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浅水三角洲分流河道沉积模式分类

2020-10-12王夏斌姜在兴胡光义范廷恩范洪军何明薇

地球科学与环境学报 2020年5期
关键词:测线砂体三角洲

王夏斌,姜在兴,胡光义,范廷恩,范洪军,何明薇,陈 飞

(1. 中海油研究总院有限责任公司,北京 100028; 2. 中国地质大学(北京) 能源学院,北京 100083)

0 引 言

浅水三角洲的概念是Fisk等在研究美国密西西比河三角洲时提出的[1],用于描述发育于水体较浅、构造稳定的陆表海或坳陷湖盆中的一类三角洲。朱筱敏等研究指出,浅水三角洲是当今及未来中国含油气盆地研究的主要沉积储层类型之一,在中国油气勘探中占重要地位[2]。近年来,浅水三角洲储层成为研究热点。操应长等分析了济阳坳陷沙二段浅水三角洲沉积特征[3];朱筱敏等研究了松辽盆地青山口组浅水三角洲的地震沉积学响应特征[4];付晶等总结了鄂尔多斯盆地延长组浅水三角洲分流河道储层构型模式[5];叶蕾等研究发现浅水三角洲的形成受控于古构造、古地形、古水体、古气候及古物源等因素[6];张以明等从地震沉积学的角度讨论了冀中坳陷饶阳凹陷沙一段浅水三角洲的控制因素[7];邓庆杰等对松辽盆地泉头组浅水三角洲河道储层构型特征进行了分析[8];秦润森等探讨了河控浅水三角洲前缘席状砂沉积特征及沉积模式[9];袁丙龙等分析了涠西南凹陷古近系浅水三角洲储层特征,总结了浅水三角洲砂体剖面横向上的切叠式、侧叠式和孤立式及垂向上的深切式、垂叠式和分隔式等6种构型样式,认为平面上砂体以辫状、交织条带状复合水道为主,水道间发育小规模分流间湾[10];同时,众多学者对鄱阳湖、洞庭湖、青海湖等现代湖盆浅水三角洲的沉积特征、内部构型和控制因素等方面进行研究[11-13],使浅水三角洲的理论体系进入了新高度。

系统总结前人研究,浅水三角洲具有以下沉积特征:①发育规模大,多期三角洲单砂体平面拼接形成三角洲复合砂[14];②三角洲前缘延伸远,水下分流河道随湖泊能量改变呈多样性,沉积速率和水动力能量一般低于正常三角洲,部分延伸至湖盆中心[15];③发育缓坡边缘坡折带,一般坡度小于0.5°[16];④湖盆具有敞流、多河流灌入的特点[17];⑤浅水三角洲以分流河道为主,缺乏正常三角洲的三层结构[18]。通过对现代浅水三角洲沉积的研究,发现形成浅水三角洲需要浅的古水深、平缓的坡度、充足的物源和稳定的构造背景等条件。目前,关于浅水三角洲沉积模式的分类有多种方案,大致分为两类。第一类是以分流河道的展布形态作为划分依据。例如,楼章华等将浅水三角洲分为席状、坨状、枝状和鸟足状[19];贺婷婷等将浅水三角洲按照分流河道河型划分为非典型辫流河型、非典型曲流河型和过渡型3种基本类型[20]。这种分类方法体现了浅水三角洲的主要特征,但是缺乏定量化参数。第二类是以浅水三角洲的沉积成因为划分依据。例如,张昌民等将浅水三角洲划分为分支砂坝型和分流水道型两种类型[21];邹才能等依据供源系统、斜坡坡度和古水深将湖盆三角洲分为9种成因-结构类型[22];朱筱敏等根据供源系统的不同将浅水三角洲分为浅水扇三角洲、浅水辫状河三角洲和浅水曲流河三角洲[23];吴胜和等将河控浅水三角洲分为分流砂坝型和指状砂坝型[24]。这种分类方法体现了浅水三角洲的沉积成因,但是没有体现浅水三角洲主要储层河道砂体的定量特征,且分类依据因素单一。目前,浅水三角洲缺乏综合体现平面形态、成因机理和内部构型等多因素关系的定量分类方案。

