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致密砂岩气是一种重要的非常规油气资源,其产量占我国非常规油气资源的72.3%,在西部各大盆地广泛分布[1]。相比于常规砂岩,致密砂岩常具有物性质量差、成岩作用复杂、非均质性强等特征,因而影响致密砂岩储层特征的因素颇多,寻找致密砂岩中的相对优质储层（亦称为甜点储层）成为油气地质学的热点及难点问题[2]。优质储层的形成往往受沉积与成岩两大因素控制[3],而物源的分布及供给则直接影响盆地的沉积特征[4]。物源区母岩持续的向沉积盆地提供陆源碎屑,经沉积、成岩等作用形成碎屑岩储层,碎屑岩储层的储集物性与陆源碎屑的成分密切相关[5⁃8]。在不同物源沉积体系下,砂岩矿物组成的差异直接影响砂岩储集层物性,优质储层往往富集石英,贫岩屑,岩屑含量越高储集层孔渗越低[9]。此外,矿物组成的差异不仅影响砂岩孔隙的演化,也是储层后期成岩作用的基础[10]。
川西坳陷须家河组天然气资源十分丰富,目前探明天然气地质储量超过8.3×1011 m3,预测与控制天然气地质储量约1.0×1012 m3[11]。前人研究成果表明川西坳陷须家河组受多物源影响,龙门山、米仓山—大巴山以及康滇古陆均为川西坳陷须家河组区域性物源[12⁃14]。学者对须四段的主物源方向为龙门山,会同米仓山—大巴山物源共同作用整体连片有着一致性认识,须二段主物源方向为米仓山—大巴山,龙门山仅提供少量物源[12]。新场地区须家河组二段、四段物源及储层特征的研究成果丰富,但大多数研究者仅着眼于研究须二段或须四段储层的总体特征并未明确不同主次物源影响下砂体储层特征的差异性[12,15⁃20]。此外,在同一区域物源下讨论须二段、须四段储层特征差异的研究成果甚少。因此,本文结合须家河组二段、四段物源分析,横向上分别阐明新场地区须二段、须四段不同物源控制的储层特征及其差异,纵向上分别厘清不同物源控制下须二段、须四段储层特征及其差异。
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自印支运动后期开始,经燕山运动、喜山运动等多期构造改造形成了现今构造格局的四川盆地[21]。川西坳陷位于四川盆地西部,西邻龙门山造山带,整体呈现北东东走向的背斜构造[17,22⁃23]。川西坳陷总体呈现“三隆两凹一斜坡”的构造格局,即龙门山前构造带、新场构造带、龙泉山构造带、梓潼凹陷、成都凹陷和中江斜坡[24⁃25]。研究区是川西坳陷的一个次级构造单元,位于梓潼凹陷以南、龙门山前构造带以东,成都凹陷、龙泉山构造带、中江斜坡带以北（图1）[12]。
四川盆地须家河组是一套西厚东薄、呈簸箕状分布的以砂、泥岩为主的煤系地层[26]。上三叠统须家河组自下而上发育须一段至须六段,其中须六段被剥蚀,须二段、须四段是天然气的主要储集层。有利的沉积相是优质储层形成的基础,沉积微相不仅控制砂岩的粒度、沉积构造,导致储层物性差异,还会影响早期成岩作用[27]。研究区须二段储层以海陆过渡沉积体系为主,沉积厚度较大,主要发育砂岩,上部夹有少量泥页岩,下部泥页岩较多,与砂岩形成了互层,整体上砂岩较多,泥岩厚度约为砂岩厚度的1/3[18]；须二段沉积期,新场地区东部发育三角洲前缘亚相,西部主要发育前三角洲泥微相[12,28]。须四段储层以陆相沉积体系为主,沉积厚度减小,主要发育砂岩与泥页岩互层,砂泥比约为2∶1[12,19]；须四段沉积期,新场地区（东）北部及西南部发育水下分流河道微相[12]。
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共采集研究区须二段20口井的2 024片和须四段22口井的1 000片（岩心和岩屑）薄片鉴定数据以及712组物性数据。岩心薄片鉴定依据SY/T 5368—2000岩石薄片鉴定方法,使用油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学）尼康E600型高级偏光显微镜完成。阴极发光、电子探针、扫描电镜、能谱分析等实验测试主要用于分析胶结物特征、孔隙特征和成岩作用等。阴极发光实验使用油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学）Sunny阴极发光系统（CL）进行实验观察。扫描电镜依据SY/T 5162—2014《岩石样品扫描电子显微镜分析方法》和SY/T 6189—2010《岩石矿物能谱定量分析方法》,使用油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学）Qunta250FEG场发射环境扫描电子显微镜（SEM）配合IncaX-max20能谱仪（EDS）进行实验观察。黏土矿物X射线衍射分析、有机质成熟度分析为黏土矿物转化和成岩阶段划分提供依据。黏土矿物X射线衍射分析依据粉末衍射标准联合会（JCPDS）《粉末衍射卡片》,使用中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室管压30 kV,管流10 mA 的X射线衍射仪完成。有机质成熟度分析依据SY/T 5124—1995,使用中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院地质实验室K32315显微光度计完成。
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研究区须二段、须四段均主要发育岩屑砂岩,须二段岩石类型是岩屑砂岩、长石岩屑砂岩、岩屑石英砂岩等,须四段岩石类型是岩屑砂岩、岩屑石英砂岩等（图2）。须二段较须四段富长石,更为发育长石岩屑砂岩,而须四段较须二段富岩屑,更为发育岩屑砂岩（图3）。研究区须二段X11—X853—XC8井以西的地区更为富岩屑、贫石英及长石,更为发育岩屑类砂岩,以东的地区石英、长石较为富集,较为发育石英类、长石类砂岩。研究区须四段CL562—CH139—XC27井以西的地区贫长石,发育贫长石类砂岩,以东的地区富岩屑、长石,更为发育岩屑类、长石类砂岩。
图 2 新场地区须二段（a）、须四段（b）部分钻井岩心砂岩类型统计图
Figure 2. Accumulation of the drilling core sandstone type characteristics of the Second (a) and Fourth (b) members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
图 3 新场地区须二段（a,b）、须四段（c,d）砂岩类型特征
Figure 3. Sandstone type characteristics of the Second (a, b) and Fourth (c, d) members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
