游荡型辫状河沉积特征及沉积相模式

摘要：针对冀东油田高104-5区块馆陶组辫状河模式认识不清、砂体预测不准的问题，开展砂质辫状河河型分类研究。首先，根据区域地质背景、古气候、岩石粒度、层理构造、相序、溢岸、落淤层发育情况以及砂体形态等指标确定研究区为游荡型辫状河。随后，以Miall构型要素分析理论为指导，建立了辫流带、单一辫流带内河道和心滩边界识别标志，实现了研究区游荡型辫状河结构解剖，确定研究区单一辫流带宽度平均1 400.OOm，单一辫流带内心滩平均长度为414.47m，宽度平均为158.86m，河道宽度平均53.18m。心滩长宽比集中在2.0～4.0，心滩宽度与辫状河道宽度比为2.2，为宽坝窄河道辫状河沉积模式。最后采用沉积数值模拟的方法，建立了研究区游荡型辫状河沉积相模式，可为油田开发提供指导。

关键词：游荡型辫状河；河型分类；沉积构型；沉积相模式；高104-5区块

引言

辫状河是陆上常见一种河流沉积类型，以粗粒沉积为主，储层物性较好，是良好的油气储层，因此，受到沉积学家的广泛关注。早在20世纪70年代，Miall根据现代沉积观察和解剖，提出了两种典型的砂质辫状河并以代表性河流命名，分别为南萨斯喀彻温型和普拉特型。其中，南萨斯喀彻温型砂质辫状河水深较大，以槽状交错层理砂岩相为主，河道底部具有砾石滞留沉积；而普拉特型砂质辫状河水深较浅，以板状交错层理和槽状交错层理砂岩相为主，水道化程度非常低。该分类方案得到大多数学者认同，并作为典型模式应用于地下辫状河识别，指导砂体空间分布预测以及剩余油分布研究。

然而，现代辫状河沉积调研发现，心滩和河道岩石相类型较为单一。廖保方等对现代永定河沉积调查发现，辫状河以槽状交错层理为主，在河道摆动有限情况下，广泛发育落淤层是辫状河心滩识别标志；而在河道摆动强烈情况下，落淤层并不发育，河道和心滩区分较为困难。Smith等利用探地雷达对南萨斯喀彻温河心滩进行了追踪测量，基于7个心滩测量发现，不连续的槽状交错层理和低角度层理占比达84%，高角度层理则占13%，且高角度层理多见于单一心滩；复合心滩则常以槽状层理为主。Miall也指出普拉特型是南萨斯喀彻温型的一个特殊类型。因此，砂质辫状河分类应该采取更多指标。现代沉积数值模拟为研究辫状河演化提供了手段，也为河流分类提供了参考。Schuurman等通过沉积数值模拟再现了心滩沉积动力学特征与辫状河分汊过程，辫状河分汊有两种主要因素：一种是坝上窜沟，发育在辫状河成熟期；另一种则是支流封闭或者汇合加宽导致流动能量变化，形成分汊。文献同时指出，如果堤岸较为稳定，则辫状河侧向摆动受限，也会导致河道下切；如果堤岸不固定，河流发散，这种下切作用将大大减弱。在剖面上，则形成河道是否完全侵蚀心滩状态。Bridge等利用探地雷达对Sagavanirktok River以及Alaska的现代辫状河沉积进行了研究，发现辫状河道和心滩形态清晰，界面明显，厚度相近，且河道将心滩下切到底。Skell等对Niobrara河也进行了探地雷达测量，发现辫状河道和心滩界面不太清晰，河道很难将心滩下切到底，两类河流在弯曲度、河道数目、输沙量和水流稳定性方面存在显著差异。钱宁从河流动态特征出发，将冲积平原区的辫状河分为分汊型和游荡型两种类型，并认为分汊型辫状河主要形成于物源供给相对稳定、坡降较小区域，其弯曲度一般较大，分汉系数1～3，宽深比较小，平面上心滩和河道相对稳定。而游荡型则形成于流量变化悬殊、坡降较大区域，河流弯曲度小，宽深比大，分汊系数大于3，河道数目多且摆动频繁。Manna等对巴西巴纳伊巴盆地志留纪

泥盆纪沉积的河流进行了研究，认为研究区发育两类辫状河沉积体系：一类是潮湿气候、相对稳定的来沙量情况，河道以及心滩构型单元相对稳定，心滩以及次级加积单元构成了河道的主体，高流量时期，坝体淹没并向下游迁移，岩石相以槽状交错层理和板状交错层理为主；另一类则主要发育在半干旱气候条件，流量不稳定，河道漫溢，河床不固定，缺少溢岸沉积，以驼背沙丘和逆行沙丘沉积为主要单元，岩石相则以槽状交错层理为主。这两类辫状河基本对应了游荡型和分汊型辫状河的特征。王敏等在大同吴官屯露头中也发现河道和心滩存在两种接触关系，即小型河道镶嵌于心滩剖面中以及河道将心滩完全分开。王敏等结合前人研究，采用来砂特征、坡度、流量、弯曲度和宽深比等将砂质辫状河分为游荡型辫状河和分汊型辫状河，并对苏丹FN油田辫状河进行识别和构型划分，揭示了内部夹层特征及对剩余油分布的影响。显然，弄清辫状河类型对油气开发有重要意义。

冀东油田高104-5区块馆陶组发育砂质辫状河沉积，砂体结构及空间分布复杂。前人对沉积相模式研究较少，导致砂体叠置样式和分布规律认识不清，开发效率及采收率较低。亟需加强沉积模式认知，揭示研究区辫状河类型，分析砂体以及沉积微相分布，建立沉积相模式，表征砂体规模和空间分布，为油田水平井部署和开发调整提供坚实地质基础。

1区域地质概况

南堡凹陷是渤海湾盆地黄骅拗陷北部一个小型断陷中新生代盆地，位置处于华北地台东北部，燕山台褶带南部边缘。研究区高尚堡油田地理位置处于黄骅拗陷北部，高堡凹陷北缘，东面与柳赞构造相邻，西面为唐海及杜林构造（图1）。在拾场次凹、林雀次凹和柳南次凹3个生油中心之间，面积为60 km2。1991年，G104-5井在馆陶组的Ng12，Ng13两个小层见良好的油气显示，试采获24 t/d高产，高104-5区块开始投产。