本文依据对浅水三角洲卫星影像、航拍照片、现代沉积考察、探地雷达(GPR)资料的分析测量,并以渤海南部海域BZ25-1油田新近系明化镇组下段为例进行解剖,将前人的分类综合分析后,引入定量参数并提出了一种新的浅水三角洲分类系统,试图解决以往分类的不足,以期深化对浅水三角洲形成机制、发育类型及分布规律的认识,并为中国浅水三角洲地层岩性油气藏的勘探提供参考。

1 浅水三角洲分流河道河型划分

通过卫星影像和航拍照片观察现代沉积的地貌特征并加以归纳分析,可以有效指导沉积类型的划分[25-26]。本次研究首先利用谷歌地球(Google Earth)、微软虚拟地球(Microsoft Virtual Earth)、地球相册(Panoramio)等软件平台,对美国密西西比河三角洲,俄罗斯勒拿河三角洲、奥莫洛伊河三角洲,委内瑞拉奥里诺科河三角洲,中国青海湖布哈河三角洲、鄱阳湖赣江三角洲等著名现代三角洲的卫星影像和航拍照片进行观察研究。在卫星影像上,三角洲呈一个倒三角网状几何形态,主干分流河道是浅水三角洲最容易观察到的现象,也是浅水三角洲最重要的沉积体系。三角洲分流河道有频繁改道、多级分汇的特点。部分三角洲分流河道以分流作用为主,各叉道之间明显分开,相距较远,位置相对固定稳定,叉道之间一般不交汇。部分三角洲分流河道既有分流作用又有汇流作用,多次分叉和汇聚使各河道频繁交错,河道稳定性差,迁移迅速,具有游荡性,河道沙坝位置不固定,天然堤和河漫滩不发育。同时,卫星影像上难以辨识清楚水上和水下分流河道,考虑到由于气候变化、湖平面频繁升降和三角洲进积,水上和水下分流河道不断转换,但其在沉积模式上又具有相似性,区分意义不大。因此,本文将不对水上和水下分流河道进行区分,统称为分流河道。

分流河道弯曲指数是指河道长度与河谷长度之比。参照河流划分标准,弯曲指数小于1.5的为低弯度河,大于1.5的为高弯度河,1.5为临界值。根据分流河道弯曲指数,可将浅水三角洲进一步划分为4种类型,即弯曲指数小于1.5的分叉平直河三角洲(Distributary Straight River Delta)和分汇辫状河三角洲(Barrier Braided River Delta)、弯曲指数大于1.5的分叉曲流河三角洲(Distributary Meandering River Delta)和分汇曲流河三角洲(Barrier Meandering River Delta)(表1)。

表1 浅水三角洲分类方案

1.1 分叉平直河三角洲

分叉平直河三角洲的特征是:m=5,n=1,K=5,分流河道分叉参数大于1,且弯曲指数小于1.5。美国密西西比河三角洲是典型的分叉平直河三角洲[27]。此类三角洲河道以分流作用为主,河道平直,弯曲度小,叉道之间明显分开且不交汇,相距较远,位置相对固定,呈“鞋带状”。分叉河道的沉积以稳定的垂向加积作用为主,河道稳定使天然堤和河漫滩十分发育。分叉平直河三角洲类似于河控三角洲中的鸟足状三角洲(图1)。

图1 美国密西西比河三角洲卫星影像和航拍照片Fig.1 Satellite Imagery and Aerial Photo of Mississippi River Delta in USA

这类三角洲分流点的形成是地形发生变化后,河道内水体对堤坝的冲击方向和冲击力发生变化造成的。堤坝决口会形成新的水道,决口点成为分流点。主河道的不断分叉形成分叉河道,分叉河道水体冲破堤坝形成更小层次的分叉河道,最后形成枝状三角洲。在分流作用过程中,由于径流量减小,水动力减弱,沉积物粒度减小,河道宽度变小,所形成的砂体宽度也逐渐变小,单一河道砂体厚度也相对减小。总体上,分叉平直河三角洲砂体宽厚比较小,河道两侧的天然堤稳定发育,分叉河道位于砂体的中间近乎对称状态。