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研究区须二段岩屑多以变质岩岩屑为主,须四段岩屑多以沉积岩岩屑为主（图4）。研究区须二段西部CX93井附近、东部CH139—CF563井附近及中部X856井、CL562—CH100井附近沉积岩岩屑含量较高,其他地区均以变质岩岩屑为主,说明研究区须二段以东北部物源区为主,随之西北部地区也开始为研究区提供物源。研究区须四段XC23—XC6—XC27井以西的地区沉积岩岩屑含量最高,以东的地区变质岩岩屑含量高于其他地区,表明研究区须四段以西北部物源为主,同时也受（东）北部物源影响。
图 4 新场地区须二段（a,b）、须四段（c,d）岩屑类型特征
Figure 4. Debris characteristics of the Second (a, b) and Fourth (c, d) members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
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研究区须二段、须四段储层砂岩类型、岩屑类型、重矿物组合、石英阴极发光、重矿物成熟度等值线、古水流方向具有明显的分带性[29⁃35]。须二段以岩屑砂岩和长石岩屑砂岩为主,岩屑类型以变质岩岩屑为主,西部地区较东部地区富含岩屑类砂岩,沉积岩岩屑居多,重矿物组合为锆石、黄铁矿、电气石、白钛矿等[29]；东部地区较西部地区富石英类、长石类砂岩,变质岩岩屑居多,重矿物组合为电气石、锆石、锐钛矿、金红石等[29]。须二段重矿物成熟度等值线平面分布特征为ZTR值自东北向西南、自西北向东南两个方向分别降低[21,30]；古水流方向为北东—南西向[31⁃33]。须四段以岩屑砂岩为主,岩屑类型以全区广泛分布的沉积岩岩屑为主,西部地区发育贫长石类砂岩,自西向东沉积岩岩屑逐渐减少,西北部成分成熟度较低[34],石英阴极发光颜色以棕褐色、蓝色、暗蓝色为主[6]；东部地区发育富岩屑类、长石类砂岩,自东向西变质岩岩屑逐渐减少,东北部成熟度值较低[34],石英阴极发光颜色以蓝色、暗蓝色光为主[6]。须四段重矿物成熟度等值线平面分布特征为自西向东ZTR值升高[21,35]；古水流方向为由北向南、北东南西向[31⁃33]。研究区须二段、须四段储层砂岩的分带性表明其东西部地区由不同母岩区提供物源供给,东北方向物源和米仓山—大巴山震旦系—志留系地层中的千枚岩、石英岩、片岩等变质岩特征相似[36],西北方向物源与泥盆纪—晚三叠世地层中泥岩、粉砂岩、碳酸盐岩为主的沉积岩（尤其是碳酸盐岩）特征相似[21,37⁃39]。
综上所述,新场地区须二段总的物源搬运方向为自（东）北向西南,东北部米仓山—大巴山为主物源,西北部龙门山次之（图5a）。新场地区须四段物源主要是沿西部到东部的方向搬运,西部龙门山为主物源,西部主要受龙门山物源影响,东部受龙门山和米仓山—大巴山的共同影响（图5b）。
图 5 新场地区须二段（a）和须四段（b）物源特征
Figure 5. Provenance characteristics of the Second (a) and Fourth (b) members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
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根据砂岩碎屑组分特征将研究区须二段致密砂岩储层划分为富石英类砂岩（Q>70%）、 富长石类砂岩（F>10%）和富岩屑类砂岩（R>25%）3种类型；须四段划分为含长石类砂岩（F>3%）、贫长石类砂岩（F<3%）和富岩屑类砂岩（R>25%）3种类型[16,40]。
物源控制了储层岩石类型的发育范围,导致各地区矿物组分及含量亦有所不同[15]。结合物源特征,据砂岩三角投点图[41],对须二段（N=2 024）、须四段（N=1 000）进行分析可知,须二段广泛发育岩屑砂岩为主的富岩屑类砂岩,较发育长石岩屑砂岩为主的富长石类砂岩（图2a、图3a）,受西部龙门山及（东）北部米仓山—大巴山物源影响,须二段岩屑类型以变质岩岩屑为主（图4a、图6c）,说明总的物源区为米仓山—大巴山,总的物源方向为自东北向西南。龙门山物源控制下的须二段（N=552）富岩屑类砂岩发育,贫长石、富沉积岩岩屑（图6a）。米仓山—大巴山物源控制下的须二段（N=1 472）发育富岩屑类砂岩,较龙门山物源发育富长石类砂岩,富长石、富变质岩岩屑及火山岩岩屑（图6a）。
图 6 新场地区须二段、须四段不同物源控制的砂岩类型及岩屑类型三角投点图
Figure 6. Triangular projections of sandstone and lithic types controlled by different provenances in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
须四段广泛发育岩屑砂岩为主的富岩屑类砂岩（图2b、图3b）,受西部龙门山物源影响,须四段岩屑类型以沉积岩岩屑为主（图4b、图6c）,说明总的物源区为西部龙门山,总的物源方向为自（西）北向东。龙门山物源控制下的须四段（N=610）主要发育岩屑砂岩,次为岩屑石英砂岩等贫长石类砂岩,贫长石、富岩屑（图6b）。米仓山—大巴山物源控制下的须四段（N=390）发育岩屑砂岩等富岩屑类砂岩,次为长石岩屑砂岩等含长石类砂岩,富长石、贫火山岩岩屑（图6b）。
须二段填隙物以方解石、白云石为主,但值得注意的是绿泥石较为发育；砂岩粒度以中粒为主,分选好,磨圆主要表现为次棱角状。须二段龙门山物源较米仓山—大巴山物源控制下的储层填隙物略微富集白云石、绿泥石,贫硅质,中细粒砂岩较发育,分选、磨圆一般（表1、图7）。须四段填隙物以方解石为主,砂岩粒度以中粒为主,分选好,磨圆主要表现为次棱角状。须四段龙门山物源较米仓山—大巴山物源控制下的储层填隙物略微富方解石,贫泥质,分选、磨圆好（表1、图7）。
表 1 新场地区须二段、须四段不同物源控制下的砂岩填隙物及结构特征
层位 物源 填隙物/% 结构 样品数 方解石 白云石 硅质 泥质 粒度 分选 磨圆 须二段 龙门山 0~25/1.32 0~35/1.99 0~8/0.84 0~10/0.12 细粒（22.83%）中粒（72.83%） 好（83.51%） 次棱角状（78.08%） 552 米仓山—大巴山 0~36/1.63 0~30/1.40 0~7/1.49 0~15/0.16 细粒（17.26%）中粒（68.82%） 好（86.48%） 次棱角状（93.82%） 1 472 须四段 龙门山 0~45/5.23 0~10/0.62 0~4/0.23 0~23/0.55 细粒（30.82%）中粒（63.93%） 好（84.92%） 次棱角状（92.62%） 610 米仓山—大巴山 0~34/5.03 0~30/0.63 0~6/0.59 0~10/2.58 细粒（21.54%）中粒（75.38%） 好（67.18%） 次棱角状（95.38%） 390 注： 填隙物数据为最小值~最大值/平均值。
图 7 新场地区须二段、须四段不同物源控制的砂岩填隙物特征
