分流河道內砂體沉積特征及定量參數

李燕+金振奎+高白水+石良+李桂仔

摘要：分流河道是很多大型油氣田的重要儲集體，但目前對分流河道內部砂體的系統(tǒng)研究仍較少，在一定程度上制約了油氣的開發(fā)效果。采用野外實地考察、淺鉆孔、探坑、探槽等方法，對贛江三角洲分流河道內發(fā)育的砂體類型、沉積特征、砂體規(guī)模進行了系統(tǒng)研究。分流河道內發(fā)育水道、邊灘、汊口灘、并口灘4種砂體，其中汊口灘發(fā)育在分流河道的分汊口處，并口灘發(fā)育在分流河道的合并處；不同砂體的堆積方式不同，水道為垂向加積，邊灘為側向加積，汊口灘為逆流加積，并口灘為順流加積。對不同砂體的規(guī)模進行測量，建立了分流河道內砂體定量參數地質資料庫。上三角洲平原分流河道內邊灘、汊口灘的規(guī)模普遍大于下三角洲平原，上三角洲平原的邊灘長度集中在500～2 000 m之間，邊灘寬度集中在100～400 m之間，下三角洲平原邊灘長度一般為300～900 m，寬度一般為50～200 m。并口灘的規(guī)模較小，長度一般為20～100 m，寬度一般為20～60 m，且僅在下三角洲平原發(fā)育。本次研究對油氣田開發(fā)中預測砂體和尋找新的潛力目標區(qū)具有重要的借鑒作用。

關鍵詞：分流河道；定量參數；邊灘；汊口灘；并口灘；堆積方式；贛江三角洲；鄱陽湖

中圖分類號：P512.2文獻標志碼：A

Sedimentary Characteristics and Quantitative Parameters of Sand Bodies in Distributary Channel

—A Case Study of Ganjiang Delta in Poyang Lake

LI Yan1，2，3， JIN Zhenkui3， GAO Baishui3， SHI Liang3， LI Guizai3

（1. CNOOC Research Institute， Beijing 100028， China； 2. Postdoctoral Center， China University of Geosciences，

Beijing 100083， China； 3. College of Geosciences， China University of Petroleum， Beijing 102249， China）

Abstract： Distributary channel is important reservoir of many large oilgas fields. Oil and gas development is restricted because few research has paid attention to the sand body in distributary channel in the past. Based on field investigation， shallow borehole， exploration pit and exploration trench， the study on sand body types， sedimentary characteristics and quantitative parameters of sand bodies in distributary channel was carried out in Ganjiang delta. There are four kinds of sand bodies in distributary channel， i.e. waterway， point bar， branch mouth bar and confluence mouth bar. Branch mouth bar develops in the branch site of distributary channel， and confluence mouth bar develops in the confluence site of distributary channel. Stacking manners of the four kinds of sand bodies are different， including waterway with vertical accretion， point bar with lateral accretion， branch mouth bar with countercurrent accretion and confluence mouth bar with downstream accretion. The quantitative parameters of sand bodies in distributary channel were studied. The point bar and branch mouth bar in upper delta plain are bigger than that in lower delta plain. The point bars in upper delta plain are 5002 000 m long and 100400 m wide， while the point bars in lower delta plain are 300900 m long and 50200 m wide. Confluence mouth bars are small in size with the length of 20100 m and the width of 2060 m， and only develop in lower delta plain. The study has great implication for guiding the sand body prediction and searching for new potential area in oil and gas development.

Key words： distributary channel； quantitative parameter； point bar； branch mouth bar； confluence mouth bar； stacking manner； Ganjiang delta； Poyang Lake

