辫状水道和心滩坝规模定量研究

张善义

(中国石油大庆油田有限责任公司，黑龙江 大庆 163513)

0 引 言

辫状水道和心滩坝规模的大小是认识辫状河流相储层沉积特征和油气藏规模的关键因素之一。由于辫状河流相普遍具有迁移速率快、砂体连片性好等特性，导致定量描述困难，精细刻画辫状水道和心滩坝规模成为辫状河流相研究的一个难点。何宇航[1]等通过物理模拟实验研究了辫状河砂体发育特征；于兴河[2-3]、崔建[4]、张善义[5]、刘钰铭[6]、陈莉[7]、张吉[8]、钟思瑛[9]等研究了辫状河储层构型特征；杨丽莎[10]、曹耀华[11]、钟建华[12]、廖保方[13]、贾爱林[14-15]、伍涛[16]、廖保方[17]、金振奎[18]、刘建民[19]、党胜国[20]等结合现代沉积和古代露头研究了辫状河流相储层发育特征和规模，但基本都是研究的某一河道沉积规模和沉积特征，并没有总结出辫状水道和心滩坝规模的定量求取方法；兰朝利[21]根据岩心和露头上砂岩交错层层组的厚度计算了辫状河古水深，利用辫状河流的满岸水流深度、平均砂丘高度、平均砂岩交错层厚度和河道带宽度之间的统计关系来预测河道带宽度，取得了较好的成果；但是由于岩心资料较少，交错层组的厚度较难求取，给研究带来了一定的困难。结合大量的野外测量数据，通过线性回归，分别建立了辫状水道和心滩坝的定量求取关系式，实现了辫状水道和心滩坝规模的定量描述。

1 辫状河流相的沉积特征

辫状河流相主要发育辫状水道和心滩坝，其中辫状水道一般存在3种充填模式：砂质充填、泥质充填和砂泥质充填。不同的充填方式反应不同的沉积环境：砂质充填的辫状水道水动力较强，粒度较粗，多以中—细砂岩、细砂岩为主，垂向上二元结构不明显，但仍有一定的正韵律特征；泥质充填辫状水道早期水动力较强，河道底部为砂质充填，随着后期水动力减弱，河道上部主要是泥质沉积，垂向上二元结构明显，正韵律特征显著；砂泥质充填为泥质充填和砂质充填的过渡类型，垂向上河道二元结构上部泥质沉积较薄。

心滩坝砂体是辫状河的主要沉积单元，是多次洪水垂向加积形成的砂体，主要以粗砂为主，内部发育多期泥质夹层，垂向上正韵律不明显；平面上心滩坝呈两头窄、中间宽的长扁状，四周被辫状水道包围，多个心滩坝和辫状水道形成辫子状，组成一个大的辫状分流带。

2 辫状水道和心滩坝宽度定量研究

2.1 辫状水道宽度计算

为了更好地研究辫状水道宽度与厚度之间的关系，以野外测量数据和收集的大同晋华宫、鄂尔多斯(于兴河[2-3]、贾爱林[14-15])、张家口(伍涛[16])、滦平(郭艳华[18])等共18条辫状水道宽度和厚度实测数据，建立了相应关系式：

Y=Y1/X2

(1)

X=Y1/X1

(2)

Y=52.77lnX-167.26

(3)

式中：Y为最大宽度与最大厚度之比；X为最大宽度与平均厚度之比；X1为平均厚度，m；X2为最大厚度，m；Y1为最大宽度，m。

研究表明，辫状水道的平均厚度、最大厚度与辫状水道最大宽度之间的相关性差，相关系数分别为0.52、0.40；而辫状水道的最大宽度与平均厚度之比和最大宽度与最大厚度之比相关性较好，相关系数为0.86(图1)。

图1 最大宽度与平均厚度之比和最大宽度与最大厚度之比的相关性

2.2 心滩坝宽度计算

以野外测量数据和收集的大同晋华宫(贾爱林[14-15])、鄂尔多斯(于兴河[2-3])、长江枝江段凤凰滩(曹耀华[11])等共7个心滩坝的最大宽度和最大厚度实测数据，建立了相应的关系式：

Y2=71.02X32-434.7X3+705.7

(4)

式中：X3为心滩坝最大厚度，m；Y2为心滩坝最大宽度，m。

研究表明，心滩坝最大宽度与最大厚度之间的相关系数达到0.96(图2)，说明心滩坝最大宽度与最大厚度之间具有较好的相关性，两者呈双曲线型，随着心滩坝厚度的加大，心滩坝宽度先变窄后变宽，主要原因是辫状水道发育不同时期，水动力不同，沉积速率不同，引起的沉积作用不同。