Figure 7. Characteristics of sandstone interstitials controlled by different provenances in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
综合而言,填隙物须四段较须二段更为单一,方解石胶结物须四段较须二段更为发育,白云石胶结物则相反,硅质及绿泥石须二段较须四段略为发育；须二段及须四段粒度分布相差不多,须四段较须二段更为发育中、细粒砂岩,磨圆须四段略优于须二段。
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多物源致使研究区形成不同类型的储层,进而使得各储层中的矿物组分及其含量不同,并最终导致储层孔隙类型及其发育规模不同[15]。物性分析结果表明,研究区须二段孔隙介于0.92%~11.42%,平均值为3.80%,峰值区间为2%~4%（图8g）；渗透率介于（0.002~79.09）×10⁃³ μm²,平均值为0.61×10⁃³ μm²,峰值区间为（0~0.04）×10⁃³ μm²（图8h）。观察铸体薄片发现,研究区须二段储集空间以次生孔隙岩屑粒内溶孔、裂缝为主,原生孔隙次之（图9~11）[42]。龙门山物源与米仓山—大巴山物源控制的须二段储层孔渗特征相似,孔隙度分布峰值区间均为2%~4%（图8a）,渗透率分布峰值区间均为（0~0.04）×10⁃³ μm²（图8b）；龙门山物源控制的须二段储层特低孔隙度、渗透率占比普遍高于米仓山—大巴山物源,米仓山—大巴山物源控制的须二段储层物性略优于龙门山物源（图8c）[29]。
图 8 新场地区须二段、须四段不同物源控制的储层物性特征
Figure 8. Reservoir physical properties controlled by different provenances in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
图 9 新场地区须二段、须四段不同物源控制的储层储集空间特征
Figure 9. Characteristics of reservoir space controlled by different provenances in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
图 10 扫描电镜（SEM）及阴极发光（CL）下新场地区须二段、须四段成岩作用类型
Figure 10. Types of diagenesis in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area under scanning electron microscope (SEM) and cathodoluminescence (CL)
图 11 铸体薄片下新场地区须二段、须四段成岩作用类型
Figure 11. Diagenesis types of the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area, casting thin section
研究区须四段孔隙度介于0.58%~12.71%,平均值为5.83%,峰值区间为4%~6%（图8g）；渗透率介于（0.001 8~1 070.03）×10⁃³ μm²,平均值为2.56×10⁃³ μm²,峰值区间为（0.10~0.20）×10⁃³ μm²（图8h）。铸体薄片结果显示,研究区须四段储集空间以次生孔隙岩屑、长石粒内溶孔为主,原生孔隙次之（图9~11）。龙门山物源与米仓山—大巴山物源控制的须四段储层孔渗特征相似,孔隙度分布峰值区间均为4%~8%（图8d）,渗透率分布峰值区间均为（0.10~0.40）×10⁃³ μm²（图8e）；与须二段相类似,米仓山—大巴山物源控制下的须四段储层物性优于龙门山物源（图8f）。
新场地区须二段孔隙度平均值小于须四段,孔隙度分布须二段较须四段相对集中,须二段孔隙度超半数分布在2%~4%,须四段孔隙度大多分布在4%~8%；渗透率平均值须二段与须四段相差不大,须二段渗透率大多小于0.06×10⁃³ μm²,且多数分布于（0.10~0.40）×10⁃³ μm²；孔渗相关系数须四段大于须二段（图8i）。研究区须二段、须四段均以发育次生孔隙为主,须四段相较于须二段长石溶孔更为发育,须二段相较于须四段原生孔隙更为发育（图9）。
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成岩作用对深层致密砂岩储层的改造直接影响了现今的储层微观孔隙结构格局,是储层致密、低孔特低渗的一个重要原因[19]。研究区须二段、须四段均经历了压实压溶作用、胶结作用、溶蚀作用及破裂作用。
研究区压实作用较为明显,须二段埋深大,压实程度高（图10e）,压实压溶作用强于须四段。结合砂岩三角投点图解,米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制下的须二段石英、长石等刚性颗粒富集,压实压溶作用强；龙门山物源较米仓山—大巴山物源控制下的须四段富集碳酸盐岩屑,极大地提高了储层抗压实能力。
研究区胶结作用主要有碳酸盐胶结、石英次生加大以及黏土矿物高岭石、绿泥石、伊利石（图10b、图11g）的胶结。绿泥石（图10a）和白云石胶结作用（图11a）须二段强于须四段；高岭石（图11i）和方解石胶结作用（图10c,f、图11f,h）须四段较须二段强。结合岩屑三角投点图解,米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制下的须二段富变质岩岩屑、火山岩岩屑极大地影响了绿泥石的发育,绿泥石胶结作用强（图10a）。
溶蚀作用（图11d,e,h）在研究区广泛可见,多见长石、岩屑的溶蚀（图10d,e）,增加了储层的孔渗性。长石溶蚀后的长石粒内溶孔中也多充填胶结物等（图11h）。溶蚀作用所产生的硅质常成为石英次生加大或自生石英的物质来源。须二段、须四段孔隙类型均以次生孔隙为主,但须四段长石溶孔较须二段更为发育。结合砂岩三角投点图,米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制下的须二段及须四段长石发育较好,这是由于有机酸性流体注入较少,长石溶蚀有限,长石得以保存较好。溶蚀作用是须二段优质储层形成的关键因素[19,42]。
研究区破裂作用所产生的微裂缝（图11b~d）主要为沉积成因裂缝,构造成因裂缝少见,且须二段微裂缝相对须四段较发育,有效地提高了储层的渗透率。
总体而言,须二段埋深大,颗粒紧密接触,呈线接触或凹凸接触,压实作用强于须四段。须二段白云石和绿泥石的胶结作用较强,绿泥石多形成孔隙衬边保护原生孔隙,须四段方解石和高岭石的胶结作用较强,局部可见高岭石与残余长石溶蚀后形成的丝状伊利石胶结物（图11g）。须四段长石溶蚀作用明显强于须二段,溶蚀所形成的溶蚀孔缝明显。此外,须二段破裂作用较强,须二段破裂缝发育程度大于须四段。