0引言

分流河道構成三角洲沉積的骨架，是三角洲重要的儲集砂體[15]。目前，國內外學者利用現代沉積、野外露頭、地下資料等對三角洲分流河道進行了大量研究[620]，總結了分流河道的平面形態(tài)及垂向疊置樣式。Overeem等通過對伏爾加河三角洲的研究，認為上三角洲平原分流河道寬度大且分汊少，下三角洲平原分流河道寬度小且分汊頻繁[3]。趙寶峰等提出水下分流河道從上游到三角洲前緣末端依次呈水下曲流河道、水下分汊河道和水下網結河道，并指出水下分流河道具有垂向疊置、錯位疊置、錯位水平疊置、水平搭接和孤立分散5種垂向疊置樣式[21]。前人已經總結了在油田開發(fā)中復合分流河道帶、單河道砂體的特征及識別方法[2225]，對油氣田開發(fā)中復合河道帶及單河道級別的砂體識別具有重要意義。分流河道內部并不是均質沉積體，隨著中國許多油田進入高含水開發(fā)階段，剩余油挖潛難度越來越大[2633]，迫切需要進行分流河道內部流動單元的劃分。但是目前對分流河道內部砂體類型和規(guī)模的系統(tǒng)研究相對較少，制約了油氣開發(fā)中流動單元的識別與劃分，影響了剩余油的挖潛。沉積作用控制著分流河道內砂體的類型、發(fā)育位置、沉積特征等，從而控制了儲層的非均質性，因此，分流河道內部沉積砂體的識別與劃分是劃分分流河道內部流動單元的基礎。現代沉積克服了地下研究多解性強的問題，是研究分流河道內部砂體類型、規(guī)模及沉積特征的最佳手段。鄱陽湖贛江三角洲是中國典型的、發(fā)育很好的現代沉積緩坡三角洲，蘊含著分流河道沉積的豐富信息[3439]，是進行分流河道內部砂體研究的典型實例。本文通過野外實地考察、淺鉆孔、探坑、探槽等方法，對鄱陽湖贛江三角洲分流河道內發(fā)育的砂體類型、沉積特征、規(guī)模等進行了系統(tǒng)研究，對尋找有利勘探部位以及剩余油開發(fā)具有重要的指導意義。

1研究區(qū)概況

鄱陽湖位于江西省境內，是中國面積最大的淡水湖，總體走向呈SN向，北部與長江相接。鄱陽湖周圍有贛江、饒河、撫河、修水、信江五大河流入湖，形成以鄱陽湖為中心的匯聚狀水系特征（圖1）。鄱陽湖水量受季節(jié)性降水影響很大，洪水期湖泊面積有時可達枯水期湖泊面積的幾十倍。

贛江三角洲位于鄱陽湖南岸，是鄱陽湖周圍規(guī)模最大、發(fā)育最好的三角洲，三角洲的頂點位于南昌市八一大橋附近，向下游不斷分汊，末端延伸入鄱陽湖。贛江三角洲平原具有明顯的上三角洲平原、下三角洲平原之分（圖1），上三角洲平原位于河流分汊點到湖泊平均高水位之間，是三角洲長期處于水上的部分，下三角洲平原位于平均高水位與平均低水位之間，每年枯水期暴露，洪水期被淹沒[25]。贛江三角洲上三角洲平原寬度為40～50 km；下三角洲平原平面上寬度為10～20 km，周期性被湖水淹沒。

分流河道在平面上呈條帶狀分布，是三角洲平原粒度最粗、砂體最發(fā)育的相帶，構成贛江三角洲的骨架。分流河道在贛江三角洲上三角洲平原主要有西支、中支、東支3支，總體水流方向為從SW向NE，分流河道寬度一般為300～600 m。下三角洲平原分流河道分汊頻繁，分流河道數變多，分流河道寬度一般小于300 m，呈現向下游方向寬度變窄的特征，末端分流河道寬度一般只有幾十米。

2分流河道內砂巖類型

本次研究對贛江三角洲進行了細致的野外地質考察，從贛江三角洲的頂點向下游方向，考察了上三角洲平原、下三角洲平原分流河道內部砂體類型、沉積特征及砂體規(guī)模。本文采用淺鉆孔、探坑、探槽等方法對分流河道內砂體的沉積物類型、沉積構造、垂向序列等進行了系統(tǒng)研究。探槽解剖主要是在枯水期進行的，探槽主要布置在邊灘、汊口灘等砂體出露水面之上的部位，水位較高的區(qū)域無法布置探槽，主要是由于周圍的水體容易滲入探槽，造成探槽壁垮塌、掩埋探槽等。探槽一般按照順水流方向和垂直水流方向進行布置，用于觀察順水流方向和垂直水流方向沉積物的變化、沉積構造特征等。

通過對贛江三角洲的野外考察，分流河道內主要發(fā)育4種不同類型的砂體，分別為水道、邊灘、汊口灘和并口灘（圖2）。

水道是分流河道最低洼的部位，呈連續(xù)的條帶狀分布于分流河道中，水動力作用最強。水道是分流河道中主水流線的位置，一般常年流水。

邊灘是贛江三角洲平原分流河道內重要的砂體類型，在上三角洲平原和下三角洲平原均很發(fā)育。贛江三角洲分流河道內發(fā)育3種類型的邊灘，分別為直岸邊灘、凸岸邊灘和類心灘（圖3）。直岸邊灘發(fā)育在分流河道的較平直段，平面上呈狹長的半橢圓形，長軸方向與河道走向一致，在上三角洲平原和下三角洲平原均有發(fā)育。凸岸邊灘發(fā)育在分流河道彎曲段的凸岸，平面上呈新月形，主要發(fā)育在上三角洲平原，下三角洲平原發(fā)育較少。類心灘靠近分流河道的凸岸，實際上是改造早期沉積的邊灘形成的，在邊灘與凸岸的河岸之間沖刷形成淺水道，看上去像是發(fā)育在分流河道中部的“心灘”，仍具有邊灘的沉積特征。

