曲流河道沉積演化過(guò)程與歷史重建①——以吉林油田扶余采油廠楊大城子油層為例

單敬福 趙忠軍 李浮萍 孫立勛 湯乃千 王 博 高懷璽

(1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430100;2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司蘇里格氣田研究中心 西安 710018;3.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室 西安 710018;4.遼河油田興隆臺(tái)采油廠地質(zhì)研究所 遼寧盤(pán)錦 124010;5.新疆油田公司采油一廠 新疆克拉瑪依 834000)

0 引言

河流—三角洲儲(chǔ)層構(gòu)型是近20年來(lái)地學(xué)又一熱點(diǎn)問(wèn)題，眾多學(xué)者基于不同視角，采用不同的研究手段方法，對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行了精細(xì)解剖并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建地質(zhì)模型。然而地下儲(chǔ)層是極其復(fù)雜的，多數(shù)砂體是復(fù)合砂體，并不是單一成因的，且有多次同期與后期疊加改造的結(jié)果，如河流相在橫向遷移擺動(dòng)過(guò)程中，有侵蝕、切割和廢棄現(xiàn)象等等，這些都一定程度上使砂體復(fù)雜化了，如果不能從成因演化規(guī)律入手，直接對(duì)沉積結(jié)果進(jìn)行描述，往往容易把原本復(fù)雜的儲(chǔ)層粗化、簡(jiǎn)單化，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論和認(rèn)識(shí)，不利于油田后期措施的調(diào)整和開(kāi)發(fā)方案的實(shí)施。對(duì)于曲流河儲(chǔ)層成因的砂體建筑結(jié)構(gòu)解剖，前人已做了大量的研究，如隋新光［1-2］強(qiáng)調(diào)枯水期與洪水期水道中主流線(xiàn)位置及水動(dòng)力存在差異，并指出點(diǎn)壩主要是在洪水期形成的;吳勝和等［3-4］通過(guò)對(duì)河流相儲(chǔ)層構(gòu)型，提出了層次約束、模式擬合和多維互動(dòng)的地下儲(chǔ)層構(gòu)型分析與建模方法，主要對(duì)建模的思路和研究方法進(jìn)行了系統(tǒng)概括和總結(jié);岳大力等［5］通過(guò)綜合野外露頭、現(xiàn)代沉積以及由此建立的經(jīng)驗(yàn)公式等方法，建立了孤東油田曲流點(diǎn)壩內(nèi)部構(gòu)型定量模式，優(yōu)點(diǎn)是把地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等數(shù)學(xué)方法引入到儲(chǔ)層建筑結(jié)構(gòu)解剖中來(lái)，并嘗試對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行定量化表征;林承焰等［6］通過(guò)對(duì)松遼盆地大慶油田外圍河流相儲(chǔ)層砂體建筑結(jié)構(gòu)的精細(xì)解剖，提出了河流—三角洲前緣水下分流河道的岔道口是一種潛在剩余油有利富集區(qū)理論;馬世忠等［7-9］在充分考慮點(diǎn)壩內(nèi)部側(cè)積泥巖夾層影響儲(chǔ)層滲透率空間分布基礎(chǔ)上，提出了曲流點(diǎn)壩三維構(gòu)型模式，其中強(qiáng)調(diào)從側(cè)積泥、側(cè)積面、廢棄河道3個(gè)重要構(gòu)型要素入手，參考河道幾何學(xué)和河工參數(shù)，來(lái)識(shí)別、恢復(fù)和測(cè)算(13種提取方法)點(diǎn)壩側(cè)積體(包括傾角、傾向、規(guī)模)規(guī)模，總結(jié)側(cè)積泥巖薄夾層空間分布密度和河道側(cè)積規(guī)律;張昌民等［10］通過(guò)識(shí)別廢棄河道、末期河道，利用河道流線(xiàn)的變化，來(lái)分析河道擺動(dòng)規(guī)律，把分析砂體建筑結(jié)構(gòu)首次提升到過(guò)程演化層次。上述研究成果的取得，為油田開(kāi)發(fā)措施的實(shí)施與調(diào)整提供了重要參考依據(jù)，也進(jìn)一步豐富了儲(chǔ)層構(gòu)型理論。

然而，在儲(chǔ)層表征過(guò)程中，以往的研究成果中，都過(guò)多注重對(duì)沉積結(jié)果進(jìn)行描述，對(duì)于恢復(fù)其演化過(guò)程，則很少提及，只是國(guó)內(nèi)個(gè)別學(xué)者通過(guò)河道主流線(xiàn)的方式去闡述河流演化變遷歷史，這種方法使河流演化歷史在一定程度上得到了重建，相對(duì)以往有了長(zhǎng)足的進(jìn)步［10］。實(shí)際上，河道主流線(xiàn)的提出本身就是一個(gè)模糊抽象的概念，其核心是通過(guò)河道主流線(xiàn)初始位置和末期位置的估算，然后中間內(nèi)插主流線(xiàn)，通過(guò)對(duì)主流線(xiàn)的變遷來(lái)重建河道演化歷史，盡管思路正確，但是主流線(xiàn)的初始位置判別方法、依據(jù)及如何內(nèi)插主流線(xiàn)等方面則論述較少，實(shí)際上，主流線(xiàn)的識(shí)別向來(lái)是個(gè)難點(diǎn)，也是關(guān)鍵點(diǎn)。筆者就這些問(wèn)題，試圖通過(guò)重構(gòu)河道沉積過(guò)程研究思路和方法，從半定性半定量化角度去重建曲流河道演化歷史，使基于河道歷史過(guò)程重建的砂體建筑結(jié)構(gòu)解剖結(jié)果更合理、更接近于地下真實(shí)情況。