1.2 分叉曲流河三角洲

分叉曲流河三角洲的特征是:m=5,n=1,K=5,分流河道分叉参数大于1,且弯曲指数大于1.5。俄罗斯北部勒拿河三角洲是典型的分叉曲流河三角洲[28]。这类三角洲的河道以分流作用为主,弯曲指数大,侧向侵蚀和加积作用明显,使分叉河道河床向凹岸迁移,凸岸形成点坝或边滩。分叉曲流河三角洲发育在广阔的分流平原上,绸带状的曲流带、废弃河道和点坝是主要的砂体类型,通常点坝规模要小于河流相曲流河点坝的规模。分叉曲流河三角洲类似于河控三角洲中的朵状三角洲(图2)。

图2 俄罗斯勒拿河三角洲卫星影像和航拍照片Fig.2 Satellite Imagery and Aerial Photo of Lena River Delta in Russia

从沉积特征分析,分叉曲流河三角洲与分叉平直河三角洲最大的区别是点坝砂体和废弃河道十分发育,沉积过程以侧积作用为主。分叉河道频繁摆动形成复合点坝,与曲流带形成“二元结构”,废弃河道则代表点坝的结束,同时也是点坝边界。各河道呈现出由主河道不断向前分散的状态,早期形成的点坝又会受到晚期河道的切割、冲刷,使点坝呈现娥眉状。

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1.3 分汇曲流河三角洲

分汇曲流河三角洲的特征是:m=2,n=2,K=1,分流河道分叉参数约等于1或略大于1,即河道既有分流作用又有汇流作用,且弯曲指数大于1.5。俄罗斯北部奥莫洛伊河三角洲是典型的分汇曲流河三角洲[29]。这类三角洲往往发育于坡度较缓但地貌较为局限的地区。三角洲平原上的分流河道弯曲度大,河道侧向迁移频繁。由于地貌局限,河道又不断分流汇流,使早期形成的点坝砂体不断受到晚期河道的切割、冲刷、叠加连片,最终形成分流点坝砂体(图3)。

图3 俄罗斯奥莫洛伊河三角洲卫星影像和航拍照片Fig.3 Satellite Imagery and Aerial Photo of Omoloy River Delta in Russia

从沉积特征分析,分汇曲流河三角洲发育分流点坝、废弃河道、泛滥平原等沉积微相。其中,分流点坝是这类三角洲最主要的沉积砂体,平面上呈大致镜像对称的柳叶状或葫芦状,剖面上表现为侧积的特点,且侧积界面基本平行于河道沉积。对称的多组河道所形成的侧积层在剖面上也呈镜像对称的雁列式特征。

1.4 分汇辫状河三角洲

分汇辫状河三角洲的特征是:m=5,n=4,K=1.25,分流河道分叉参数约等于1或略大于1,即河道既有分流作用又有汇流作用,且弯曲指数小于1.5。委内瑞拉奥里诺科河三角洲是典型的分汇辫状河三角洲[30]。这类三角洲通常发育于坡降较大的地带,在整个三角洲平原上发育多条冲积河道和分流砂坝。河道时分时合,被分流砂坝隔开(图4)。

图4 委内瑞拉奥里诺科河三角洲卫星影像和航拍照片Fig.4 Satellite Imagery and Aerial Photo of Orinoco River Delta in Venezuela

从沉积特征分析,分汇辫状河三角洲发育分流砂坝、分流河道等沉积微相,由于多河道泄洪作用显著,堤岸和溢岸沉积发育不明显。分流砂坝是这类三角洲最主要的沉积砂体,平面上呈现豆荚状或菱形,是河道向三角洲前缘推进过程中,发生垂向加积而形成的,与辫状河中的心滩沉积特征类似。在洪泛事件末期,由于洪水能量衰减,在砂坝顶部可加积细粒的悬浮物质,岩性细,多为粉砂质泥岩或泥质沉积,呈穹窿状,被称为落淤层。

