhì)微孔。由圖11可見TOC與小孔體積呈中度正相關(guān)，與中孔體積呈中度負相關(guān)，與大孔體積無明顯相關(guān)性，與孔隙度、滲透率呈中度正相關(guān)。生屑泥晶灰?guī)rTOC較高，孔隙度為0.62%～5.33%（平均為1.97%），滲透率為0.001×10-3～1.360×10-3μm2（平均為0.146×10-3μm2），孔、滲性能好；（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)rTOC含量最高，孔隙度為1.16%～5.73%（平均為2.70%），滲透率為0.003×10-3～1.540×10-3μm2（平均為0.233×10-3μm2），孔、滲性能最佳。因此，TOC越高，巖石的孔隙度、孔隙體積、滲透率均越大，有機質(zhì)生烴演化產(chǎn)生的大量微孔（粒徑＜2.0 nm）、宏孔（粒徑50.0～100.0 nm）和少量介孔（粒徑2.0～2.4 nm）為茅一段泥質(zhì)灰?guī)r儲層提供了部分儲集空間。

4.3 成巖作用

4.3.1 粘土礦物轉(zhuǎn)化是優(yōu)質(zhì)儲層形成的關(guān)鍵

根據(jù)X射線衍射結(jié)果，生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r段為滑石發(fā)育段（圖4），可見滑石與孔隙度、滲透率呈中度正相關(guān)性（圖12a，d）。一方面，在中-深埋藏期，海泡石［Mg8Si12O30（OH）4·4H2O］會向滑石［Mg3Si4O10（OH）2］轉(zhuǎn)化［38-39］，海泡石是三八面體鏈狀粘土礦物，而滑石是層狀粘土礦物，由鏈狀礦物向?qū)訝畹V物的轉(zhuǎn)化過程中，形成了大量的成巖收縮縫，這些成巖收縮縫可以作為茅一段這套致密地層的有效儲集空間，并且滑石的晶體小于原始的海泡石晶體，隨著轉(zhuǎn)化程度的增加，晶間孔會更加發(fā)育。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，這些成巖收縮縫孔徑大多在100～200 nm，少部分介于50～100 nm，氮氣吸附實驗表明粘土礦物轉(zhuǎn)化還貢獻了大量3～6 nm的介孔。由于海泡石具有強吸附性，其吸附的大量有機質(zhì)會在海泡石成巖轉(zhuǎn)化的同時產(chǎn)生大量的有機質(zhì)孔（圖4d，e）；另一方面，海泡石在成巖轉(zhuǎn)化過 程 中 會 發(fā) 生 溶 解［Mg4Si6O15（OH）2·6H2O+8H+→4Mg2++6SiO2+11H2O］［40-41］，釋放出富鎂離子的成巖水流體，這些成巖水流體會與層內(nèi)灰?guī)r接觸，引發(fā)白云石化，形成灰質(zhì)白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r，改善巖石儲集性能。

4.3.2 白云石化作用改善儲集性能

目前對中二疊統(tǒng)茅口組白云巖成因的研究，認為其白云石化流體多為海源流體，其成因機制為埋藏環(huán)境下與峨眉地裂運動相關(guān)的異常地溫驅(qū)動下熱對流白云石化作用［42］。海泡石成巖轉(zhuǎn)化釋放的富Mg2+流體可以作為一種白云石化流體，使灰?guī)r白云石化形成灰質(zhì)白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r?？梢姲自剖颗c孔隙度、滲透率呈現(xiàn)中度正相關(guān)性（圖12b，e），方解石含量與孔隙度、滲透率呈現(xiàn)中度負相關(guān)性（圖12c，f），說明白云石化作用對茅一段儲層具有改善作用。一方面，白云石相對于方解石具有較小的摩爾體積，白云石化交代過程中，白云石的沉淀體積小于方解石的溶解體積［43］，巖石孔隙度增加；另一方面，形成的白云石晶間孔可以為后期流體活動提供高孔滲通道，后期酸性流體進入地層時會對儲層進行溶蝕改造，進一步加大巖石孔隙度。其中，受白云石化作用影響較大的生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r，白云石含量為0.98%～10%（平均為4.22%），白云石孔隙發(fā)育，以中-大孔隙為主，且孔隙間以大吼道連通，孔隙連通性好（圖10），改善了茅一段儲層物性。

圖12 川東地區(qū)茅一段滑石、白云石、方解石含量與物性相關(guān)性分析Fig.12 Correlation between talc，dolomite and calcite contents and physical properties of the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

4.3.3 溶蝕作用改善儲集性能、提供流體通道

茅一段不同巖性的原始組構(gòu)存在差異。生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r由于文石和高鎂方解石的溶解而變得疏松多孔，泥晶灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)r由于CaCO3再沉淀而更加致密［7］。這些溶蝕孔隙可以作為流體通道（圖4f），有利于白云石化作用改造儲層物性，并且后期油氣進入地層時會對儲層進行溶蝕改造，產(chǎn)生有機酸溶蝕孔（圖4h，i）。

