曲流河浅水三角洲沉积过程与沉积模式探讨——沉积过程数值模拟与现代沉积分析的启示

浅水曲流河三角洲是近年来沉积学研究的热点和油气勘探的重点对象,国内外学者基于地下储层、露头、现代沉积进行了大量研究,关于浅水曲流河三角洲的沉积特征与沉积模式,不同学者往往持不同观点,在缺乏沉积过程与演化特征观察、分析的现状下,很难统一认识。基于此,本文选取鄱阳湖赣江三角洲这一典型的浅水曲流河三角洲,根据其水动力、水深、沉积物供给等数据,采用基于泥沙水动力学的沉积过程数值模拟软件(Delft3D)再现浅水曲流河三角洲的生长与演化过程,并与现代浅水曲流河三角洲对比验证,建立浅水曲流河三角洲沉积模式。研究表明:(1)在浅水环境下,曲流河三角洲快速向湖生长,三角洲前缘持续向前延伸并快速平原化,具有典型的宽平原-窄前缘的特征。三角洲垂向沉积厚度较小,但底积-前积-顶积三层结构完整。(2)浅水曲流河三角洲平原发育数条同期活跃的高弯度分流河道,在平原近端,分流河道存在频繁的侧向迁移现象,可对先期三角洲前缘、前三角洲沉积侵蚀改造,形成串珠状点坝,经长期侧向迁移可形成大规模的长条宽带状分流河道复合体,分流河道对先期沉积体的长期改造使得大部分厚层砂体呈正韵律,导致先期河口坝保存程度较低;在前缘远端,由于堤岸不稳定,分流河道往往存在决口改道现象,废弃的水道缺乏砂质沉积物供给而成为高泥质充填水道,多条废弃分流河道在三角洲平原远端形成高泥质充填河网系统。(3)浅水曲流河三角洲前缘水下分流河道是平原分流河道在水体中的短程延伸,水道长约300m,由于水体较浅,河口处水流冲刷能力较强,水携沉积物多在水下分流河道侧缘堆积形成指状坝。由于分流河道建设性极强,水下分流河道往往频繁发生决口或侧向摆动,经多期复合,可形成多分叉复合体指状坝,而前缘水下分流河道在废弃后往往被泥质充填。(4)受三角洲平原远端水道决口改道的控制,前缘多分叉指状复合坝沿岸线迁移,可形成大面积近等厚砂体。     

浅水湖盆河控三角洲前缘砂体分布特征与沉积模式探讨--以松辽盆地北部永乐地区葡萄花油层为例

在我国古代的松辽盆地和现代的鄱阳湖等大型坳陷湖盆内发现的浅水湖盆河控三角洲的骨架砂体类型、垂向沉积层序及相带分异等方面与正常三角洲存在很大的差异, 需要进一步深入研究。利用野外露头、现代沉积和地下岩芯、测井、地震等资料精细解剖及分析表明, 浅水湖盆河控三角洲前缘发育大量、密集、窄的水下分流河道砂体, 砂体连续且水下延伸较远, 直至消失变成薄的水下薄层砂(河口坝或席状砂)。每支水下分流河道构成了由中心向两侧及前方:水下分流河道→薄层砂核部→薄层砂边缘→水下分流间湾的平面微(能量)相序列, 形成三角洲前缘“河控带状体”。浅水湖盆河控三角洲前缘不同的相位空间位置具有不同的沉积模式, 由岸向湖依次发育高低水位间过渡带“近岸沉积”模式、近岸浅水带“河控带状体”模式、中岸中等水深带“水下分流河道末端河控薄层砂”模式和远岸深水带“浪控席状砂”模式。     

鄂尔多斯盆地华池油田延长组长3油组沉积特征与含油性关系

笔者对钻井和测井资料综合分析认为：陇东华池油田延长组长3油层组形成于湖盆逐渐萎缩、三角洲沉积不断向湖盆进积期,主要发育有三角洲平原分流河道、洪泛平原、三角洲前缘水下分流河道、河口坝、复合式坝、远砂坝和分流间湾等沉积微相,沉积环境由三角洲前缘演变为三角洲平原,储层砂体主要为三角洲前缘的水下分流河道、河口坝和复合式坝砂岩。沉积微相对城华地区延长组长3油层组含油气性的控制主要表现在3个方面：①沉积微相控制着生储盖的组合;②沉积微相控制着储层砂体的展布;③沉积微相影响着储层的储集性能。     