·汊口灘發(fā)育在分流河道的分汊口處，與分汊處的河岸直接相連[圖2（a）、（b）]。汊口灘是由于水流受到汊口的頂托作用，流速降低，水流中攜帶的砂泥物質沉積下來形成的沉積體。汊口灘在平面上呈頂點指向上游的三角形，頭部窄，尾部寬；在平行于水流方向的剖面上呈楔形，向上游方向減薄，逐漸尖滅消失。

并口灘發(fā)育在兩條分流河道的合并處，匯合的水流由于流速降低，攜帶的砂泥堆積下來形成并口灘。并口灘以發(fā)育在分流河道的合并處為典型特征[圖2（d）]。并口灘在平面上呈三角形，頂點指向分流河道的下游方向，在靠近分流河道的合并處并口灘地勢高，沉積厚度大，向下游方向逐漸尖滅消失。

3砂體沉積特征

3.1水道砂體沉積特征

水道是分流河道內沉積物粒度最粗的砂體類型，其沉積物粒度一般比相鄰的邊灘、汊口灘、并口灘沉積要粗一些，沉積厚度一般只有幾十厘米，形成分流河道底部的滯留沉積。上三角洲平原水道沉積物一般為含礫粗砂、中砂，可見交錯層理，也可見薄的礫石層沉積，如贛江三角洲中支上徐村附近水道沉積的礫石粒徑一般為2～3 cm[圖4（a）]，代表了洪水期強水動力作用的沉積產物。下三角洲平原水道沉積物粒度變細，一般不含礫石沉積，沉積物一般為粗砂、中砂。

3.2邊灘沉積特征

邊灘沉積物主要為砂，粒度從粗砂、中砂、細砂、粉砂都有發(fā)育，并以中砂、細砂為主，砂一般呈黃褐色，主要由石英、長石和巖屑組成，分選、磨圓中等。上三角洲平原分流河道內的邊灘可見薄層細礫，細礫沉積是洪水期水流流速增加形成的，代表了邊灘序列底部的粗粒沉積。

邊灘在發(fā)育的過程中水動力條件發(fā)生周期性變化，從而發(fā)育多種類型的沉積構造，主要有板狀交錯層理、槽狀交錯層理、波痕等。板狀交錯層理是邊灘沉積中最發(fā)育的沉積構造，板狀交錯層理層系組的厚度為40～60 cm，一般由2～3個層系組成，單個層系的厚度為15～30 cm[圖4（b）]。板狀交錯層理紋層的傾斜方向指示了水流的流動方向。槽狀交錯層理層系底界面呈下凹的槽狀，層系厚度變化較大。在橫切剖面上紋層向一個方向收斂，頂部被切割，紋層是由粉砂與粗砂、中砂相間的粗細變化形成的，表明了水動力的強弱變化。波痕是由于砂波遷移在邊灘表面形成的波狀起伏層面構造。邊灘上發(fā)育的波痕類型為不對稱波痕[圖4（c）]，是水流的定向流動形成的。波痕平面上一般呈平行條帶狀，波長一般為20～40 cm，波高一般為2～5 cm。波痕是判斷水流方向的重要依據，陡坡的傾向指示了水流的方向。

邊灘在縱向上直接覆蓋在分流河道的水道沉積之上，受水動力條件周期性變化的影響，邊灘沉積在縱向上形成多個正韻律，總體上呈現下部單個韻律層厚度大，沉積物粒度粗，上部單個韻律層變薄，粒度變細。

平水期水流流速下降，水流中攜帶的細粒沉積物沉積下來形成邊灘內部的落淤層沉積。野外考察發(fā)現，落淤層平行于側積體表面分布，在垂直于水道方向的剖面上，落淤層向水道方向傾斜，傾角一般為1°～5°，并向水道一側逐漸尖滅消失，巖性由泥、粉砂質泥逐漸變?yōu)榧毶啊Ｂ溆賹酉蛩婪较蚣鉁缦е饕浅婪较蛩畡恿l件增強，細粒物質難以沉積和保存造成的。