5 儲層形成模式

本文基于川東地區(qū)茅一段灰?guī)r宏、微觀特征，結(jié)合茅一段儲層發(fā)育的主控因素，并綜合茅一段沉積期的構(gòu)造-沉積地質(zhì)背景，提出川東地區(qū)茅一段泥質(zhì)灰?guī)r儲層發(fā)育模式：茅一段沉積期為二疊紀最大海侵期，周圍并無古陸，此時為文石海沉積期，加之火山運動頻發(fā)，海水中富含大量鎂離子和溶解態(tài)SiO2，滿足海泡石沉淀條件。海泡石隨方解石一起沉淀，形成了茅一段這套具“眼皮眼球”狀構(gòu)造的獨特泥質(zhì)灰?guī)r［生屑泥晶灰?guī)r、（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r］-灰?guī)r（泥晶生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r）韻律層。由于灰?guī)r層、泥質(zhì)灰?guī)r層原始組構(gòu)存在差異，生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r中文石和高鎂方解石溶解形成了部分溶蝕孔隙。該時期茅一段孔隙主要為一些方解石粒緣孔和基質(zhì)溶孔；中-深埋藏期，由于埋藏深度增加，溫度壓力加大，海泡石逐漸向滑石轉(zhuǎn)化，并且在此過程中海泡石會發(fā)生溶解，釋放大量富鎂離子成巖水流體。該過程中會形成大量的粘土微孔（滑石收縮孔），其吸附的有機質(zhì)也會同時形成大量有機質(zhì)孔。生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r孔、滲性能好，受富鎂成巖水流體交代，部分發(fā)生白云石化，形成晶間孔。該時期為茅一段儲層發(fā)育的重要時期，形成的有機質(zhì)孔和粘土微孔為茅一段主要儲集空間；深埋藏期，酸性流體進一步改造儲層，形成有機酸溶孔，加之差異壓實作用，生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r由于孔、滲性能好而更易產(chǎn)生壓溶縫，進一步改善其儲集性能，使其最終發(fā)育為優(yōu)質(zhì)儲層（圖13）。

圖13 川東地區(qū)茅一段儲層發(fā)育模式Fig.13 Reservoir development model of the Mao-1 Member in the eastern Sichuan Basin

6 結(jié)論

1）川東地區(qū)茅一段巖石類型主要為泥晶灰?guī)r、泥晶生屑灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r，主要發(fā)育粒緣孔（縫）、有機質(zhì)孔、溶孔（縫）、裂縫、滑石收縮孔（縫）等5類儲集空間。

2）川東地區(qū)茅一段為一套低孔、低滲型致密灰?guī)r儲層，其中泥晶灰?guī)r和泥晶生屑灰?guī)rTOC均值分別為0.28%和0.33%，孔隙度均值分別為0.69%和0.79%，氮氣吸附回滯環(huán)類型均為H3型，僅發(fā)育少量粒緣孔（粒徑1～3 nm），孔隙分形特征復雜，主要發(fā)育Ⅱ級連通域，孔隙連通性差；生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)rTOC均值分別為0.77%和0.72%，孔隙度均值分別為1.97%和2.70%，氮氣吸附回滯環(huán)類型均為H2型，發(fā)育大量有機質(zhì)孔（粒徑1.0～2.4 nm和25.0～50.0 nm）、滑石收縮孔（粒徑3.0～6.0 nm和100.0～200.0 nm），孔隙分形特征簡單，主要發(fā)育Ⅲ級連通域，孔隙連通性好。

3）川東地區(qū)茅一段儲層的形成與分布受巖相、有機質(zhì)豐度、粘土礦物轉(zhuǎn)化、白云石化作用、溶蝕作用綜合控制。外緩坡生屑泥晶灰?guī)r微相和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r微相是茅一段優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的基礎(chǔ)，以生物碎屑顆粒沉積為主（灰泥支撐），原生孔隙發(fā)育；粘土礦物含量高（5%～20%），會吸附大量有機質(zhì)，抑制方解石沉淀，保護原生孔隙。茅一段粘土礦物轉(zhuǎn)化是優(yōu)質(zhì)儲層形成的關(guān)鍵，該過程會形成大量的粘土微孔和有機孔，同時釋放的富鎂離子成巖水流體使灰?guī)r白云石化，改善儲層物性。溶蝕作用為茅一段儲層提供了額外的儲集空間和流體通道，進一步改造儲層。

4）茅一段沉積期，生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r中文石和高鎂方解石溶解，形成溶孔并為后期流體改造提供了通道，該時期茅一段孔隙主要為一些方解石粒緣孔和基質(zhì)溶孔；中-深埋藏期，海泡石發(fā)生成巖轉(zhuǎn)化，形成大量粘土微孔和有機質(zhì)孔，同時釋放出富鎂離子成巖水流體，使生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑灰?guī)r發(fā)生白云石化，改善儲層物性；深埋藏期，酸性流體進一步改造儲層，加之差異壓實作用下形成的壓溶縫，使生屑泥晶灰?guī)r和（含）泥質(zhì)生屑灰?guī)r儲層發(fā)育為優(yōu)質(zhì)儲層。