分流河道内砂体沉积特征及定量参数

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气田的重要储集体，但目前对分流河道内部砂体的系统研究仍较少，在一定程度上制约了油气的开发效果。采用野外实地考察、浅钻孔、探坑、探槽等方法，对赣江三角洲分流河道内发育的砂体类型、沉积特征、砂体规模进行了系统研究。分流河道内发育水道、边滩、汊口滩、并口滩4种砂体，其中汊口滩发育在分流河道的分汊口处，并口滩发育在分流河道的合并处；不同砂体的堆积方式不同，水道为垂向加积，边滩为侧向加积，汊口滩为逆流加积，并口滩为顺流加积。对不同砂体的规模进行测量，建立了分流河道内砂体定量参数地质资料库。上三角洲平原分流河道内边滩、汊口滩的规模普遍大于下三角洲平原，上三角洲平原的边滩长度集中在500～2 000 m之间，边滩宽度集中在100～400 m之间，下三角洲平原边滩长度一般为300～900 m，宽度一般为50～200 m。并口滩的规模较小，长度一般为20～100 m，宽度一般为20～60 m，且仅在下三角洲平原发育。本次研究对油气田开发中预测砂体和寻找新的潜力目标区具有重要的借鉴作用。

关键词：分流河道；定量参数；边滩；汊口滩；并口滩；堆积方式；赣江三角洲；鄱阳湖

中图分类号：P512.2文献标志码：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

分流河道构成三角洲沉积的骨架，是三角洲重要的储集砂体[15]。目前，国内外学者利用现代沉积、野外露头、地下资料等对三角洲分流河道进行了大量研究[620]，总结了分流河道的平面形态及垂向叠置样式。Overeem等通过对伏尔加河三角洲的研究，认为上三角洲平原分流河道宽度大且分汊少，下三角洲平原分流河道宽度小且分汊频繁[3]。赵宝峰等提出水下分流河道从上游到三角洲前缘末端依次呈水下曲流河道、水下分汊河道和水下网结河道，并指出水下分流河道具有垂向叠置、错位叠置、错位水平叠置、水平搭接和孤立分散5种垂向叠置样式[21]。前人已经总结了在油田开发中复合分流河道带、单河道砂体的特征及识别方法[2225]，对油气田开发中复合河道带及单河道级别的砂体识别具有重要意义。分流河道内部并不是均质沉积体，随着中国许多油田进入高含水开发阶段，剩余油挖潜难度越来越大[2633]，迫切需要进行分流河道内部流动单元的划分。但是目前对分流河道内部砂体类型和规模的系统研究相对较少，制约了油气开发中流动单元的识别与划分，影响了剩余油的挖潜。沉积作用控制着分流河道内砂体的类型、发育位置、沉积特征等，从而控制了储层的非均质性，因此，分流河道内部沉积砂体的识别与划分是划分分流河道内部流动单元的基础。现代沉积克服了地下研究多解性强的问题，是研究分流河道内部砂体类型、规模及沉积特征的最佳手段。鄱阳湖赣江三角洲是中国典型的、发育很好的现代沉积缓坡三角洲，蕴含着分流河道沉积的丰富信息[3439]，是进行分流河道内部砂体研究的典型实例。本文通过野外实地考察、浅钻孔、探坑、探槽等方法，对鄱阳湖赣江三角洲分流河道内发育的砂体类型、沉积特征、规模等进行了系统研究，对寻找有利勘探部位以及剩余油开发具有重要的指导意义。

1研究区概况

鄱阳湖位于江西省境内，是中国面积最大的淡水湖，总体走向呈SN向，北部与长江相接。鄱阳湖周围有赣江、饶河、抚河、修水、信江五大河流入湖，形成以鄱阳湖为中心的汇聚状水系特征（图1）。鄱阳湖水量受季节性降水影响很大，洪水期湖泊面积有时可达枯水期湖泊面积的几十倍。

赣江三角洲位于鄱阳湖南岸，是鄱阳湖周围规模最大、发育最好的三角洲，三角洲的顶点位于南昌市八一大桥附近，向下游不断分汊，末端延伸入鄱阳湖。赣江三角洲平原具有明显的上三角洲平原、下三角洲平原之分（图1），上三角洲平原位于河流分汊点到湖泊平均高水位之间，是三角洲长期处于水上的部分，下三角洲平原位于平均高水位与平均低水位之间，每年枯水期暴露，洪水期被淹没[25]。赣江三角洲上三角洲平原宽度为40～50 km；下三角洲平原平面上宽度为10～20 km，周期性被湖水淹没。

分流河道在平面上呈条带状分布，是三角洲平原粒度最粗、砂体最发育的相带，构成赣江三角洲的骨架。分流河道在赣江三角洲上三角洲平原主要有西支、中支、东支3支，总体水流方向为从SW向NE，分流河道宽度一般为300～600 m。下三角洲平原分流河道分汊频繁，分流河道数变多，分流河道宽度一般小于300 m，呈现向下游方向宽度变窄的特征，末端分流河道宽度一般只有几十米。