松辽盆地双城区块扶余油层高分辨率层序格架下沉积相及砂体发育特征

随着致密砂岩岩性油气藏勘探开发程度的深入,拗陷型湖盆河流—浅水三角洲储集层已经成为勘探开发重点。以松辽盆地北部双城区块扶余油层为研究对象,运用岩心、测井、录井以及地震资料,系统地开展高分辨率层序地层研究,识别出多级次基准面旋回界面,将双城区块扶余油层划分为2个长期基准面旋回和7个中期基准面旋回。在此基础之上,深入分析高分辨率层序地层格架下的河流—浅水三角洲沉积相及储集层砂体发育特征。研究表明:受长期基准面下降—上升的变化控制,垂向上,从MSC1到MSC7沉积充填响应呈现三角洲平原沉积—曲流河沉积—三角洲平原沉积—三角洲前缘沉积的特点,其岩性、沉积构造、旋回期次以及规模也随之具有明显变化;主要储集层砂体类型依次为分流河道、曲流河道、分流河道和水下分流河道,平面上的砂体呈条带状分布,顺物源方向由西南向东北砂地比逐渐变小,MSC4-MSC5时期砂体最为发育,储集层质量最好;在构造稳定拗陷湖盆背景下,湖平面升降是储集层砂体发育特征的主要控制因素。     

松辽盆地双城区块扶余油层高分辨率层序格架下沉积相及砂体发育特征*

随着致密砂岩岩性油气藏勘探开发程度的深入,拗陷型湖盆河流—浅水三角洲储集层已经成为勘探开发重点。以松辽盆地北部双城区块扶余油层为研究对象,运用岩心、测井、录井以及地震资料,系统地开展高分辨率层序地层研究,识别出多级次基准面旋回界面,将双城区块扶余油层划分为2个长期基准面旋回和7个中期基准面旋回。在此基础之上,深入分析高分辨率层序地层格架下的河流—浅水三角洲沉积相及储集层砂体发育特征。研究表明: 受长期基准面下降—上升的变化控制,垂向上,从MSC1到MSC7沉积充填响应呈现三角洲平原沉积—曲流河沉积—三角洲平原沉积—三角洲前缘沉积的特点,其岩性、沉积构造、旋回期次以及规模也随之具有明显变化;主要储集层砂体类型依次为分流河道、曲流河道、分流河道和水下分流河道,平面上的砂体呈条带状分布,顺物源方向由西南向东北砂地比逐渐变小,MSC4-MSC5时期砂体最为发育,储集层质量最好;在构造稳定拗陷湖盆背景下,湖平面升降是储集层砂体发育特征的主要控制因素。     

浅水三角洲动态生长过程模型与有利砂体分布——以鄱阳湖赣江三角洲为例

浅水三角洲是湖盆内大面积砂体分布的重要成因,但大面积砂体的非均质性较强,预测并寻找有利砂体(甜点)是现今油气勘探的重要需求。通过开展现代赣江三角洲上平原-下平原及河口区多个沉积部位探坑挖掘工作,对探坑中沉积物岩性与沉积相序进行了描述、取样以及沉积特征对比,并且对顺直河道中心的沉积物样品进行了采集与分析化验后,认为浅水三角洲上平原河道内沙洲的洲头与洲尾、堤岸近河端,下平原上游、下游的堤岸近河端,入湖河口区的水下分流河道、纵向坝、横向坝是有利砂体的发育区及有利砂体类型。由于赣江浅水三角洲的河道主要为顺直型,正韵律的分流河道砂体不发育,赣江浅水三角洲垂向上具有早期湖泊相泥-反韵律河口沙坝-下平原与上平原堤岸相沙泥质互层的沉积演化特征。结合鄱阳湖枯水期与洪水期的水文地质特征,建立了赣江浅水三角洲的动态生长过程模型,其动态成因演化过程可分为先期枯水期湖泊沉积,湖平面上升至最大洪泛期和再次枯水期三角洲进积等3阶段。该模型既为浅水三角洲沉积由静态描述向动态过程演化研究奠定了基础,又为湖盆内大面积砂体中甜点预测提供了有益参考。     