本次研究選取吉林油田扶余采油廠楊大城子油層為主要研究對(duì)象，扶余油田構(gòu)造位置上處于松遼盆地南部中央凹陷區(qū)東緣，扶新隆起帶扶余3號(hào)構(gòu)造上，是一個(gè)被斷層復(fù)雜化的多高點(diǎn)穹隆背斜，油藏主要受構(gòu)造控制，屬于裂縫性低滲透構(gòu)造砂巖油藏。油田開(kāi)采的主要目地層為泉頭組四段的扶楊油層，儲(chǔ)層分布比較穩(wěn)定巖性主要為粉砂巖和細(xì)砂巖。前人研究結(jié)果證實(shí)，吉林油田扶余采油廠楊大城子油組主要發(fā)育曲流河沉積。扶余油田自1970年規(guī)模投產(chǎn)以來(lái)，隨著油田開(kāi)發(fā)的深入，目前已進(jìn)入高含水后期開(kāi)采階段，正面臨嚴(yán)峻的開(kāi)發(fā)形勢(shì)。雖然不同時(shí)期針對(duì)研究區(qū)塊開(kāi)展過(guò)精細(xì)油藏描述工作，但是這種基于小層的油藏描述研究已不能滿(mǎn)足油田進(jìn)一步深入開(kāi)發(fā)的需要，而且隨靜態(tài)、動(dòng)態(tài)資料的增加，以及認(rèn)識(shí)程度不斷加深，開(kāi)發(fā)問(wèn)題不斷增加，已有成果需不斷調(diào)整改進(jìn)。由于這一時(shí)期剩余油分布極為復(fù)雜，呈高度的分散狀態(tài)，迫切需要通過(guò)儲(chǔ)層構(gòu)型等新的研究手段和方法對(duì)儲(chǔ)層建筑建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)解剖，以解決因地質(zhì)認(rèn)識(shí)不清而導(dǎo)致的注采井網(wǎng)不完善、分注及有效注水率低和注水效果變差等問(wèn)題。

1 研究方法

在開(kāi)展曲流河道砂體建筑結(jié)構(gòu)解剖之前，要充分利用前期沉積微相研究成果，確定河道與非河道之間的界限，這些工作同時(shí)也是沉積微相圖編制過(guò)程中重點(diǎn)和核心內(nèi)容。實(shí)際上，沉積微相研究過(guò)程中識(shí)別出的河道與廢棄河道兩種微相，是儲(chǔ)層構(gòu)型工作中最為關(guān)鍵的兩個(gè)參數(shù)，其中廢棄河道最為關(guān)鍵，同時(shí)也是最難識(shí)別，因?yàn)閺U棄河道的識(shí)別主要通過(guò)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)識(shí)別，而能夠鉆遇廢棄河道的井?dāng)?shù)量又很少，與此同時(shí)，實(shí)踐也證明，廢棄河道的實(shí)際寬度比預(yù)想的要小得多，鉆井完全揭示有很大困難。

對(duì)于廢棄河道，前人認(rèn)為有兩種形式，一種是單水流形成的廢棄河道，如串溝型、頸切型和決口改道型;另外一種是多水流作用形成的廢棄河道，例如串流改道型廢棄河道［11］。此外，從巖性旋回和測(cè)井曲線(xiàn)響應(yīng)特征上，又可以將廢棄河道劃分為突棄和漸棄兩種類(lèi)型，識(shí)別標(biāo)志主要是看巖性是突變還是漸變，如果是前者，則廢棄河道內(nèi)部水體與主流河道呈隔絕狀態(tài)，只有洪水期上部才會(huì)接受細(xì)粒沉積，形成巖性突變;如果是后者，則廢棄河道中水體與主流河道水體始終相連，整條河道逐漸廢棄，也有學(xué)者將這種廢棄類(lèi)型稱(chēng)之為“末期河道”［10］，實(shí)際上都是廢棄河道的一種。