2分流河道内砂岩类型

本次研究对赣江三角洲进行了细致的野外地质考察，从赣江三角洲的顶点向下游方向，考察了上三角洲平原、下三角洲平原分流河道内部砂体类型、沉积特征及砂体规模。本文采用浅钻孔、探坑、探槽等方法对分流河道内砂体的沉积物类型、沉积构造、垂向序列等进行了系统研究。探槽解剖主要是在枯水期进行的，探槽主要布置在边滩、汊口滩等砂体出露水面之上的部位，水位较高的区域无法布置探槽，主要是由于周围的水体容易渗入探槽，造成探槽壁垮塌、掩埋探槽等。探槽一般按照顺水流方向和垂直水流方向进行布置，用于观察顺水流方向和垂直水流方向沉积物的变化、沉积构造特征等。

通过对赣江三角洲的野外考察，分流河道内主要发育4种不同类型的砂体，分别为水道、边滩、汊口滩和并口滩（图2）。

水道是分流河道最低洼的部位，呈连续的条带状分布于分流河道中，水动力作用最强。水道是分流河道中主水流线的位置，一般常年流水。

边滩是赣江三角洲平原分流河道内重要的砂体类型，在上三角洲平原和下三角洲平原均很发育。赣江三角洲分流河道内发育3种类型的边滩，分别为直岸边滩、凸岸边滩和类心滩（图3）。直岸边滩发育在分流河道的较平直段，平面上呈狭长的半椭圆形，长轴方向与河道走向一致，在上三角洲平原和下三角洲平原均有发育。凸岸边滩发育在分流河道弯曲段的凸岸，平面上呈新月形，主要发育在上三角洲平原，下三角洲平原发育较少。类心滩靠近分流河道的凸岸，实际上是改造早期沉积的边滩形成的，在边滩与凸岸的河岸之间冲刷形成浅水道，看上去像是发育在分流河道中部的“心滩”，仍具有边滩的沉积特征。

·汊口滩发育在分流河道的分汊口处，与分汊处的河岸直接相连[图2（a）、（b）]。汊口滩是由于水流受到汊口的顶托作用，流速降低，水流中携带的砂泥物质沉积下来形成的沉积体。汊口滩在平面上呈顶点指向上游的三角形，头部窄，尾部宽；在平行于水流方向的剖面上呈楔形，向上游方向减薄，逐渐尖灭消失。

并口滩发育在两条分流河道的合并处，汇合的水流由于流速降低，携带的砂泥堆积下来形成并口滩。并口滩以发育在分流河道的合并处为典型特征[图2（d）]。并口滩在平面上呈三角形，顶点指向分流河道的下游方向，在靠近分流河道的合并处并口滩地势高，沉积厚度大，向下游方向逐渐尖灭消失。

3砂体沉积特征

3.1水道砂体沉积特征

水道是分流河道内沉积物粒度最粗的砂体类型，其沉积物粒度一般比相邻的边滩、汊口滩、并口滩沉积要粗一些，沉积厚度一般只有几十厘米，形成分流河道底部的滞留沉积。上三角洲平原水道沉积物一般为含砾粗砂、中砂，可见交错层理，也可见薄的砾石层沉积，如赣江三角洲中支上徐村附近水道沉积的砾石粒径一般为2～3 cm[图4（a）]，代表了洪水期强水动力作用的沉积产物。下三角洲平原水道沉积物粒度变细，一般不含砾石沉积，沉积物一般为粗砂、中砂。

3.2边滩沉积特征

边滩沉积物主要为砂，粒度从粗砂、中砂、细砂、粉砂都有发育，并以中砂、细砂为主，砂一般呈黄褐色，主要由石英、长石和岩屑组成，分选、磨圆中等。上三角洲平原分流河道内的边滩可见薄层细砾，细砾沉积是洪水期水流流速增加形成的，代表了边滩序列底部的粗粒沉积。

边滩在发育的过程中水动力条件发生周期性变化，从而发育多种类型的沉积构造，主要有板状交错层理、槽状交错层理、波痕等。板状交错层理是边滩沉积中最发育的沉积构造，板状交错层理层系组的厚度为40～60 cm，一般由2～3个层系组成，单个层系的厚度为15～30 cm[图4（b）]。板状交错层理纹层的倾斜方向指示了水流的流动方向。槽状交错层理层系底界面呈下凹的槽状，层系厚度变化较大。在横切剖面上纹层向一个方向收敛，顶部被切割，纹层是由粉砂与粗砂、中砂相间的粗细变化形成的，表明了水动力的强弱变化。波痕是由于砂波迁移在边滩表面形成的波状起伏层面构造。边滩上发育的波痕类型为不对称波痕[图4（c）]，是水流的定向流动形成的。波痕平面上一般呈平行条带状，波长一般为20～40 cm，波高一般为2～5 cm。波痕是判断水流方向的重要依据，陡坡的倾向指示了水流的方向。