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物源差异影响沉积物的矿物成分及结构,进而控制沉积物质从沉积初始阶段至现今的成岩演化过程,造成川西坳陷须二段和须四段致密砂岩的储层特征差异。分析显示,须二段FG21井有机质成熟度Ro=1.45%、黏土矿物X衍射分析中不含或少见蒙皂石。结合前人研究成果[20,40],判断须二段、须四段均处于中成岩B期成岩阶段。
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1） 须二段
根据物源分析可知,须二段物源供给主要来自米仓山—大巴山物源,其次为龙门山物源（图5a）。米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制的储层发育富长石类砂岩,龙门山物源较米仓山—大巴山物源发育富岩屑类砂岩。米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制的储层富石英及长石等刚性颗粒、富变质岩岩屑及火山岩岩屑,龙门山物源控制的储层相对贫长石、富沉积岩岩屑（图6a、表1）。
须二段米仓山—大巴山物源、龙门山物源砂岩岩石学特征上的差异性导致不同物源控制的须二段储层存在明显差异（图12）。此沉积期,米仓山—大巴山物源控制的储层刚性颗粒及硅泥质胶结物略发育,压实作用以及硅质胶结作用略强。火山岩岩屑以及变质岩岩屑质量分数上的差异导致米仓山—大巴山物源控制的储层形成较多绿泥石薄膜,极大地保护了米仓山—大巴山物源控制的储层的原生孔隙。龙门山物源控制的储层则相对富集沉积岩岩屑、碳酸盐胶结物,碳酸盐胶结作用较米仓山—大巴山物源强。米仓山—大巴山物源以及龙门山物源均发育较高含量的长石,这是由于有机酸性流体注入较少,导致长石溶蚀作用有限,长石保存较好,但龙门山物源控制的储层有机酸性流体注入略多,其长石溶蚀略强于米仓山—大巴山物源控制的储层。
图 12 新场地区不同物源控制下须二段、须四段成岩演化序列
Figure 12. Diagenetic evolution sequence of the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation controlled by different provenances in the Xinchang area
2） 须四段
根据物源分析可知,须四段物源供给主要来自龙门山物源,其次（东）北方向米仓山—大巴山持续提供物源供给（图5b）。米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制的储层发育含长石类砂岩,龙门山物源较米仓山—大巴山物源发育贫长石类砂岩。米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制的储层富长石以及硅泥质,龙门山物源控制的储层相对富沉积岩岩屑及方解石胶结物、贫长石（图6b、表1）。
须四段米仓山—大巴山物源、龙门山物源砂岩岩石学特征的差异性导致不同物源控制的须四段储层存在明显差异（图12）。此沉积期,龙门山物源控制的储层多富集以碳酸盐岩屑为主的沉积岩岩屑,极大地提高了储层的抗压实能力。米仓山—大巴山以及龙门山物源控制的储层均相对富集方解石胶结物,方解石胶结作用均强于须二段控制的储层,但龙门山物源控制的储层方解石胶结物含量略大于米仓山—大巴山物源控制的储层,方解石胶结作用略强于米仓山—大巴山物源控制的储层,方解石的差异胶结作用是须四段原生孔隙保存的关键。须四段碳酸盐胶结物与储层孔隙度呈现明显的负相关性,而碳酸盐胶结物与储层渗透率存在较弱的负相关性[16]。龙门山物源控制下的储层有机酸性流体注入较多,长石被大量溶蚀,溶蚀现象也更为明显,导致长石质量分数较低,形成了大量长石溶孔,长石及岩屑的溶蚀产生的次生孔隙及裂缝的发育是形成有利储层的关键。龙门山物源控制下的储层长石被溶蚀后,在酸性流体的作用下促进了自生高岭石的沉淀。
结合物性及储集空间特征可知,研究区须二段相对埋藏深、富原生孔隙,贫长石溶孔；须四段相对埋深浅、富长石溶孔,贫原生孔隙。造成这一现象的主要原因是须二段储层中发育较多刚性颗粒及绿泥石薄膜,极大地保护了原生孔隙；而其酸性流体在较为发育的砂岩和欠发育的泥岩中注入量较少,导致了长石在有限的酸性流体作用下溶蚀有限[43]。须四段塑性岩屑含量明显较高,储层原生孔隙在压实作用下大量损失,但酸性流体在砂岩泥岩互层中大量注入,使长石在大量酸性流体作用下得到了充分溶蚀[43]。
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1） 龙门山物源
结合储层岩石学特征,龙门山物源体系下,须二段储层主要发育岩屑砂岩和岩屑长石砂岩的富岩屑类砂岩；须四段储层主要发育岩屑砂岩和岩屑石英砂岩的贫长石类砂岩。须二段较须四段压实作用、碳酸盐胶结作用（特别是白云石胶结作用）及破裂作用显著；须四段较须二段压实作用相对较弱,溶蚀作用、方解石胶结作用及高岭石胶结作用显著。
储层岩石学特征差异必然会影响龙门山物源控制的须二、四段储层特征（图12）。此物源体系下,须二段较须四段埋深较大,石英、长石等刚性颗粒较为发育,压实程度相对较高。压溶作用往往发生于压实作用之后。最常见的压溶现象是石英的压溶,石英颗粒由点接触变成线接触或凹凸接触。压溶作用所释放出的硅质可被溶解融入孔隙水,孔隙水饱和后经沉淀可形成石英次生加大边或为后期硅质胶结提供物质来源。须二段较须四段富白云石胶结物、贫方解石胶结物,白云石等碳酸盐胶结物一般充填于孔隙,使须二段孔隙度降低、储层致密化。龙门山物源体系下,须四段高岭石含量较高,大多为自生高岭石,由早期长石溶蚀作用生成的自生矿物,随着埋深的加大,可与残余长石反应形成伊利石。成岩过程中自生伊利石的形成对储层发育具有双重作用。自生伊利石能降低储层的渗透率,对储层渗透率的影响是负面的；但在深埋藏封闭条件下,高岭石向伊利石的转化能促进钾长石的溶解有利于形成次生孔隙[44]。溶蚀作用是龙门山物源下改变储层物性重要的成岩作用,主要是长石溶蚀,其次是岩屑溶蚀。成岩早期受酸性水作用,少量长石发生第一期次的溶蚀,粒间孔可见少量自生石英的生成,增加了储层的孔隙度。须四段较须二段有机酸性流体注入较多,长石被大量溶蚀,溶蚀现象明显,导致须四段长石质量分数较低。此外,钙长石的溶蚀形成了部分高岭石及碳酸盐矿物。破裂作用从早成岩阶段一直贯穿到中成岩阶段,须二段微裂缝较须四段更为发育。
2） 米仓山—大巴山物源
结合储层岩石学特征,米仓山—大巴山物源体系下,须二段储层主要发育岩屑砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑石英砂岩的富长石类、石英类砂岩；须四段储层主要发育岩屑砂岩、岩屑石英砂岩和长石岩屑砂岩的含长石类砂岩、富岩屑类砂岩。须二段较须四段压实作用、白云石胶结作用、硅质胶结作用、绿泥石胶结作用及破裂作用显著；须四段较须二段长石及岩屑溶蚀作用、方解石胶结作用及高岭石胶结作用显著。