之所以強(qiáng)調(diào)廢棄河道的重要性，是因?yàn)橥粭壭蛷U棄河道的個(gè)數(shù)既可以揭示區(qū)域內(nèi)前期有多少條河道存在過(guò)，又可以指示前期河道殘留點(diǎn)壩的側(cè)積方向;漸棄型廢棄河道可以指示單一河道點(diǎn)壩側(cè)積方向。這兩種廢棄河道共性就是在平面上都較難識(shí)別，不同點(diǎn)就是它們?cè)谄矫嫔媳憩F(xiàn)形式不同，突棄型廢棄河道多不完整，在平面多呈孤立、新月形狀分布，而漸棄型廢棄河道則平面是完整的、延續(xù)性好，是河道最終淤塞填滿(mǎn)的最終證據(jù)。因此，在對(duì)相對(duì)完整單一河道進(jìn)行解剖時(shí)，主要利用漸棄型廢棄河道、單一河道平面展布和砂體厚度圖3個(gè)參數(shù)，采用初期河道路線(xiàn)與末期河道流線(xiàn)(漸棄廢棄河道)包絡(luò)最大面積法，結(jié)合局部砂厚中心連線(xiàn)來(lái)識(shí)別點(diǎn)壩，在點(diǎn)壩圈定基礎(chǔ)上，再結(jié)合野外露頭與現(xiàn)代沉積、河工參數(shù)估算等方法，對(duì)研究區(qū)側(cè)積體規(guī)模進(jìn)行判識(shí)，提取側(cè)積體的長(zhǎng)寬、傾角、傾向和間距這4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，之后進(jìn)行單一河道內(nèi)部多個(gè)點(diǎn)壩側(cè)積體同期次編號(hào)和組合工作，最后將側(cè)積體按發(fā)育順序依次展開(kāi)，完成單一河道沉積過(guò)程的重建，具體研究思路見(jiàn)圖1。

圖1 研究流程圖Fig.1 The flow chart of this study

2 單一河道識(shí)別

本次研究提出的單期河道和單一條河道概念，兩者是有區(qū)別的，在充分遵循縱向分期，平面分支原則基礎(chǔ)上，單期河道強(qiáng)調(diào)縱向的期次性，而單一條河道則強(qiáng)調(diào)的是平面河道的分支性。

復(fù)合河道內(nèi)部包含了若干單期河道，沉積微相圖中的河道大多也都是復(fù)合河道級(jí)別，對(duì)于復(fù)合河道的形成，主要是河道在平面上常常有遷移擺動(dòng)、廢棄和切割等作用造成的，從而形成了分布規(guī)模較大的復(fù)合河道，展寬一般可達(dá)到上千米甚至幾千米，在測(cè)井曲線(xiàn)上，復(fù)合河道經(jīng)常表現(xiàn)為復(fù)合鐘形、復(fù)合箱型和復(fù)合鐘箱型。當(dāng)可容空間較大時(shí)，復(fù)合曲線(xiàn)形態(tài)容易區(qū)分，如圖2a;如果可容納空間較小，則兩組測(cè)井曲線(xiàn)形態(tài)難以區(qū)分，表現(xiàn)為晚期河道對(duì)早期河道強(qiáng)烈的切割、改造與破壞，甚至模糊了兩者之間的界限，也易與單期河道內(nèi)侵蝕或落於(單期河道演化過(guò)程中次級(jí)洪水事件形成的泥質(zhì)薄夾層)程度不一情況相混淆。對(duì)于圖2c模式，一定將其置于多個(gè)骨架剖面中進(jìn)行分析，反復(fù)多觀察幾個(gè)鄰近剖面，總結(jié)砂體發(fā)育規(guī)律，如表現(xiàn)出厚度與鄰井差異太大，沉積上無(wú)法解釋情況下，考慮合理劈分，當(dāng)然，在解釋過(guò)程中如有巖芯底礫巖證據(jù)作支撐則效果會(huì)更好。值得注意的是，在進(jìn)行砂體建筑結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中，一定要在河道單期尺度上進(jìn)行研究才具有實(shí)際意義。因此，采取的辦法是利用小層對(duì)比技術(shù)將復(fù)合河道分期，每一期對(duì)應(yīng)一個(gè)小層地層單元，因此，精準(zhǔn)小層地層格架是后續(xù)研究工作基礎(chǔ)。單期河道界面級(jí)別相當(dāng)于Miall構(gòu)型界面的5級(jí)，而復(fù)合河道則為6級(jí)［12］。

單一河道識(shí)別方法較多，也比較成熟，具代表性如張昌民等［10］和岳大力［13］分別對(duì)單期河道的識(shí)別方法做過(guò)詳細(xì)的論述，歸納起來(lái)主要有3個(gè)識(shí)別標(biāo)志，分別是①高程差異;②厚度差異;③廢棄河道，識(shí)別實(shí)例如下:

(1)廢棄河道識(shí)別河道邊界

廢棄河道的存在，標(biāo)志該期河道沉積過(guò)程的結(jié)束，因此可以作為河道邊界的重要識(shí)別標(biāo)志，如圖3a所示，在Z11井測(cè)井曲線(xiàn)表現(xiàn)為漸棄曲線(xiàn)類(lèi)型，表明過(guò)Z10井河道在此逐漸廢棄，從而在此界定此河道砂體與過(guò)Z12井的河道不是同一河道。另外，廢棄河道配合砂體厚度圖，結(jié)合一定的方法，還可以識(shí)別次級(jí)構(gòu)型單元——點(diǎn)壩，具體如何識(shí)別將在點(diǎn)壩識(shí)別部分詳細(xì)論述。