松辽盆地三肇凹陷葡萄花油层河控浅水三角洲沉积模式

利用22口井的岩芯资料和近4000口井的录井、测井及生产动态资料,系统分析了三肇凹陷葡萄花油层河控浅水三角洲沉积特征和沉积模式。研究揭示该三角洲体系骨架砂体为大量、密集(平均分布密度1.02支/km)、窄的(多为200～300m)水下分流河道砂体,砂体连续且水下延伸较远,直至消失变成薄的席状砂,河口坝砂体不发育且呈明显的河控性(位于水下分流河道两侧及前方,呈顺源窄带状)。在深入认识三肇凹陷葡萄花油层的沉积背景、沉积特征及沉积相类型等基础上,建立了葡萄花油层的沉积模式——河控浅水三角洲沉积模式,又进一步建立了6种亚相区沉积模式,即:河控浅水三角洲前缘亚相外前缘区"浪控席状砂"模式、河控浅水三角洲前缘亚相内-外前缘过渡区"水下分流河道末端河控席状砂"模式、河控浅水三角洲前缘亚相内前缘区"河控河口坝"模式、河控浅水三角洲前缘亚相内前缘区"河控带状体"模式、河控浅水三角洲前缘-分流平原过渡区"近岸"模式和河控浅水三角洲分流平原亚相"河控带状体"模式。这为本区储层空间分布模式建立、骨架成因单砂体识别及油田进一步挖潜与调整提供了坚实的地质依据。     

川西新场气田沙溪庙组浅水三角洲砂体类型与展布特征

砂体类型与分布特征的差异性造就了油气储层发育的非均质性,通过岩心垂向序列特征明确了沙溪庙组砂体成因类型,并综合测井、地震资料刻画了不同类型砂体的空间分布。沙溪庙组浅水三角洲平原发育垂积型主河道、侧积/填积型次河道砂体以及溢岸砂体,前缘发育侧积型近端水下分流河道、填积型远端水下分流河道、进积型河口坝砂体以及席状砂体;平原主河道砂体厚度多大于10 m,宽600~1 800 m,通过同位垂向切叠与侧向等高程切叠而形成毯状连片砂体,次河道砂体多位于主河道侧缘,厚度平均7.5 m,物性较差,并常被主河道切割而零星分布;内前缘近端水下分流河道砂体厚4~8 m,宽500~1 200 m,多错位切叠或拼接接触,呈带状;远端水下分流河道发育于三角洲外前缘,单砂体厚2.5~6 m,宽200~700 m,平面呈鞋带状,砂体孤立;前缘河口坝砂体分布较少,垂向上常被河道切叠;平原相带两类河道砂体的物性差异造成了储层内部的非均质性,而三角洲前缘储层的非均质性更多在于不同类型砂体的迷宫状展布上。     

河控浅水三角洲沉积构型

自浅水三角洲的概念提出以来,已经历了60多年的研究历史。虽然在诸多方面取得了较大的研究进展,但在浅水三角洲的概念内涵、砂体成因类型及沉积构型样式等方面仍存在一定的分歧。本文探讨了浅水三角洲概念的内涵,并总结和分析了其沉积构型特征和样式。根据浪基面和河-盆水深比(初始河道深度与河口盆地水体深度比值),可将三角洲分为极浅水三角洲、较浅水三角洲和较深水三角洲。典型的浅水三角洲为极浅水三角洲,发育于河-盆水深比值大于或等于1的浅水水体,分流河道可下切至下伏的前三角洲沉积。根据三角洲前缘分流河道与河口坝的组合样式,将河控浅水三角洲的端元类型分为分流砂坝型和指状砂坝型。分流砂坝型三角洲为河道入海(湖)后形成的多级分叉的河口坝与分流河道系统,平面上呈扇状,河—坝组合呈现“河在坝间”的样式,而指状砂坝型三角洲为指状砂坝与分流间湾相间分布的系统,平面上呈枝状,河—坝组合呈现“河在坝内”的样式。     

陕甘宁盆地华池地区延长组缓坡带三角洲前缘的微相构成

以晚三叠世华池地区延长组为例,对缓坡背景下的三角洲前缘水下分流河道和河口坝两种主要储油微相进行研究,建立了分类方案和识别标志。将水下分流河道划分为截削式和完整式两大类 10种类型;河口坝细分为孤立式、叠加式和复合式三大类 5种类型。文中根据入湖后的水下分流河道能量强弱变化和湖水深浅的不同组合关系,对水下分流河道和河口坝的沉积条件进行分析,归纳总结了本区缓坡条件下的三角洲前缘的沉积模式。同时讨论了本区独具特色的复合式坝 (“坝上河”)沉积微相的成因类型 :分流河道侵蚀河口坝型复合式河口坝和分流河道叠加河口坝型复合式坝,而后者是该区主要的优质储层和高产含油储层类型     