2 现代浅水三角洲探地雷达实测

现代沉积是同类型古代沉积的一种跨时空再现,因此,研究现代沉积特征对于了解还原古代沉积现象具有借鉴意义。通过现代沉积建立合理的原型模型,表征实例区储层构型,使地下地质研究不是“管窥蠡测”,而是“以微知著”。近年来,探地雷达作为针对浅层地质结构高精度成像的技术手段,在建立地质模型的工作中越来越受到关注[31]。

探地雷达是一种地球物理探测工具。它通过发射天线向地下发送高频电磁波,当电磁波遇到存在电性差异的目标体,发生反射并返回地面由天线接收[32]。在数据处理的基础上,根据接收到的雷达波参数分析地下地质体的形态、规模、方向及相互关系,达到对地质体精细描述并建立模型的目的。探地雷达探测距离小,但在浅层(<20 m)探测精度高[33-35]。本次研究为了提供分叉平直河三角洲、分叉曲流河三角洲、分汇曲流河三角洲和分汇辫状河三角洲的地下原型模型,引进探地雷达技术,通过类比优选青海湖泉吉河三角洲、沙柳河三角洲、布哈河三角洲和鄱阳湖赣江三角洲为原型模型研究区,并结合研究区探槽剖面,完善浅水三角洲分类系统的沉积模式,并建立相应的三维构型模式。本次研究采用TerraSIRch SIR 3000型探地雷达设备,测量频率为400 MHz,探测深度为15 m左右,纵向分辨率为2 cm,对于研究浅水三角洲沉积体内部构型特征是可行的。

2.1 原型模型选取及测量

优选原型模型是利用探地雷达表征地质结构的第一步。青海湖和鄱阳湖分别是中国最大的咸水湖和淡水湖,湖泊周围水系发育,三角洲发育较好。通过卫星影像观察、类比和实地踏勘,选取了青海湖布哈河三角洲、沙柳河三角洲、泉吉河三角洲和鄱阳湖赣江三角洲4个目标区(图5)。这4个目标区可以较好地体现分叉平直河三角洲、分叉曲流河三角洲、分汇曲流河三角洲和分汇辫状河三角洲类型。本次研究采集了青海湖泉吉河三角洲、沙柳河三角洲和布哈河三角洲3个目标区54条探地雷达测线,测线总长度为6 152 m;鄱阳湖赣江三角洲1个目标区19条探地雷达测线,测线总长度为1 948 m。

图5 中国青海湖泉吉河、沙柳河、布哈河三角洲及鄱阳湖赣江三角洲位置Fig.5 Locations of Quanji River, Shaliu River, Buha River Deltas in Qinghai Lake and Ganjiang Delta in Poyang Lake of China

青海湖泉吉河三角洲(分叉平直河三角洲)位于青海湖西北岸刚察县境内。目标区比青海湖湖平面海拔(3 198 m)高5~6 m,水系呈羽状分布,有较发育的天然堤和较固定的分流河道,河道平直,弯曲度低。1号目标(IL1测线)最大跨度约138 m,2号目标(IL8测线)最大跨度约130 m。针对测量对象,共布控主测线和联络测线19条[图6(a)、7]。

青海湖沙柳河三角洲(分叉曲流河三角洲)位于青海湖北岸刚察县境内。目标区比青海湖湖平面海拔高3~7 m,河道弯曲度大,侧向侵蚀现象明显,点坝发育。西侧河道所形成的点坝跨度约65 m;中间河道所形成的点坝跨度约70 m。针对测量对象,共布控主测线和联络测线10条[图6(b)、8]。