储层岩石学特征差异也必将影响米仓山—大巴山物源控制的须二、四段储层特征（图12）。此物源体系下,须二段埋深大、刚性颗粒发育,压实程度相对较高,石英颗粒多呈线接触或凹凸接触。压溶作用常与压实作用相伴生,其产生的硅质进入孔隙水,孔隙水饱和后经沉淀形成的石英次生加大边或为后期硅质胶结提供物质来源,硅质胶结作用是须二段储层致密化的关键因素,米仓山—大巴山物源体系下石英次生加大现象较龙门山物源显著。须二段白云石胶结作用相对强于须四段,胶结作用使孔隙渗透率进一步减小,但不是储层致密化的关键因素。须四段方解石发育,方解石胶结作用自成岩早期到中成岩阶段皆有发生,方解石胶结作用是须四段储层致密化的关键。绿泥石的含量与火山岩岩屑中的铁镁质密切相关,须二段相对须四段富含火山岩岩屑,绿泥石含量也高于须四段,随着埋深的增加,沉积物持续压实,压实作用开始,绿泥石也开始出现在孔隙中,形成孔隙衬里,极大地保护了须二段原生孔隙,有效地改变了储层物性。须四段长石被有机酸性流体溶蚀,促进了须四段自生高岭石的沉淀,在成岩过程中可见高岭石发育。须四段伊利石较为发育,大多为黏土矿物转化而成,蒙皂石向伊蒙混层和伊利石转化。此物源体系下,溶蚀作用主要是长石溶蚀,是改善储层物性、增大孔隙度渗透率的重要因素,其次是岩屑溶蚀。须四段碳酸盐岩屑较为发育,有较好的抗压实性,岩屑多被溶蚀成孔隙,改善了储集层的物性。须四段长石溶蚀作用强于须二段,须四段长石被有机酸性流体大量溶蚀,溶蚀作用增强,导致长石含量降低。破裂作用从成岩早期持续到中成岩阶段,但微裂缝须四段较须二段更为发育,整体上米仓山—大巴山物源下的破裂作用稍弱于龙门山物源。
综上所述,龙门山物源体系下,须二段主要岩石类型为富岩屑类砂岩,长石溶蚀作用是改善储层物性的主要因素,碳酸盐胶结作用是储层致密化的关键因素。须四段主要岩石类型为贫长石类砂岩,溶蚀作用和相对较弱的压实作用是储层孔隙发育的主要因素,碳酸盐胶结作用是储层关键因素。米仓山—大巴山物源体系下,须二段主要岩石类型为富长石类、富石英类砂岩,绿泥石胶结和长石溶蚀作用是改善储层物性的主要因素,硅质胶结作用是储层致密化的关键因素。须四段碳酸盐岩屑的抗压实能力使原生孔隙保存较好,溶蚀作用使次生孔隙发育,二者是孔隙发育的主控因素,碳酸盐胶结作用是储层致密化的关键因素。
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（1） 结合前人研究成果,经砂岩类型、岩屑类型分析认为,新场地区须二段以东北部米仓山—大巴山物源区为主,随之西北部龙门山也开始为研究区提供物源；须四段则以西北部龙门山物源为主,同时也受（东）北部米仓山—大巴山物源影响。
（2） 须二段龙门山物源发育富岩屑类砂岩,贫长石、富沉积岩岩屑,略富白云石、绿泥石；米仓山—大巴山物源发育富长石类、石英类砂岩,富长石、富变质岩岩屑及火山岩岩屑,略富方解石、硅泥质。须四段龙门山物源发育贫长石类砂岩,贫长石、富沉积岩岩屑,富方解石；米仓山—大巴山物源发育富岩屑类、含长石类砂岩,富长石、贫火山岩岩屑,富方解石及泥质。
（3） 同一层位下不同物源控制的储层成岩作用特征有所差异。须二段时期,米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制的储层压实作用及硅质胶结作用略强,绿泥石薄膜发育,碳酸盐胶结作用弱；龙门山物源较米仓山—大巴山物源控制的储层长石溶蚀作用略强。须四段时期,龙门山物源较米仓山—大巴山物源控制的储层碳酸盐岩屑极大地提高了储层的抗压实能力,长石溶蚀作用显著,米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制的储层方解石胶结作用略强。
（4） 同一物源控制不同层位的储层成岩作用特征存在明显差异。龙门山物源体系下,须二段绿泥石胶结和长石溶蚀作用主要改变储层物性,碳酸盐胶结和硅质胶结作用是储层致密化的关键因素；须四段溶蚀作用和相对较弱的压实作用是储层孔隙发育的主要因素,碳酸盐胶结作用是储层致密化的关键因素。米仓山—大巴山物源体系下,须二段绿泥石胶结和长石溶蚀作用是改善储层物性的主要因素,硅质胶结作用是储层致密化的关键因素；须四段碳酸盐岩屑的抗压实能力使原生孔隙保存较好,溶蚀作用使次生孔隙发育,二者是孔隙发育的主控因素,碳酸盐胶结作用是储层致密化的关键因素。
Comparative Study on the Provenance and Reservoir Characteristics of the Second and Fourth Members of the Upper Triassic Xujiahe Formation in the Xinchang Area, Western Sichuan, China
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摘要: 随着勘探由常规油气向非常规油气的深入,致密砂岩气逐渐成为勘探热点。川西坳陷新场地区须二段、四段致密砂岩储层是须家河组主要的产气层。受沉积环境、埋深、成岩环境的影响,不同物源下储层砂岩矿物组成、成岩演化以及储集物性等方面存在显著差异。首先,结合前人研究成果,通过砂岩类型和岩屑类型特征分析研究区须二段、须四段的物源方向。其次,通过储层岩石学特征、物性特征、储集空间特征及储集层成岩作用类型探究物源对储层特征的影响。最后,分别讨论不同物源下研究区须二段、须四段储层特征的差异性,揭示物源对储层的控制作用。取得认识如下：（1）须二段主物源区是米仓山—大巴山,须四段主物源区是龙门山；（2）须二段,米仓山—大巴山物源较龙门山物源控制的储层压实作用及硅质胶结作用略强,绿泥石薄膜发育,碳酸盐胶结作用弱。须四段,龙门山物源较米仓山—大巴山物源控制的储层碳酸盐岩屑极大地提高了储层的抗压实能力,长石溶蚀作用显著,方解石胶结作用略弱；（3）龙门山物源体系下,须二段绿泥石胶结和长石溶蚀作用主要改变储层物性,碳酸盐胶结和硅质胶结作用是储层致密化的关键因素；须四段溶蚀作用和相对较弱的压实作用是储层孔隙发育的主要因素,碳酸盐胶结作用是储层致密化的关键因素。米仓山—大巴山物源体系下,须二段绿泥石胶结和长石溶蚀作用是改善储层物性的主要因素,硅质胶结作用是储层致密化的关键因素；须四段碳酸盐岩屑的抗压实能力使原生孔隙保存较好,溶蚀作用使次生孔隙发育,二者是孔隙发育的主控因素,碳酸盐胶结作用是储层致密化的关键因素。同一层位不同物源控制的储层成岩作用特征有所差异,且同一物源控制不同层位的储层成岩作用特征存在明显差异。