松辽盆地扶新隆起带南部扶余油层沉积特征及沉积模式探讨

利用18口井的岩芯分析资料、1 595个重矿物分析数据和近800口井的录井、测井等资料,系统分析了扶新隆起带南部扶余油层的沉积特征和沉积模式。研究揭示扶新隆起带南部扶余油层沉积时期受西南保康物源体系和东南部长春-怀德物源体系双重控制,形成了枝状的高能河控三角洲沉积体系。该三角洲体系骨架砂体为大量、密集、窄带状、连续分布的分流河道砂体,总体呈南南西向展布,砂体连续且向水下延伸较远,直至消失变成薄的席状砂,在三角洲分流平原和三角洲前缘亚相区,形成以（水下）分流河道沉积为中心的多支“河控带状体”;前三角洲亚相与三角洲前缘亚相无明显界限,受湖浪作用控制在三角洲前缘亚相的外前缘区形成浪控席状砂,多个席状砂呈顺岸、垂源平行排列,单一席状砂具有明显条带、环状平面分布模式。     

大庆长垣以东朝长—双城地区扶余油层沉积微相特征

在岩芯观察描述的基础上,依据岩石学特征、沉积构造、生物化石及测井曲线响应特征等标志,对大庆长垣以东朝长—双城地区扶余油层沉积相类型及特征进行了分析,结果表明区内扶余油层(Kf)发育浅水三角洲相和曲流河相两种沉积相类型,进一步可以划分为5种亚相和11种微相,主要砂体类型为河床边滩沉积、三角洲平原分流河道砂体和三角洲前缘水下分流河道砂体。在此基础上结合高分辨率层序地层划分,将扶余油层划分为2个长期基准面旋回和7个中期基准面旋回。编制了层序地层格架内研究区沉积微相平面展布图,并分析了其平面展布和垂向演化规律。研究表明,垂向上沉积水体表现为由深逐渐变浅再变深的过程,在MSC4下降半旋回至MSC5上升半旋回沉积时期,达到最浅。该时期全区范围内发育河床亚相和三角洲平原亚相,河道砂体规模最大,为储集砂体发育的最佳时期。     

鄂尔多斯盆地东缘上三叠统延长组砂体结构与层序地层学研究

运用层序地层学原理,对鄂尔多斯盆地东缘上三叠统延长组长7—长4+5曲流河三角洲露头进行深入的研究,划分出低位体系域、湖侵体系域和高位体系域,其内部砂体骨架是由席状化水下分流河道、曲流型分流河道、辫状型分流河道沉积构成。阐述了鄂尔多斯盆地东缘上三叠统延长组层序格架和砂体结构特征,建立了鄂尔多斯盆地层序地层格架内砂体分布模式,构建了层序地层格架内砂体结构与相对湖平面响应模式图。研究表明随湖平面变化层序格架内砂体结构发生规律性变化,低位体系域早期侵蚀,晚期充填呈复合状砂体;湖侵体系域砂体呈孤立状;高位体系域早期砂体发育不全,晚期呈席状砂体。     

松辽盆地北部临江南地区扶余油层沉积相研究

利用研究区内精细岩芯观察,录井及测井等资料,从岩石特征、沉积构造、岩相组合和古生物等相标志入手,系统分析了松辽盆地临江南地区扶余油层沉积微相展布特征及沉积模式。研究揭示临江南地区扶余油层为曲流河-浅水三角洲沉积体系,主要发育的沉积微相类型有分流河道、决口扇、洪泛沉积、水下分流河道、水下决口扇、支流间湾、曲流河道、天然堤和河漫滩等。通过地震属性优选,结合单井和连井资料表明:纵向上,从FⅢ2到FⅡ1为一套三角洲平原亚相向曲流河相演化的进积沉积序列,在FⅡ1沉积后期,发生了全盆地范围的湖侵事件,导致从FⅠ3到FⅠ1为一套曲流河相向三角洲前缘亚相演化的退积沉积序列,并建立了临江南地区扶余油层的沉积模式。     

浅水湖泊三角洲平原分流河道类型与叠置模式

浅水湖泊三角洲在中国许多陆相盆地中广泛发育,其中分流河道是三角洲平原最主要的砂体类型,它们大多呈现河道频繁改道、多级交叉及叠置的特点,往往形成极为复杂的地下储集层相互叠置的分布格局。基于松辽盆地浅水三角洲平原分流河道砂体的测井曲线特征,系统总结了浅水三角洲平原的分流河道河道类型与砂体叠置模式,并且分析了其对三角洲平原储集层砂体对比的约束作用。研究表明,分流河道河型可划分为3种基本类型:非典型辫流河型、非典型曲流河型和过渡型,其共同点是规模小、下切浅、分支快;而分流河道的叠置存在5种基本模式;河型与叠置特点决定了分流河道中泥质夹层分布存在2种基本类型,即平行分布式泥夹层与低角度侧积泥夹层。利用分流河道类型与叠置模式,可以分析河道发生变化的位置及井间砂体的连通情况,对储集层对比及连通关系分析具有约束作用。     