3.3汊口灘沉積特征

受水動力條件的影響，汊口灘不同部位的沉積特征顯著不同，總體上具有頭部水動力強、粒度粗，尾部水動力弱、粒度細的特點。根據水動力條件、沉積物組合、沉積構造等特征，將汊口灘劃分為灘頭、灘中、灘尾3個沉積單元（圖5）。灘頭位于汊口灘的迎水流方向一側，水動力作用最強，寬度最小，地勢最低，常年位于水下。灘頭是汊口灘沉積中水動力作用最強的區(qū)域，沉積物粒度最粗，主要沉積物為黃色粗砂、中砂、細砂，可見礫石沉積，一般不發(fā)育粉砂、泥等細粒沉積。灘頭沉積直接覆蓋在水道沉積之上，隨著汊口灘不斷生長，灘頭不斷逆水流向上游方向推進。灘頭發(fā)育的主要沉積構造類型有板狀交錯層理、平行層理和波痕。

灘中位于汊口灘的中部，在灘頭向下游的方向，地勢比灘頭高，水動力條件比灘頭弱，比灘尾強。灘中一般在枯水期暴露地表，洪水期和平水期被水流淹沒。灘中的沉積物類型主要為中砂、細砂，含有少量泥質夾層，常見小型板狀交錯層理、平行層理和泥礫。

灘尾位于汊口灘的尾部，是汊口灘寬度最大的區(qū)域，地勢最高，在洪水期被淹沒，平水期、枯水期暴露在水面之上，暴露時間最長。灘尾是汊口灘沉積水動力最弱的區(qū)域，沉積物粒度最細，以細砂、粉砂沉積為主，常見泥質沉積。灘尾不發(fā)育強水動力作用的沉積構造，由于暴露時間長，常見泥裂發(fā)育[圖4（d）]。

對贛江三角洲汊口灘進行解剖發(fā)現，該汊口灘可以明顯劃分為4期沉積，這4期沉積在剖面上相互疊置形成向上游方向逆流加積的堆積樣式（圖5）。同一期的汊口灘沉積具有頭粗尾細的特點，表明從汊口灘頭部向尾部水動力條件減弱。相鄰期次的汊口灘沉積之間一般發(fā)育泥質夾層，代表了洪水期過后水動力條件減弱的沉積產物。泥質夾層一般發(fā)育在汊口灘的灘中和灘尾，灘尾的泥質夾層最發(fā)育，垂向上夾層密度一般可達每米4～5層，灘中的泥質夾層次之，垂向上夾層密度一般為每米2～3層。在灘頭一般不發(fā)育泥質夾層，主要是由于在灘頭水動力條件強，細粒物質難以沉積下來形成泥質夾層，即使有少量泥質在灘頭沉積下來，也容易被后期的洪水作用破壞，難以保存下來。泥質夾層的發(fā)育情況影響了汊口灘的非均質性，灘頭泥質夾層不發(fā)育，不同期次的砂體直接接觸，砂體連通性最好；灘中泥質夾層較發(fā)育，砂體之間大范圍被夾層所阻隔，局部砂體連通；灘尾泥質夾層最發(fā)育，不同期次的砂體之間被泥

質夾層所分隔，連通性最差。

汊口灘沉積直接覆蓋在水道沉積之上，隨著汊口灘的不斷生長，縱向上自下而上形成灘頭、灘中、灘尾的沉積序列，沉積物粒度向上逐漸變細（圖6）。汊口灘容易形成剩余油的富集區(qū)，經對松遼盆地葡北油田葡1油組剩余油分布規(guī)律的研究發(fā)現，水下分流河道的岔道口是剩余油的有利富集區(qū)，并以此為依據布置鉆井，取得了良好的挖潛效果，獲得了明顯的經濟效益[40]。

3.4并口灘沉積特征

受河岸的遮擋作用，在分流河道的合并處形成一系列的小漩渦，在水流的匯流區(qū)形成低流速區(qū)。在匯流區(qū)由于水流流速降低，水流中攜帶的砂泥物質沉積下來，形成并口灘沉積。隨著沉積物的不斷堆積，并口灘不斷向下游方向生長延伸。

并口灘的沉積物類型為中砂、細砂，一般為黃褐色，分選、磨圓中等，發(fā)育板狀交錯層理、平行層理、波痕等沉積構造。受水動力條件變化的影響，洪水期過后水流能量降低，細粒的懸浮物沉積下來形成并口灘的泥質夾層。