(2)小層頂面拉平河道砂體高程差異

在小層地層單元等時(shí)格架建立基礎(chǔ)上，對(duì)目標(biāo)小層頂部拉平，根據(jù)河道砂體頂面距拉平基準(zhǔn)面距離來(lái)界定河道發(fā)育的期次，即河道二元結(jié)構(gòu)頂界面越遠(yuǎn)，則發(fā)育期次越早，否則越晚，實(shí)際上，筆者認(rèn)為這種方法忽略了因深層砂泥巖差異壓實(shí)作用而形成的河道的上提下拉現(xiàn)象對(duì)河道期次劃分的影響，如圖3b所示，在標(biāo)志層頂拉平條件下，砂泥巖差異壓實(shí)作用未對(duì)河道期次厘定產(chǎn)生影響，由此判定在Z2-13-11井處的河道砂體要比在Z2-13-9井處的河道砂體發(fā)育早，因此，在這兩口井間之間可推斷出存在一河道邊界。

(3)厚度不大的河間砂體

如果在一條河道側(cè)向延伸過(guò)程中，如果該層段鉆遇非河道砂泥巖時(shí)，在排除不是小層穿時(shí)或非斷層干擾等前提下，可以推斷在該井處附近存在河道邊界，如圖3c所示，在Z2-13-18井與Z2-13-15兩井之間，因前者鉆遇了厚度較大的細(xì)粒沉積，因此推測(cè)在該處存在河道邊界。

3 點(diǎn)壩識(shí)別

點(diǎn)壩是曲流河道砂體中砂體骨架，與構(gòu)型界面與Miall四級(jí)界面相對(duì)應(yīng)［12］。點(diǎn)壩的形成于河道中單向橫向環(huán)流，非對(duì)稱(chēng)的橫向環(huán)流自然引起了輸砂的不平衡，使凹岸遭受掏蝕，凸岸沉積，形成了由若干側(cè)向排列、呈一定角度堆疊、富砂為特征的點(diǎn)壩砂體，且其中相間排列的側(cè)積體之間被泥質(zhì)薄夾層所分隔(側(cè)積泥巖夾層形成于洪水間歇期)，這一現(xiàn)象已被現(xiàn)代沉積所揭示。而對(duì)于深埋地下的點(diǎn)壩，由鉆井揭示的資料所限，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)解剖一直以來(lái)是個(gè)難點(diǎn)，且研究成果也很少，因此，筆者本次借助密集井網(wǎng)條件，以沉積微相研究成果為基礎(chǔ)，采用初期河道流線(xiàn)與末期河道流線(xiàn)包絡(luò)方法，結(jié)合砂體厚度圖，對(duì)點(diǎn)壩進(jìn)行預(yù)測(cè)，這里有一個(gè)關(guān)鍵步驟就是初期與末期河道流線(xiàn)的識(shí)別及包絡(luò)線(xiàn)的確定。此外，還可以采用密井網(wǎng)解剖法和廢棄河道法輔助進(jìn)行綜合判斷。

圖2 晚期河道切疊早期河道類(lèi)型Fig.2 The model diagram of early riverway stacked by late stage riverway

圖3 單一河道識(shí)別標(biāo)志Fig.3 The identification sign of a single channel

(1)初、末期河道流線(xiàn)包絡(luò)線(xiàn)法

末期河道流線(xiàn)實(shí)際上就是漸棄廢棄河道平面展布的軌跡，漸棄廢棄河道與突棄廢棄河道不同，其見(jiàn)證了河道從誕生至最終被淤塞消亡的整個(gè)演化過(guò)程，因此，漸棄廢棄河道最終地質(zhì)記錄的位置就是末期河道流線(xiàn)所處的位置。對(duì)于漸棄廢棄河道的識(shí)別標(biāo)志，就是巖性向上是逐漸由粗變細(xì)的，即二元結(jié)構(gòu)中的細(xì)粒部分所占比重大，而突棄則完全不同，即巖性由粗不協(xié)調(diào)地直接變細(xì)，響應(yīng)的測(cè)井曲線(xiàn)形態(tài)前者表現(xiàn)為陡幅鐘形，后者為錘型。

曲流河不斷側(cè)積的結(jié)果就是砂體隨著河流彎度指數(shù)增大而不斷向兩側(cè)遷移富集，導(dǎo)致砂體呈串珠狀非線(xiàn)性展布，基于這樣沉積過(guò)程，筆者提出了一個(gè)識(shí)別點(diǎn)壩的方法，就是水道發(fā)育的第一期時(shí)，其流線(xiàn)以最短路徑連接砂體沉積中心，即沿著圖4中藍(lán)線(xiàn)軌跡方向，而最后一期水道流線(xiàn)路徑最長(zhǎng)，即沿著圖4中紅線(xiàn)軌跡方向，顯然，第一期河道流線(xiàn)和最后一期河道流線(xiàn)所包絡(luò)的范圍，恰好是點(diǎn)壩所處位置，因此，利用這種方法，可以有效預(yù)測(cè)和識(shí)別點(diǎn)壩。