Abstract: With the deepening of exploration from conventional to unconventional oil and gas, tight sandstone gas has gradually become a hot spot of exploration. The tight sandstone reservoirs of the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area of the Western Sichuan Depression are the main gas producing layers of the Xujiahe Formation. Influenced by sedimentary environment, burial depth, and diagenetic environment, there are significant differences in mineral composition, diagenetic evolution, and reservoir physical properties for the sandstones of different provenance in this area. First, through the characteristics of sandstone and debris type, combined with previous research results, the provenance directions of the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the study area are analyzed. Second, the influence of provenance on reservoir characteristics is explored through reservoir petrological characteristics, physical properties, reservoir space characteristics, and reservoir diagenesis types. Finally, the differences in reservoir characteristics of the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the study area under different provenances are discussed, revealing the control effect of provenance on reservoir. Get the following understanding ： （1） The main provenance area of the Second member of the Xujiahe Formation is Micangshan-Dabashan, and the main provenance area of the Fourth member of the Xujiahe Formation is Longmenshan； （2） In the Second member of the Xujiahe Formation, the reservoir compaction and siliceous cementation controlled by Micangshan-Dabashan provenance were stronger than those controlled by Longmenshan provenance, a chlorite film developed, and carbonate cementation was weak. In the Fourth member of the Xujiahe Formation, the carbonate debris of the reservoir controlled by the Longmenshan provenance greatly improved the compaction resistance of the reservoir compared with the Micangshan-Dabashan provenance. The feldspar dissolution was significant, and the calcite cementation was slightly weak； （3） Under the provenance of Longmenshan, the chlorite cementation and feldspar dissolution of the Second member of the Xujiahe Formation mainly changed the reservoir physical properties. Carbonate and siliceous cementation were the key factors for reservoir densification. The dissolution and relatively weak compaction of the Fourth member of the Xujiahe Formation were the main factors of reservoir pore development, and carbonate cementation was the key factor of reservoir densification. Under the provenance of Micangshan-Dabashan, chlorite cementation and feldspar dissolution were the main factors improving reservoir physical properties, and siliceous cementation was the key factor to reservoir densification. The dissolution of the Fourth member of the Xujiahe Formation and the anti-compaction ability of carbonate debris were the main factors improving the physical properties of the reservoir, and carbonate cementation was the key factor of reservoir density. The diagenetic characteristics of reservoirs controlled by different provenances in the same layer are distinct and the diagenetic characteristics of different layers of reservoirs under the control of the same provenance display obvious differences.