青海湖布哈河三角洲(分汇曲流河三角洲)位于青海湖西岸刚察县和共和县分界处。目标区比青海湖湖平面海拔高3~8 m,河道弯曲度大,水系大致呈角锥状射流入湖。1号目标跨度约120 m;2号目标(IL7测线)跨度约218 m。入湖处河道曲折交汇。针对测量对象,共布控主测线和联络测线25条[图6(c)、9]。

鄱阳湖赣江三角洲(分汇辫状河三角洲)位于鄱阳湖西南岸南昌市新建区。目标区比鄱阳湖湖平面海拔(10 m)高2~3 m,河道平直且分汇现象明显,分流砂坝发育。1号目标(IL3测线)最大跨度约210 m;2号目标(IL9测线)最大跨度约80 m。针对测量对象,共布控主测线和联络测线19条[图6(d)、10]。

图6 中国青海湖泉吉河、沙柳河、布哈河三角洲和鄱阳湖赣江三角洲照片Fig.6 Photos of Quanji River, Shaliu River, Buha River Deltas in Qinghai Lake and Ganjiang Delta in Poyang Lake of China

探地雷达录取的数据必须经处理和标定后才能解释分析。本次数据处理首先利用三角洲与湖平面的海拔高差消除地层起伏的干扰,之后进行距离归一化、表面规范化、时间零点校正、预测反褶积、偏移、静校正等一系列处理,消除多次波、系统噪声、自然电磁干扰等杂波和噪音的影响;其次,对探地雷达资料标定,赋予电测信号地质意义;通过时深转换可以初步得到地层深度与时间的关系;在此基础上,在剖面地质特征明显处(如点坝侧积层发育处)的主干测线上设计探槽可进行准确标定。本次研究在青海湖布哈河三角洲IL7测线南侧河道边缘处设计了一个长方体探槽Ⅰ(长为4.0 m,宽为1.5 m,高为2.5 m);同样,在鄱阳湖赣江三角洲IL3测线中段设计了一个长方体探槽Ⅱ(长为4.0 m,宽为1.5 m,高为1.5 m),探槽长边方向垂直河道走向。探槽Ⅰ中泥质侧积层发育稳定,为单向斜插的楔形泥岩倾向废弃河道,与探地雷达剖面对应关系良好;根据探槽剖面所对应探地雷达剖面位置的层位标定,最终获得了较为准确的标定结果和时深转换关系,即1 ns≈0.05 m[图11(a)]。探槽Ⅱ中可见近水平的泥质落淤层,与砂岩层呈薄层交互状;根据探地雷达剖面层位标定,其时深转换关系为1 ns≈0.05 m[图11(b)]。

2.2 内部结构解剖及控制因素

2.2.1 分叉平直河三角洲

从平面上看,分流河道以分叉作用为主,单河道呈平直的条带状,河道间为泛滥平面沉积。选取该目标区探地雷达IL8测线剖面解释成果进行细致分析。剖面近对称,河道内为水平式的垂向加积充填。靠近河道为楔状体沉积,为河道边缘天然堤沉积;河道间为溢岸沉积,呈水平状。根据平剖互动解释成果,分叉平直河三角洲主要发育的沉积微相有分流河道、天然堤、河漫溢岸砂和湖泊等。

分流河道是分叉平直河三角洲最主要的砂体,宽度约几十米,具有较小的宽厚比。根据探地雷达剖面,分流河道砂体的形成以垂向加积作用为主,其内部有垂积层形成的隔夹层。水平状垂向加积充填是由于沉积时水动力持续较强,分流河道内部细粒沉积物不发育。天然堤是分流河道携带的细粉砂岩溢出河道沿岸堆积形成,将河道与河漫滩分开,平面上为条带状,剖面上为近河道侧陡、远河道侧缓的楔状体。分叉平直河三角洲天然堤岩性细,以粉砂岩为主,偶见小型交错层理、水平波状层理、上攀层理等。河漫溢岸砂是洪水期水漫溢出河床形成的,岩性以泥质粉砂岩为主,距分流河道越远粒度越细,见波状层理、水平层理(图7)。