圖4 利用初末期河道流線(xiàn)結(jié)合砂厚法圈定點(diǎn)壩模式圖Fig 4 The mode chart of point bar delineation using early-final stage river flow lines combining sand thickness method

在單期曲流河道為主的砂體等厚圖中，砂體厚度中心多呈非線(xiàn)型、非對(duì)稱(chēng)串珠狀展布(圖5)，而不是預(yù)想中的長(zhǎng)條帶狀展布，這可能與曲流河不斷蛇曲，砂體不斷側(cè)向遷移富集有關(guān)，由此導(dǎo)致砂體沿軸線(xiàn)在兩側(cè)非對(duì)稱(chēng)性展布。而對(duì)于長(zhǎng)條帶狀展布的曲流河道砂體，其多出現(xiàn)在復(fù)合河道等厚圖中，可能是多期河道疊置累加的結(jié)果。根據(jù)包絡(luò)線(xiàn)法則，對(duì)研究區(qū)q4-17小層點(diǎn)壩進(jìn)行了識(shí)別，結(jié)果識(shí)別出了7個(gè)點(diǎn)壩，見(jiàn)圖5。

(2)密井網(wǎng)解剖法

通過(guò)對(duì)單井點(diǎn)壩的識(shí)別，結(jié)合沉積相平面展布特征，利用插值法對(duì)點(diǎn)壩進(jìn)行識(shí)別。其過(guò)程主要是通過(guò)對(duì)多井巖芯相、測(cè)井相等方面研究，然后進(jìn)行點(diǎn)壩組合。點(diǎn)壩是曲流河道中最為主要的構(gòu)型單元，是水流攜砂不斷側(cè)向加積的產(chǎn)物，因此在單井上具有明顯河流二元結(jié)構(gòu)特征，且下部多見(jiàn)大型槽狀、板狀交錯(cuò)層理，上部則主要為小型波紋、交錯(cuò)和上攀層理，最終過(guò)渡到二元結(jié)構(gòu)頂部的水平層理，正韻律，電測(cè)曲線(xiàn)多表現(xiàn)為箱型或鐘形。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較直接快速，缺點(diǎn)是當(dāng)資料不全，有可能引起誤判，而且在識(shí)別過(guò)程由于缺乏對(duì)點(diǎn)壩在單期河道中發(fā)育規(guī)律的考慮，容易得出錯(cuò)誤的結(jié)論。

(3)廢棄河道法

在密集井網(wǎng)條件下，也可以有條件地通過(guò)對(duì)廢棄河道的識(shí)別與組合，來(lái)識(shí)別點(diǎn)壩。廢棄河道標(biāo)志著一期河道演化的結(jié)束，也就是側(cè)積歷史的終結(jié)，因此廢棄河道會(huì)常常與點(diǎn)壩伴生，識(shí)別出多個(gè)廢棄河道環(huán)，也就是識(shí)別出了多少個(gè)點(diǎn)壩(圖6)。

圖5 采用初末期流線(xiàn)包絡(luò)線(xiàn)法結(jié)合砂厚圈定點(diǎn)壩Fig.5 The point bar delineation using early-final stage river flow lines combining sand thickness method

圖6 利用密集井網(wǎng)對(duì)廢棄河道的識(shí)別Fig.6 The identification of abandoned channel using dense well pattern

4 側(cè)積體識(shí)別

點(diǎn)壩側(cè)積體研究層次相當(dāng)于Miall界面構(gòu)型理論中的3級(jí)［12］，其對(duì)地質(zhì)資料的要求比較高的。由于研究區(qū)為密集井網(wǎng)，還有多口對(duì)子井，因此，研究條件是具備的，可以開(kāi)展相應(yīng)側(cè)積體的識(shí)別工作。側(cè)積體研究方法已比較成熟，如馬世忠等［8］通過(guò)對(duì)曲流點(diǎn)壩內(nèi)部薄夾層的研究，認(rèn)為單一側(cè)積泥巖薄夾層建筑結(jié)構(gòu)是點(diǎn)壩解剖中最為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用這一結(jié)構(gòu)參數(shù)最終完成了點(diǎn)壩的精細(xì)解剖;岳大力等［13］基于野外露頭和現(xiàn)代沉積，在借鑒國(guó)內(nèi)外河流經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)點(diǎn)壩側(cè)積體展布的規(guī)模、傾向和傾角進(jìn)行了詳細(xì)的研究;張昌民等［10］也對(duì)點(diǎn)壩側(cè)積體的識(shí)別方法進(jìn)行了詳細(xì)討論和總結(jié)，由此可見(jiàn)，點(diǎn)壩側(cè)積體的研究方法已比較成熟，概括起來(lái)，對(duì)點(diǎn)壩側(cè)積體的研究主要有3個(gè)方面:①側(cè)積體的規(guī)模(長(zhǎng)寬);②側(cè)積體傾向;③側(cè)積體傾角［13］。除了上述3個(gè)方面外，筆者認(rèn)為還有一個(gè)重要參數(shù)對(duì)于沉積演化過(guò)程分析至關(guān)重要，那就是側(cè)積體排列間距的估算，因此，筆者在引用前人成熟理論和方法的基礎(chǔ)上，增加側(cè)積夾層間距方面的研究，最終完成研究區(qū)點(diǎn)壩建筑結(jié)構(gòu)精細(xì)解剖。現(xiàn)以點(diǎn)壩1為例，結(jié)構(gòu)參數(shù)提取過(guò)程如下:

(1)側(cè)積體規(guī)模提取

側(cè)積體規(guī)模的提取無(wú)非包括側(cè)積體空間展布的長(zhǎng)度和寬度，其中長(zhǎng)度的求取也是點(diǎn)壩長(zhǎng)度的求取，對(duì)于這方面的研究，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者通過(guò)Google地圖上的衛(wèi)星圖片拾取多條曲流河的樣本(圖7)，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)壩長(zhǎng)度(Wd)是活動(dòng)水道的寬度(W)的函數(shù)，即滿(mǎn)足:

Wd:點(diǎn)壩長(zhǎng)度(側(cè)積體長(zhǎng)度)，單位m;

W:活動(dòng)水道的寬度，單位m。

根據(jù)已知密集井網(wǎng)與相控基礎(chǔ)上，求得廢棄河道(相當(dāng)于末期活動(dòng)水道)寬度約為100 m，帶入上述公式，求得點(diǎn)壩側(cè)積體長(zhǎng)度(也是點(diǎn)壩長(zhǎng)度)約為650 m，而側(cè)積體寬度計(jì)算按Ethridge Schumm關(guān)系式［14］，WL(側(cè)積體寬度)=2/3W，將廢棄河道數(shù)據(jù)帶入上式中，可求得側(cè)積體寬度WL大約為67m。

(2)側(cè)積體傾向提取

點(diǎn)壩側(cè)積體傾向提取目前應(yīng)用比較成熟的還是利用廢棄河道平面分布規(guī)律來(lái)提取側(cè)積體傾向。廢棄河道平面分布是河道演化的最終殘留軌跡，側(cè)積層總是向廢棄方向傾斜，因此，廢棄方向指示了側(cè)積體的傾向，提取原則是在新月形的廢棄河道上，把凸岸指向凹岸方向作為側(cè)積體的傾向。

圖7 衛(wèi)星照片活動(dòng)水道與點(diǎn)壩長(zhǎng)度關(guān)系示意圖(據(jù)岳大力，2006)Fig.7 The schematic diagram showing the relationship between activities waterways and point bar(after Yue，200)

(3)側(cè)積體傾角提取

側(cè)積層傾角提取，一般常用的主要有4種方法，分別是巖芯法、對(duì)子井技術(shù)、廢棄面技術(shù)和連續(xù)取芯分段提取技術(shù)［8］。巖芯法和連續(xù)取芯分段提取技術(shù)需要取芯段有具水平層理的暗色泥巖段，以便于進(jìn)行拉平校正，以消除后期構(gòu)造因素的影響。本次研究根據(jù)實(shí)際資料的情況，主要采取廢棄面和對(duì)子井技術(shù)，由于側(cè)積面并非是一個(gè)平面，而是呈上緩—中陡—下緩的凹面，而中緩又是其近似的均值，所以一般用側(cè)積面中部的傾角代替?zhèn)确e體傾角。前人通過(guò)野外露頭和現(xiàn)代沉積及研究實(shí)例，得出側(cè)積體傾角上部平均8°、中部 12°和下部 20°［8］，本次結(jié)合對(duì)子井技術(shù)最終求取其傾角均值為arctg(3.0/17)≈10°(圖8)。

(4)側(cè)積夾層間距提取

側(cè)積夾層間距實(shí)際上就是側(cè)積泥巖夾層近河道頂部位置之間的間隔，是儲(chǔ)層構(gòu)型平面圖中非常重要的一個(gè)參數(shù)，其求取方法主要是在側(cè)積層傾角提取基礎(chǔ)上，利用公式:

ΔL=Δl+Δz/tgθ(2)

ΔL:側(cè)積夾層間距，單位m;

Δl:對(duì)子井井距，單位m;

Δz:對(duì)子井上下兩個(gè)夾層兩井點(diǎn)處落差，單位m;

θ:側(cè)積體傾角。

將如圖8中所示的相應(yīng)數(shù)據(jù)代入式(2)，即可求得側(cè)積夾層間距大約為31.2 m。

圖8 利用對(duì)子井技術(shù)估算側(cè)積體傾角及間距Fig.8 The estimates of lateral accretion bodies distance and dip using pairs well technology