湖盆扇三角洲河口坝发育程度及粒度韵律特征:以滦平盆地桑园剖面下白垩统西瓜园组为例*

扇三角洲作为重要的油气储集场所,其成因单元类型及分布特征控制着油气的差异分布及采出效率。关于扇三角洲分流河道沉积特征已有共识,但河口坝沉积特征尤其是韵律特征尚存在争议。以滦平盆地桑园剖面下白垩统西瓜园组湖盆扇三角洲沉积体为例,通过人工实测及无人机观测相结合的方法,对河口坝沉积特征、尤其是韵律特征进行研究,利用水槽模拟实验阐明河口坝韵律特征的形成机理。结果表明,河口坝在整个剖面中占砂(砾)岩体的45.27%,分流河道和席状砂分别占53.42%和1.31%。河口坝在剖面上呈底平顶凸状,通常由多期增生体组成。当增生体主要由砂岩组成时,呈粒度反韵律特征; 而当增生体主要由砾岩组成时,呈粒度正韵律特征。河口坝整体韵律受控于增生体的垂向叠置样式,既可呈反韵律特征又可呈正韵律特征。当流量、沉积底形坡度等地质条件一定时,河口坝内部增生体韵律性主要受沉积物粒度控制。当沉积物粒度较细时,河口水流扩散模式为底床摩擦力主控,增生体呈现反韵律特征; 而当沉积物粒度较粗时,河口水流扩散模式为惯性力主控,河口坝增生体则呈现正韵律特征。     

湖盆扇三角洲河口坝发育程度及粒度韵律特征:以滦平盆地桑园剖面下白垩统西瓜园组为例*

扇三角洲作为重要的油气储集场所,其成因单元类型及分布特征控制着油气的差异分布及采出效率。关于扇三角洲分流河道沉积特征已有共识,但河口坝沉积特征尤其是韵律特征尚存在争议。以滦平盆地桑园剖面下白垩统西瓜园组湖盆扇三角洲沉积体为例,通过人工实测及无人机观测相结合的方法,对河口坝沉积特征、尤其是韵律特征进行研究,利用水槽模拟实验阐明河口坝韵律特征的形成机理。结果表明,河口坝在整个剖面中占砂(砾)岩体的45.27%,分流河道和席状砂分别占53.42%和1.31%。河口坝在剖面上呈底平顶凸状,通常由多期增生体组成。当增生体主要由砂岩组成时,呈粒度反韵律特征; 而当增生体主要由砾岩组成时,呈粒度正韵律特征。河口坝整体韵律受控于增生体的垂向叠置样式,既可呈反韵律特征又可呈正韵律特征。当流量、沉积底形坡度等地质条件一定时,河口坝内部增生体韵律性主要受沉积物粒度控制。当沉积物粒度较细时,河口水流扩散模式为底床摩擦力主控,增生体呈现反韵律特征; 而当沉积物粒度较粗时,河口水流扩散模式为惯性力主控,河口坝增生体则呈现正韵律特征。     

渤海湾盆地A油田新近系明下段沉积特征及演化模式

渤海湾盆地A油田新近系明下段Ⅱ—Ⅴ油组是其主力含油层位。通过观察分析岩心资料的沉积构造特征、岩矿特征和粒度特征、测井形态、地球物理属性等特征,综合判定其主要发育曲流河和浅水三角洲两种沉积相类型,油田范围内曲流河主要发育河道、决口扇、天然堤和泛滥平原4种沉积微相,浅水三角洲主要发育水下分支河道、水下天然堤、河口坝和分流间湾4种沉积微相。通过分析沉积相特征,结合高分辨率层序地层学观点,对A油田明下Ⅱ—Ⅴ油组的垂向演化特征进行了探讨,结果表明:处于长周期上升半旋回的Ⅴ油组曲流河呈条带状分布;处于长周期下降半旋回初期的Ⅳ油组浅水三角洲平面呈坨状,内部砂体连通性差;处于长周期下降半旋回中期的Ⅲ油组浅水三角洲平面呈朵叶状,砂体以侧向叠置为主;处于长周期下降半旋回晚期的Ⅱ油组浅水三角洲平面呈鸟足状,砂体以垂向叠置为主。最终提出该油田沉积演化模式。