2.2.2 分叉曲流河三角洲

从平面上看,分叉曲流河三角洲河道以分叉作用为主,分流河道弯曲度大,凸岸发育边滩。选取该目标区探地雷达IL3测线分析剖面特征。在河道凸岸一侧,剖面上明显可见多个侧积层,呈平行分布,这与分叉平直河三角洲明显不同。分叉曲流河三角洲分流河道砂体的发育不再以垂向加积作用为主,而是以侧向加积作用为主,发育点坝砂体。侧向加积充填分流河道,在其内部可见侧向增生体,倾角为15°左右。分叉曲流河三角洲发育的主要沉积微相类型有分流河道、边滩、泛滥平原、湖泊等。

分叉曲流河三角洲分流河道由于河道弯曲度大,常发生截弯取直和河道废弃的现象。未废弃河道水流为单向环流螺旋式前进,因此,河道呈不对称状,凸岸一侧较缓,凹岸较陡。河道底部为砂砾岩的滞留沉积,顶部是废弃后沉积的细粒岩,呈正韵律旋回。点坝是分叉曲流河三角洲的主要砂体,是曲流河道侧向加积形成的,内部由多个呈叠瓦状排列的侧积体组成。侧积体的规模取决于平原环境背景及水动力条件,其在平面上呈娥眉形,剖面上为楔状,其岩性为分选好的砂岩,单一侧积体厚度约3 m。每个侧积体之上会披覆一层间洪期的泥质夹层,称为侧积层。侧积层岩性主要是有机淤泥和黏土质粉砂等细粒沉积物,在剖面上呈斜插的泥楔,厚度约几十厘米。侧积层分布于点坝上部2/3处,往往会对流体流动形成渗流屏障(图8)。

图8 沙柳河三角洲探地雷达测线、沉积模式及IL3测线剖面解释Fig.8 GPR Line, Sedimentary Model and Profile Interpretation of IL3 Line of Shaliu River Delta

2.2.3 分汇曲流河三角洲

从平面上看,分汇曲流河三角洲河道弯曲,既有分流作用又有汇流作用,分流作用和汇流作用形成了一个分流点坝。分流点坝是由曲流河道不断分流、汇流使点坝砂体相互切割连片而形成的。选取该目标区探地雷达IL7测线细致分析剖面特征。剖面整体呈镜像对称关系。由于“蚀凹增凸”的侧积作用,分流点坝内形成雁列式的斜夹层。分汇曲流河三角洲发育的沉积微相主要有分流河道、分流点坝、泛滥平原等。

分汇曲流河三角洲分流河道弯曲度大,分叉合并频繁,形成“曲流环”特征。河道水动力特征为单向横向环流,因而在凸岸不断侧积形成点坝。分流点坝是曲流河道侧积的点坝被河道切合包围形成的。一个分流点坝由多个侧积体组成,一个侧积体是一次洪水事件所形成的等时侧向加积沉积单元,分别倾向于两侧的河道,平面上呈对称的弯月形排列,剖面上呈对称的叠瓦状分布。洪水期细粒沉积物披覆在侧积体表面形成侧积层。侧积层在剖面上多呈斜列式,平面上呈弧形,厚约几十厘米。由于侧积层的遮挡,往往在侧积体顶部存留大量剩余油(图9)。

图9 布哈河三角洲探地雷达测线、沉积模式及IL7测线剖面解释Fig.9 GPR Line, Sedimentary Model and Profile Interpretation of IL7 Line of Buha River Delta

2.2.4 分汇辫状河三角洲

从平面上看,分汇辫状河三角洲河道顺直,既有分流作用又有汇流作用,分流作用和汇流作用形成一个分流砂坝。这类分流砂坝是在对称横向双环流水动力条件下形成的,类似于辫状河道中的心滩沉积。此类三角洲由于河道平直且频繁分叉交汇,洪水期支流有泄洪作用,所以一般不发育河漫沉积。选取该目标区探地雷达IL3测线分析剖面特征。剖面呈镜像对称关系,分流河道深度约3 m。河道中间为分流砂坝,底平顶凸,内部为穹窿式,以垂向加积作用为主。分汇辫状河三角洲发育的沉积微相主要有分流河道、分流砂坝等。