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图 2 新场地区须二段（a）、须四段（b）部分钻井岩心砂岩类型统计图
Figure 2. Accumulation of the drilling core sandstone type characteristics of the Second (a) and Fourth (b) members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
Fig.2
图 3 新场地区须二段（a,b）、须四段（c,d）砂岩类型特征
Figure 3. Sandstone type characteristics of the Second (a, b) and Fourth (c, d) members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
Fig.3
图 4 新场地区须二段（a,b）、须四段（c,d）岩屑类型特征
Figure 4. Debris characteristics of the Second (a, b) and Fourth (c, d) members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
Fig.4
图 5 新场地区须二段（a）和须四段（b）物源特征
Figure 5. Provenance characteristics of the Second (a) and Fourth (b) members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
Fig.5
图 6 新场地区须二段、须四段不同物源控制的砂岩类型及岩屑类型三角投点图
（a）须二段龙门山物源、米仓山—大巴山物源下砂岩类型及岩屑类型三角投点对比图；（b）须四段龙门山物源、米仓山—大巴山物源下砂岩类型及岩屑类型三角投点对比图；（c）须二段、须四段砂岩类型及岩屑类型三角投点对比图
Figure 6. Triangular projections of sandstone and lithic types controlled by different provenances in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
(a) comparative maps of triangle projection points for sandstone and lithic types under Longmenshan and Micangshan⁃Dabashan provenances in the Second member of the Xujiahe Formation; (b) comparative maps of triangle projection points for sandstone and lithic types under Longmenshan and Micangshan⁃Dabashan provenances in the Fourth member of the Xujiahe Formation; (c) comparative maps of triangle projection points for sandstone and lithic types in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation
图 7 新场地区须二段、须四段不同物源控制的砂岩填隙物特征
Figure 7. Characteristics of sandstone interstitials controlled by different provenances in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
Fig.7
图 8 新场地区须二段、须四段不同物源控制的储层物性特征
（a）须二段龙门山及米仓山—大巴山物源下砂岩孔隙度分布对比图；（b）须二段龙门山及米仓山—大巴山物源下砂岩渗透率分布对比图；（c）须二段龙门山及米仓山—大巴山物源下砂岩孔隙度—渗透率投点对比图；（d）须四段龙门山及米仓山—大巴山物源下砂岩孔隙度分布对比图；（e）须四段龙门山及米仓山—大巴山物源下砂岩渗透率分布对比图；（f）须四段龙门山及米仓山—大巴山物源下砂岩孔隙度—渗透率投点对比图；（g）须二段、须四段砂岩孔隙度分布对比图；（h）须二段、须四段砂岩渗透率分布对比图；（i）须二段、须四段砂岩孔隙度—渗透率投点对比图
Figure 8. Reservoir physical properties controlled by different provenances in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
(a) comparative maps of porosity distribution for sandstones under Longmenshan and Micangshan⁃Dabashan provenances in the Second member of the Xujiahe Formation; (b) comparative maps of permeability distribution for sandstones under Longmenshan and Micangshan⁃Dabashan provenances in the Second member of the Xujiahe Formation; (c) comparative maps of porosity⁃permeability projection points for sandstones under Longmenshan and Micangshan⁃Dabashan provenances in the Second member of the Xujiahe Formation; (d) comparative maps of porosity distribution for sandstones under Longmenshan and Micangshan⁃Dabashan provenances in the Fourth member of the Xujiahe Formation; (e) comparative maps of permeability distribution for sandstones under Longmenshan and Micangshan⁃Dabashan provenances in the Fourth member of the Xujiahe Formation; (f) comparative maps of porosity⁃permeability projection points for sandstones under Longmenshan and Micangshan⁃Dabashan provenances in the Fourth member of the Xujiahe Formation; (g) comparative maps of porosity distribution for sandstones in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation; (h) comparative maps of permeability distribution for sandstones in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation; (i) comparative maps of porosity⁃permeability projection points for sandstone in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation
图 9 新场地区须二段、须四段不同物源控制的储层储集空间特征
（a）原生孔隙,CH127井,4 568.52 m,20×,单偏光,须二段；（b）微裂缝,X856井,4 722.45 m,2×,单偏光,须二段；（c）长石溶孔,GM3井,4 078.65 m,20×,单偏光,须四段
Figure 9. Characteristics of reservoir space controlled by different provenances in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area
(a) primary porosity,well CH127, 4 568.52 m, 20×, monopolar, the Second member of the Xujiahe Formation; (b) microfractures, well X856, 4 722.45 m, 2×, monopolar, the Second member of the Xujiahe Formation; (c) feldspar dissolved pore, well GM3, 4 078.65 m, 20×, monopolar, the Fourth member of the Xujiahe Formation