边滩在纵向上直接覆盖在分流河道的水道沉积之上，受水动力条件周期性变化的影响，边滩沉积在纵向上形成多个正韵律，总体上呈现下部单个韵律层厚度大，沉积物粒度粗，上部单个韵律层变薄，粒度变细。

平水期水流流速下降，水流中携带的细粒沉积物沉积下来形成边滩内部的落淤层沉积。野外考察发现，落淤层平行于侧积体表面分布，在垂直于水道方向的剖面上，落淤层向水道方向倾斜，倾角一般为1°～5°，并向水道一侧逐渐尖灭消失，岩性由泥、粉砂质泥逐渐变为细砂。落淤层向水道方向尖灭消失主要是朝水道方向水动力条件增强，细粒物质难以沉积和保存造成的。

3.3汊口滩沉积特征

受水动力条件的影响，汊口滩不同部位的沉积特征显著不同，总体上具有头部水动力强、粒度粗，尾部水动力弱、粒度细的特点。根据水动力条件、沉积物组合、沉积构造等特征，将汊口滩划分为滩头、滩中、滩尾3个沉积单元（图5）。滩头位于汊口滩的迎水流方向一侧，水动力作用最强，宽度最小，地势最低，常年位于水下。滩头是汊口滩沉积中水动力作用最强的区域，沉积物粒度最粗，主要沉积物为黄色粗砂、中砂、细砂，可见砾石沉积，一般不发育粉砂、泥等细粒沉积。滩头沉积直接覆盖在水道沉积之上，随着汊口滩不断生长，滩头不断逆水流向上游方向推进。滩头发育的主要沉积构造类型有板状交错层理、平行层理和波痕。

滩中位于汊口滩的中部，在滩头向下游的方向，地势比滩头高，水动力条件比滩头弱，比滩尾强。滩中一般在枯水期暴露地表，洪水期和平水期被水流淹没。滩中的沉积物类型主要为中砂、细砂，含有少量泥质夹层，常见小型板状交错层理、平行层理和泥砾。

滩尾位于汊口滩的尾部，是汊口滩宽度最大的区域，地势最高，在洪水期被淹没，平水期、枯水期暴露在水面之上，暴露时间最长。滩尾是汊口滩沉积水动力最弱的区域，沉积物粒度最细，以细砂、粉砂沉积为主，常见泥质沉积。滩尾不发育强水动力作用的沉积构造，由于暴露时间长，常见泥裂发育[图4（d）]。

对赣江三角洲汊口滩进行解剖发现，该汊口滩可以明显划分为4期沉积，这4期沉积在剖面上相互叠置形成向上游方向逆流加积的堆积样式（图5）。同一期的汊口滩沉积具有头粗尾细的特点，表明从汊口滩头部向尾部水动力条件减弱。相邻期次的汊口滩沉积之间一般发育泥质夹层，代表了洪水期过后水动力条件减弱的沉积产物。泥质夹层一般发育在汊口滩的滩中和滩尾，滩尾的泥质夹层最发育，垂向上夹层密度一般可达每米4～5层，滩中的泥质夹层次之，垂向上夹层密度一般为每米2～3层。在滩头一般不发育泥质夹层，主要是由于在滩头水动力条件强，细粒物质难以沉积下来形成泥质夹层，即使有少量泥质在滩头沉积下来，也容易被后期的洪水作用破坏，难以保存下来。泥质夹层的发育情况影响了汊口滩的非均质性，滩头泥质夹层不发育，不同期次的砂体直接接触，砂体连通性最好；滩中泥质夹层较发育，砂体之间大范围被夹层所阻隔，局部砂体连通；滩尾泥质夹层最发育，不同期次的砂体之间被泥

质夹层所分隔，连通性最差。

汊口滩沉积直接覆盖在水道沉积之上，随着汊口滩的不断生长，纵向上自下而上形成滩头、滩中、滩尾的沉积序列，沉积物粒度向上逐渐变细（图6）。汊口滩容易形成剩余油的富集区，经对松辽盆地葡北油田葡1油组剩余油分布规律的研究发现，水下分流河道的岔道口是剩余油的有利富集区，并以此为依据布置钻井，取得了良好的挖潜效果，获得了明显的经济效益[40]。

3.4并口滩沉积特征

受河岸的遮挡作用，在分流河道的合并处形成一系列的小漩涡，在水流的汇流区形成低流速区。在汇流区由于水流流速降低，水流中携带的砂泥物质沉积下来，形成并口滩沉积。随着沉积物的不断堆积，并口滩不断向下游方向生长延伸。

并口滩的沉积物类型为中砂、细砂，一般为黄褐色，分选、磨圆中等，发育板状交错层理、平行层理、波痕等沉积构造。受水动力条件变化的影响，洪水期过后水流能量降低，细粒的悬浮物沉积下来形成并口滩的泥质夹层。