分汇辫状河三角洲的分流河道为低弯度河道,河道浅,改道频繁,时分时汇,游荡不定,流速急。由于河道游荡不固定,所以堤岸亚相不发育。此类河道属于季节性河道,洪水期搬运能力和负载能力大。岩性以砂岩为主,夹层规模小。沉积构造主要有平行层理、槽状交错层理和波状层理。分流砂坝是分汇辫状河三角洲的主要砂体,平面上呈方片状;岩性以含砾粗—中细砂岩为主,颜色为浅灰色,发育交错层理、平行层理;结构上呈现均质韵律和正韵律;沉积作用以垂向加积作用为主,发育垂积体、落淤层等内部结构。垂积体是洪水期携带的粗碎屑物质沉积,以中—细砂岩为主;垂积体之间由厚度不一的落淤层隔开,向上垂积体厚度逐渐变小,落淤层发育的频率增大。落淤层是在洪泛事件结束后,由洪水携带的大量细粒物质在分流砂坝落淤而成,是洪峰波动过程中憩水期的悬浮质落淤加积产物。这类夹层岩性以泥岩或泥质粉砂岩为主,通常很薄。在分流砂坝内分布相对稳定,为非渗透性遮挡层,对流体运移影响大,剩余油富集于落淤层下方垂积体的顶部(图10)。

图11 布哈河三角洲IL7测线南侧探槽Ⅰ和赣江三角洲IL3测线中段探槽Ⅱ照片Fig.11 Photos of Trench Ⅰ in the Southern IL7 Line of Buha River Delta and Trench Ⅱ in the Middle IL3 Line of Ganjiang Delta

2.2.5 控制因素

影响不同浅水三角洲类型的主要因素,从本质上来说,就是影响分流河道下蚀(底蚀)作用和侧蚀(旁蚀)作用的因素。河流下蚀的原因主要包括以下3个方面:①顺坡而下的水流垂直向下的运动分量大小,坡度越陡,下蚀能力越强;②在河底滚动和跳跃的砾、砂含量,砾、砂不断撞击河底,侵蚀河床,河流中所搬运的滚动、跳跃主体含量越高,其下蚀能力越强;③侵蚀基准面的高低,河流入湖下蚀深度的下限是湖平面,湖平面向大陆的引伸为侵蚀基准面,随着湖平面(侵蚀基准面)的降低,河流的下蚀能力增强。而河流侧蚀的原因则主要包括以下两个方面:①波状河流弯道处由于惯性作用而产生的离心力,使河流凹岸侵蚀,沉积物在凸岸发生堆积;②科里奥利效应,即在河流弯道处,离心力和科里奥利力同时作用,对河岸进行侵蚀,弯道离心力和科里奥利效应导致凹岸不断侵蚀,凸岸不断沉积,使河道不断弯曲。

3 砂体对比应用

建立地质模式的目的是指导地下实例区地质特征表征。运用本文提出的浅水三角洲模式,可以合理地进行储集层砂体对比,掌握砂体的连通情况,解决油田开发过程中遇到的地质问题。

以渤海南部海域BZ25-1油田新近系明化镇组(Nm)下段为例,调研前人的研究成果发现,明化镇组下段为以浅水三角洲分流河道为主的岩性油藏,砂体横向变化快,非均质性强,储层分布规律不清楚[36-37]。通过提取砂层组的地震属性图,根据图像表达出来的形态,捕捉河道及点坝等储层构型单元的形态,从而判断所属浅水三角洲的类型。根据现代沉积特征所建立的沉积模式,建立解释模型,可以有效地指导砂体间小层对比及隔夹层分布分析。