图 10 扫描电镜（SEM）及阴极发光（CL）下新场地区须二段、须四段成岩作用类型
（a）孔隙衬垫绿泥石,颗粒接触处基本不发育,多呈全自形叶片状垂直颗粒表面生长,DY1井,5 532.47 m,SEM,须二段；（b）可见呈丝状的伊利石,X10井,4 886.65 m,SEM,须二段；（c）铁方解石,CH139井,3 778.50 m,SEM,须四段；（d）钾长石溶蚀矿物主要为发蓝色光,含少量的发暗红色光斜长石（钠长石）,XC7井,5 191.69 m,CL,须二段；（e）颗粒紧密接触,局部可见石英次生加大,呈橙黄色的方解石胶结物,蓝色的长石溶蚀,CF563井,4 485.40 m,CL,须二段；（f）可见典型的呈橙黄色方解石胶结物,X11井,3 576.95 m,CL,须四段
Figure 10. Types of diagenesis in the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area under scanning electron microscope (SEM) and cathodoluminescence (CL)
(a) pore lining chlorite, particle contact is fairly undeveloped, mostly full⁃automorphic leaf⁃like vertical particle surface growth, well DY1, 5 532.47 m, SEM, the Second member of the Xujiahe Formation; (b) filamentous illite, well X10, 4 886.65 m, SEM, the Second member of the Xujiahe Formation; (c) iron calcite, well CH139, 3 778.50 m, SEM, the Fourth member of the Xujiahe Formation; (d) potassium feldspar dissolution minerals are mainly light blue, containing a small amount of dark red plagioclase (albite), well XC7, 5 191.69 m, CL, the Second member of the Xujiahe Formation; (e) locally visible quartz secondary enlargement, orange calcite cement, blue feldspar dissolution, well CF563, 4 485.40 m, CL, the Second member of the Xujiahe Formation; (f) typical orange calcite cement can be seen, well X11, 3 576.95 m, CL, the Fourth member of the Xujiahe Formation
图 11 铸体薄片下新场地区须二段、须四段成岩作用类型
（a）白云石胶结作用,CX565井,4 898.71 m,20×,单偏光,须二段；（b）岩石中孔隙不发育,发育破裂缝,X856井,4 722.45 m,2×,单偏光,须二段；（c）同时可见方解石胶结和白云石胶结,局部可见微裂缝,X5井,4×,单偏光,须二段；（d）可见长石粒内溶孔,白云石解理缝和晶间缝,X101井,5 040.69 m,10×,单偏光,须二段；（e）可见长石粒内溶孔以及溶蚀缝,GM3井,4 078.65 m,40×,单偏光,须四段；（f）压实作用较强,颗粒呈凹凸或线接触,红色为茜素红侵染的方解石胶结物,XC5井,3 596.19 m,4×,单偏光,须四段；（g）溶蚀孔隙中可见丝状伊利石,XC22井,3 434.34 m,40×,单偏光,须四段；（h）早期长石溶蚀形成溶蚀孔隙,后期方解石胶结物充填部分孔隙,CF563井,3 889.70 m,20×,单偏光,须四段；（i）长石溶蚀后形成自生矿物高岭石,X856井,3 366.90 m,20×,单偏光,须四段
Figure 11. Diagenesis types of the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation in the Xinchang area, casting thin section
(a) dolomite cementation, well CX565, 4 898.71 m, 20×, monopolar, the Second member of the Xujiahe Formation; (b) pores in rocks are not developed, and fractures are developed, well X856, 4 722.45 m, 2×, monopolar, the Second member of the Xujiahe Formation; (c) calcite and dolomite cementation can be seen at the same time, microcracks can be seen locally, well X5, 4×, monopolar, the Second member of the Xujiahe Formation; (d) feldspar intragranular dissolved pores, dolomite cleavage fractures and intergranular fractures, well X101, 5 040.69 m, 10×, monopolar, the Second member of the Xujiahe Formation; (e) feldspar intragranular dissolved pores and dissolved fractures, well GM3, 4 078.65 m, 40×, monopolar, the Fourth member of the Xujiahe Formation; (f) strong compaction effect, the particles are concave and convex or line contact, red is the calcite cement infected by alizarin, well XC5, 3 596.19 m, 4×, monopolar, the Fourth member of the Xujiahe Formation; (g) filamentous illite in dissolved pores, well XC 22, 3 434.34 m, 40×, monopolar, the Fourth member of the Xujiahe Formation; (h) early feldspar dissolution formed dissolution pores, later calcite cement filled part of the pores, well CF563, 3 889.70 m, 20×, monopolar, the Fourth member of the Xujiahe Formation; (i) formation of authigenic mineral kaolinite after feldspar dissolution, well X856, 3 366.90 m, 20×, monopolar, the Fourth member of the Xujiahe Formation
图 12 新场地区不同物源控制下须二段、须四段成岩演化序列
Figure 12. Diagenetic evolution sequence of the Second and Fourth members of the Xujiahe Formation controlled by different provenances in the Xinchang area
Fig.12 表 1 新场地区须二段、须四段不同物源控制下的砂岩填隙物及结构特征
层位 物源 填隙物/% 结构 样品数 方解石 白云石 硅质 泥质 粒度 分选 磨圆 须二段 龙门山 0~25/1.32 0~35/1.99 0~8/0.84 0~10/0.12 细粒（22.83%）中粒（72.83%） 好（83.51%） 次棱角状（78.08%） 552 米仓山—大巴山 0~36/1.63 0~30/1.40 0~7/1.49 0~15/0.16 细粒（17.26%）中粒（68.82%） 好（86.48%） 次棱角状（93.82%） 1 472 须四段 龙门山 0~45/5.23 0~10/0.62 0~4/0.23 0~23/0.55 细粒（30.82%）中粒（63.93%） 好（84.92%） 次棱角状（92.62%） 610 米仓山—大巴山 0~34/5.03 0~30/0.63 0~6/0.59 0~10/2.58 细粒（21.54%）中粒（75.38%） 好（67.18%） 次棱角状（95.38%） 390 注： 填隙物数据为最小值~最大值/平均值。
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