为了更好地表述心滩坝这一现象产生的原因，可以将河流的发育过程划分为4个时期：幼年期、青年期、壮年期和衰老期，不同时期心滩坝的沉积厚度、宽度及垂向沉积速率不同(图3)。

图2 心滩坝最大宽度与最大厚度相关性

图3 心滩坝沉积厚度、宽度及垂向沉积速率关系示意图

幼年期主要是河流形成时期，辫状水道浅，河能小，心滩坝随着厚度的增加而变宽。

青年期河流能量较强，辫状水道窄且深，下切能力强，辫状水道下切能力大于辫状水道横向拓宽能力，此时，心滩坝垂向增厚快。由于辫状水道对心滩坝侧向侵蚀破坏作用强，造成心滩坝宽度变窄，此时心滩坝呈现窄条带状。因此，青年期主要是心滩坝增厚阶段，心滩坝宽度随着心滩坝沉积厚度的增厚而变窄。

壮年期河流能量较强，辫状水道带变宽，下切能力减弱，辫状水道下切能力逐渐小于辫状水道横向拓宽河道的能力，辫状水道以横向拓宽为主，心滩坝垂向沉积减弱。此时，辫状水道宽度随着心滩坝沉积厚度的增大逐渐变宽。

进入衰老期后，辫状水道宽且浅，下切能力极弱；可容空间宽且浅，可容空间增大；河道下切能力远小于横向拓宽河道的能力，河道以横向拓宽为主；心滩坝数量增多，心滩坝横向沉积面积增大、横向增厚较小，单位面积心滩坝厚度的增加需要更多的沉积物输入。因此，此阶段单位面积厚度的增加量远小于辫状水道增宽量。

3 密井网条件下的地下辫状河砂体规模精细研究

喇嘛甸油田位于大庆长垣北部，辫状水道主要以砂质充填为主，其次为砂泥质充填，而泥质充填较少。河道上部泥质沉积较少，反应当时水动力较强，河道相互切叠较严重，自然电位、自然伽马曲线多为钟形。心滩坝主要以粗砂为主，垂向上正韵律不明显，自然电位、自然伽马多为箱形，部分油层因心滩坝底部水淹，电测曲线表现为漏斗形。

3.1 辫状水道和心滩坝规模计算

3.1.1 辫状水道规模计算

辫状水道宽度的求取需要求得辫状水道的平均厚度和最大厚度，厚度的求取主要通过测井曲线识别，单一辫状水道厚度必须是保存完好的单一向上变细的正旋回，横纵向辫状水道之间没有相互切割和叠置现象。通过对研究区密井网(井距为35 m)资料计算得到辫状水道河流平均厚度为2.35 m，最大厚度为5.40 m，将上述参数带入公式计算出辫状水道宽度为75.00 m。

3.1.2 心滩坝规模计算

心滩坝规模的求取需要求得心滩坝的平均厚度和最大厚度。首先，平面上通过砂岩等厚图找到主砂带的位置；其次，通过测井曲线识别单一心滩坝，心滩坝厚度必须是保存完好的单一完整旋回，横纵向心滩坝之间没有相互切割和叠置现象。研究区心滩坝的最大厚度为10.20 m，将数据带入上述拟合公式，求得心滩坝最大宽度为3 480.00 m。

通过井震结合描述的研究区辫状水道宽度为80.00 m，心滩坝最大宽度为3 050.00 m；而利用计算公式求得辫状水道宽度为75.00 m，心滩坝最大宽度为3 480.00 m；辫状水道和心滩坝规模符合率分别为94%和86%，具有较高的符合率。

3.2 辫状水道和心滩坝的精细描述

研究区辫状水道呈窄条带状分布，单条辫状水道平均厚度为2.35 m，平均宽度为80.00 m；心滩坝规模一般都比较大，最大宽度为3 050.00 m，其与研究区整体大面积水淹相符。建立了研究区辫状河流相沉积模式，即心滩坝和辫状水道呈宽坝窄河道样式分布，泥质、半泥质充填的辫状水道呈孤立透镜状在辫状河内分布，宽度较小，一般只受1～2口井控制(图4)。

图4 辫状河流相沉积相带

4 结 论

(1) 辫状水道的最大宽度与平均厚度之比和最大宽度与最大厚度之比呈正相关性；心滩坝宽度与厚度具有分阶段性，随着心滩坝厚度的加大，心滩坝宽度先变窄后变宽。该研究对资料缺乏地区的辫状水道和心滩坝规模定量计算具有一定借鉴意义。

(2) 研究区辫状河流相宽坝窄河道的沉积模式，垂向上辫状水道呈透镜状，平面上辫状水道呈窄条带状分布，单条辫状水道平均厚度为2.35 m，平均宽度为80.00 m；平面上心滩坝呈两头窄中间宽的长扁状，单个心滩坝最大厚度为10.20 m，最大宽度为3 050.00 m。