(5)點(diǎn)壩側(cè)積體精細(xì)解剖

通過(guò)對(duì)研究區(qū)點(diǎn)壩側(cè)積體規(guī)模、傾向、傾角和側(cè)積夾層間距等參數(shù)的提取，建立了點(diǎn)壩建筑結(jié)構(gòu)識(shí)別關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，并以此為基礎(chǔ)，通過(guò)近20條骨架剖面，對(duì)研究區(qū)第17小層地層單元的曲流河道砂體進(jìn)行精細(xì)解剖，解剖結(jié)果見(jiàn)圖9，對(duì)已識(shí)別出的7個(gè)主要點(diǎn)壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精細(xì)解剖，其中在Z24井區(qū)的點(diǎn)壩單元中識(shí)別出了7個(gè)側(cè)積體，向Z24-Z2-12-4井方向側(cè)積，最終在Z4-1井處以漸棄廢棄河道終結(jié)。另外，在Z2-14-9井區(qū)發(fā)育的點(diǎn)壩，在沉積第6個(gè)側(cè)積體單元時(shí)，由截彎曲直作用，該處點(diǎn)壩遭受了廢棄，從而結(jié)束了其沉積發(fā)育歷史，形成了殘余型點(diǎn)壩。

5 河道演化過(guò)程與歷史重建

與構(gòu)造發(fā)育史一樣，河道也存在從誕生到最終消亡的演變過(guò)程，因此通過(guò)其演變過(guò)程的分析和歷史重建，有助于對(duì)砂體建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)解剖，并從成因的角度給予合理的解釋。關(guān)于河道演化過(guò)程重建方面的研究成果較少，只是近幾年，這方面問(wèn)題才得到了國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者的關(guān)注，并提出了用河道流線(xiàn)，通過(guò)對(duì)河道初始位置和末期河道的識(shí)別，中間插值河道流線(xiàn)的方法試圖分析和描述河道演化歷史［10，15-16］。河道流線(xiàn)按筆者的理解就是不同期次河道核部順流途經(jīng)的路線(xiàn)，這種路徑如果能通過(guò)一定的方法求取，那么河道的演變歷史的恢復(fù)自然就解決了，然而遺憾的是，前人對(duì)河道流線(xiàn)如何提取和構(gòu)建的問(wèn)題卻沒(méi)有給與詳細(xì)的分析和描述。筆者認(rèn)為，如果能夠把每期側(cè)積體識(shí)別出來(lái)，河道演化的問(wèn)題也能迎刃而解，因?yàn)槊恳黄趥?cè)積體單元代表一次洪水期砂質(zhì)沉積事件，而側(cè)積體間的側(cè)積泥巖夾層代表的是憩水期泥質(zhì)沉積事件，因此，可以用單期側(cè)積體的在整條河道的延伸軌跡近似代替一期河道流線(xiàn)，從而就克服了河道主流線(xiàn)位置無(wú)法估算與河道內(nèi)插主流線(xiàn)誤差較大等問(wèn)題。

圖9 點(diǎn)壩側(cè)積體建筑結(jié)構(gòu)解剖圖Fig.9 The structural and anatomical map of point bar

圖10 點(diǎn)壩側(cè)積體同期組合正確與錯(cuò)誤對(duì)比圖Fig.10 Right and wrong comparison chart of corresponding time period point bar combination

實(shí)際上側(cè)積體的識(shí)別難度較大，這要求的資料比較苛刻，如必須有密集井網(wǎng)等，除此之外，最大的難點(diǎn)在于同一河道位于不同點(diǎn)壩單元同期側(cè)積體組合問(wèn)題，如圖10a所示，按發(fā)育順序，從第1→第5排列的側(cè)積體，按相鄰相近原則，對(duì)同期次側(cè)積體進(jìn)行組合，其臨近同期側(cè)積體對(duì)接是合理的，能夠保證每期次的側(cè)積體都位于不斷蛇曲化的流線(xiàn)上，因此，圖10a是一個(gè)正確的側(cè)積體空間疊置模式，而圖10b則是錯(cuò)誤的點(diǎn)壩側(cè)積體構(gòu)建模式，相鄰點(diǎn)壩同期側(cè)積體對(duì)接不合理，如第1期次側(cè)積體兩者不在同一流線(xiàn)上。

因此，要對(duì)河道沉積演化史進(jìn)行重建，就必須先對(duì)點(diǎn)壩側(cè)積體進(jìn)行識(shí)別、精細(xì)解剖與組合。如圖10a，可以獲得5條河道流線(xiàn)，然后按發(fā)育順序依次復(fù)原排開(kāi)，以便再現(xiàn)河道沉積演化歷史。值得注意的是，不能把研究順序搞反，如先河道流線(xiàn)后側(cè)積體識(shí)別流程是錯(cuò)誤的。河道初始位置的確定，可以采用圖4中的基于砂厚圖的包絡(luò)線(xiàn)法，即可有效識(shí)別河道初始位置和末期河道位置，中間河道流線(xiàn)用同期側(cè)積體組合形成的軌跡代替，這樣就可對(duì)曲流河道沉積演化史進(jìn)行有效的恢復(fù)和重建。

以扶余采油廠楊大城子油層組第17小層單元為例，根據(jù)圖9點(diǎn)壩建筑結(jié)構(gòu)精細(xì)描述與刻畫(huà)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用基于砂厚的包絡(luò)線(xiàn)法、同期側(cè)積體組合法，對(duì)研究區(qū)河道演化史進(jìn)行了恢復(fù)，重建結(jié)果見(jiàn)圖11所示，由a→f是一個(gè)關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，在這段沉積期，河道正常蛇曲，而到了f→g，右下方的曲流河道其中第6個(gè)曲流環(huán)，可能處于洪水期，水動(dòng)力增強(qiáng)，加之此處的河道彎度指數(shù)過(guò)大，造成了決口改道，頸項(xiàng)截彎曲直作用的結(jié)果便是該曲流環(huán)所在的點(diǎn)壩廢棄，改道后的水流在旁側(cè)開(kāi)始了新一輪曲流河道演化歷史。