首先,提取研究区明化镇组下段4油层组2小层(NmⅣ2)和1小层(NmⅣ1)砂层组的均方根振幅,应用地层切片技术,从切片中可以清楚地识别出河道砂体发育区。NmⅣ2时期是低位体系域早期,湖平面上升较慢,沉积物供给充沛,河道水动力强,侧向迁移迅速,分流河道砂体彼此交叉侧向组合而呈交织条带状,河道间分流点坝发育。根据浅水三角洲分流河道特征,将这个时期的三角洲归入分汇曲流河三角洲[图12(a)]。NmⅣ1时期湖平面上升,沉积物供给相对减小,分流河道的侧向摆动迁移能力降低。其具体表现为河道数量减少,延伸较短且弯曲度小,分流砂坝发育。根据分流河道特征,将这个时期的三角洲归入分汇辫状河三角洲[图12(b)]。

图12 渤海南部海域BZ25-1油田NmⅣ2和NmⅣ1砂层组均方根属性Fig.12 Root Mean-square Amplitude Attributes of NmⅣ2 and NmⅣ1 Sand Groups in BZ25-1 Oilfield of South Bohai

根据浅水三角洲储层构型模式分类,分汇曲流河三角洲内部隔夹层为侧积层,分汇辫状河三角洲内部隔夹层为垂积层(落淤层)。对1、2、3、4、5等5口开发井的井间隔夹层分布进行分析对比,得出NmⅣ2时期井间为侧积隔夹层,NmⅣ1时期井间为垂积(落淤)隔夹层。由于侧积层的遮挡,往往在侧积体顶部存留剩余油,是NmⅣ2砂层组进一步挖潜的目标;落淤层下垂积体的顶部也是寻找剩余油的有利目标,是NmⅣ1砂层组进一步挖潜的方向(图13)。

VSP为自然电位;R0.5为0.5 m处电阻率;NmⅣ1和NmⅣ2砂层组的连井剖面位置见图12图13 1—2—3—4—5连井隔夹层对比分析Fig.13 Contrastive Analysis of Interbeds in Wells 1-2-3-4-5

4 结 语

(1)陆相湖盆浅水三角洲由于湖平面的频繁变化,可以将水上与水下分流河道统一进行研究。根据典型浅水三角洲的卫星影像、航拍照片和野外考察,引入分流河道分叉参数与弯曲指数两个表征参数,将浅水三角洲分为4种类型,分别为分叉平直河三角洲、分叉曲流河三角洲、分汇曲流河三角洲和分汇辫状河三角洲。

(2)通过对青海湖泉吉河三角洲、沙柳河三角洲、布哈河三角洲和鄱阳湖赣江三角洲的探地雷达测量,建立了分叉平直河三角洲、分叉曲流河三角洲、分汇曲流河三角洲和分汇辫状河三角洲的沉积构型模式。其中,分叉平直河三角洲为水平的垂积模式,分叉曲流河三角洲为平行的侧积模式,分汇曲流河三角洲为对称的侧积模式,分汇辫状河三角洲为穹窿式的垂积模式。

(3)影响不同浅水三角洲类型的主要因素是分流河道下蚀作用和侧蚀作用的强度。河流下蚀的控制因素主要是坡度、沉积物粒度和侵蚀基准面;河流侧蚀的控制因素主要是离心力和科里奥利效应。

(4)渤海南部海域BZ25-1油田新近系明化镇组下段NmⅣ2和NmⅣ1砂层组发育浅水三角洲沉积。其中,NmⅣ2时期为低位域早期,发育分汇曲流河三角洲,河道间为侧积隔夹层;NmⅣ1时期发生湖进,发育分汇辫状河三角洲,河道间为垂积(落淤)隔夹层。

(5)浅水三角洲河道沉积分类模式的优点在于:实现了浅水三角洲分类的定量化;囊括了传统浅水三角洲分类的所有类型,并提出了几种新的类型;可以更好地描述三角洲砂体平面形态和储层内部结构;与河流分类系统具有对应关系,体现了三角洲和河流成因上的关系,形成统一的河流-三角洲分类系统。

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