圖11 曲流河道沉積演化歷史恢復(fù)圖Fig.11 Sedimentary evolution recovery map of meandering river

6 結(jié)論與討論

關(guān)于曲流河研究，很多學(xué)者都認(rèn)為其已相當(dāng)成熟的一個(gè)河型，然而，對(duì)于河流演化歷史的恢復(fù)方面的研究，成果則相對(duì)比較少，主要體現(xiàn)在以往的研究大都關(guān)注其沉積模式、地質(zhì)概念模型方面，更多的是靜態(tài)和結(jié)果上的描述，對(duì)成因和過(guò)程上的描述則比較少，這可能與曲流砂體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、研究難度太大有關(guān)。筆者提出的基于砂厚包絡(luò)線(xiàn)法識(shí)別點(diǎn)壩，這種方法易操作，但是，這種方法也不能做到百分之百的準(zhǔn)確，單一河道識(shí)別精確與否要受多種因素控制，如前期小層對(duì)比是否等時(shí)，砂體厚度圖井間預(yù)測(cè)是否準(zhǔn)確，定相是否合理等方面的制約。當(dāng)然，單一河道和點(diǎn)壩的識(shí)別，最好還是要綜合其它多種方法，如廢棄河道面法等等，才能得到更理想的結(jié)果。不可否認(rèn)，對(duì)于河道頻繁改道，砂體極度復(fù)雜化的區(qū)域，其過(guò)程基本上是不可恢復(fù)的。同一河道內(nèi)點(diǎn)壩同期側(cè)積體組合問(wèn)題，同樣也不能做到絕對(duì)等時(shí)，因?yàn)橄噜忺c(diǎn)壩兩側(cè)的側(cè)積體由于規(guī)模太小，目前來(lái)看，是無(wú)法做到準(zhǔn)確識(shí)別的，因此，只能在研究過(guò)程中采取“相鄰相似”原則進(jìn)行近似對(duì)接組合，使其盡可能符合地質(zhì)規(guī)律，還原地下真是情況。

在重點(diǎn)論述曲流河道砂體建筑結(jié)構(gòu)、河道演化過(guò)程及歷史重建問(wèn)題基礎(chǔ)上，對(duì)成果進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，結(jié)論如下:

(1)在沉積微相研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)基于砂厚分析的初、末河道流包絡(luò)線(xiàn)法，可以有效識(shí)別圈定點(diǎn)壩，通過(guò)該方法，將第17小層識(shí)別出了7個(gè)點(diǎn)壩單元。砂體等值圖上，曲流河砂厚中心呈非線(xiàn)性串珠狀，這恰好符合曲流河砂體平面展布規(guī)律，與曲流河道側(cè)向遷移擺動(dòng)，使砂體平面分布不均衡，砂體側(cè)積的結(jié)果是局部砂厚中心呈非線(xiàn)性串珠狀排列的主控因素。

(2)以點(diǎn)壩1結(jié)構(gòu)解剖為例，通過(guò)采用對(duì)子井技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)公式和衛(wèi)星照片等資料，估算其點(diǎn)壩的長(zhǎng)度大約為650 m，寬度大約67 m，側(cè)積傾角平均約10°，側(cè)積夾層間距約31.2 m。

(3)以小層對(duì)比與沉積微相研究結(jié)果為基礎(chǔ)，通過(guò)采用初、末期河道流線(xiàn)包絡(luò)線(xiàn)法、砂厚中心連線(xiàn)法和廢棄河道法，首先完成對(duì)曲流點(diǎn)壩的識(shí)別，然后在單期河道砂厚圖上，對(duì)初期河道流線(xiàn)識(shí)別采用最短路徑法，對(duì)末期河道流線(xiàn)采用最長(zhǎng)路徑識(shí)法，完成河道初始位置和末期位置的估算，而中間的河道流線(xiàn)用單期點(diǎn)壩側(cè)積體代替，用側(cè)積體的演化歷史去河道流線(xiàn)遷移歷史，最后用該方法，完成了第17小層單元曲流河道沉積演化史的重建，重建結(jié)果表明，研究總共發(fā)育了8期次曲流環(huán)。其中在Z2-14-9井區(qū)，河道演化中間出現(xiàn)了廢棄然后再演化的過(guò)程，出現(xiàn)終止的時(shí)段處于第6期曲流環(huán)，在該曲流環(huán)發(fā)育末期，河道由于在該井處發(fā)生了頸項(xiàng)截彎曲直作用，將Z2-14-9井區(qū)的曲流環(huán)整體廢棄，在Z2-13-9井處繼續(xù)完成兩期曲流環(huán)沉積后，最終結(jié)束了單一河道的沉積演化史。

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