奉 偉，胡光明，喻小濤

(長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

地 質(zhì)

辮狀河側(cè)積體的特征及形成機(jī)理

奉 偉，胡光明，喻小濤

(長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

側(cè)積體一般被認(rèn)為是曲流河中典型的沉積單元，但是在鄂爾多斯盆地東緣的柳林成家莊盒8段剖面中發(fā)現(xiàn)辮狀河也發(fā)育有側(cè)積體。一般認(rèn)為曲流河側(cè)積體的形成機(jī)理是水流在河流彎道處作螺旋式運動而引起凹岸發(fā)生沖刷侵蝕、凸岸接受沉積，從而形成點壩。辮狀河的側(cè)積體也是由同樣的水流條件形成的，但是辮狀河的彎曲度較小，水流變化頻繁，因此與曲流河的側(cè)積體相比，其厚度一般較小，期次多，甚至更多地表現(xiàn)為側(cè)積層。詳細(xì)的講述辮狀河側(cè)積體的特征及形成機(jī)理。

辮狀河；側(cè)積體；盒8段

隨著油氣開采勘探進(jìn)入后期，儲層中容易開采的油氣越發(fā)的稀少，油氣的分布與儲層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密聯(lián)系，使得人們向研究更加復(fù)雜的儲層砂體構(gòu)型推進(jìn)，辮狀河儲層砂體構(gòu)型是當(dāng)前學(xué)者們研究的熱點與難點。通過對辮狀河中側(cè)積體的研究來進(jìn)一步認(rèn)識辮狀河儲層砂體構(gòu)型。

國外學(xué)者邁爾(MIALL)早在上個世紀(jì)90年代，針對河流相儲層提出包括20種巖石相、13類構(gòu)型要素和9級界面。在河流相中，當(dāng)前學(xué)者們對曲流河砂體儲層構(gòu)型的認(rèn)識趨于完善。如薛培華[1]，張昌民[2]，李維鋒等[3]拒馬河現(xiàn)代曲流點壩構(gòu)型模式；吳勝和等[4]曲流河點壩地下儲層構(gòu)型精細(xì)解剖方法；馬世忠等[5]曲流點壩沉積模式、三維構(gòu)形及其非均質(zhì)模型。但是對辮狀河砂體儲層構(gòu)型的認(rèn)識卻知之甚少。

本文以鄂爾多斯盆地東緣的柳林成家莊盒八段剖面為例，通過對辮狀河側(cè)積體的特征與形成機(jī)理研究，進(jìn)一步更好的認(rèn)識辮狀河砂體儲層構(gòu)型。

1 研究區(qū)域概況

柳林地區(qū)下二疊系盒8段露頭柳林縣西側(cè)(圖1)，該處出露地表剖面清晰，地層齊全。研究剖面至下而上，分別為二疊系下統(tǒng)太原組，山西組；二疊系中統(tǒng)下石盒子組盒8段。太原組二段出現(xiàn)毛兒溝灰?guī)r，廟溝灰?guī)r，含氣層系。太原組一段出現(xiàn)東大窯灰?guī)r，斜道灰?guī)r，有煤層。山西組二段出現(xiàn)灰色，灰白色含礫中粗粒巖屑砂巖、石英砂巖夾薄層粉砂巖、黑色泥巖及煤層，主要含氣層系。山西組一段出現(xiàn)灰色—灰黑色巖屑砂巖，巖屑石英砂巖及含泥砂巖夾黑色泥巖，含氣層系。下石盒子組盒八段出現(xiàn)淺灰色、灰白色含礫中粗砂巖，中粗粒砂巖及灰綠色巖屑石英砂巖，主要含氣層系。通過對剖面的觀察，發(fā)現(xiàn)山西組，下石盒子組為典型的河流相，所以從山西組到下石盒子組砂體變化很大。

實際測量從(N：37°33′25.368″ E：110°52′57.960″到N：37°33′04.209″ E：110°51′53.181″)累積觀察6個剖面。

圖1 柳林地區(qū)下二疊系盒8段露頭

1.1 辮狀河側(cè)積體的側(cè)向發(fā)育演化過程

側(cè)積體的沉積作用機(jī)制過程大致是：當(dāng)洪水使河流側(cè)向遷移后，由于凹岸遭致沖刷侵蝕，而凸岸一側(cè)在縱向流和橫向環(huán)流的共同作用下，表層含砂量較小的水流不斷流向凹岸并插向河底，而河底含砂量較高的水流又不斷向凸岸而爬上邊灘，從而形成了輸沙不平衡，再加之縱向水流對凹岸的沖頂作用，使其坍塌，經(jīng)蝕凹增凸，不斷演化，便逐漸形成側(cè)積體。

1.2 辮狀河側(cè)積體的疊加規(guī)模

至于一個砂體能夠發(fā)育多少個側(cè)積體，取決于河流相特征中的多種關(guān)系。利奧普(lepold)等人認(rèn)為，河彎的曲流半徑(R)與河寬(W)的比值，對于大多數(shù)河流來說是比較穩(wěn)定的，即R/W=2～3之間，平均值為2.7，說明河流的彎曲也是力求相對穩(wěn)定的，不會無限制地彎曲下去。就是說側(cè)積體的發(fā)育和疊加是有限的，達(dá)到一定規(guī)模就會停止。

2 辮狀河側(cè)積體的特點

通過對剖面的觀察，初步判斷透鏡狀砂體為盒8段辮狀河相中的一個心灘，且發(fā)現(xiàn)該處側(cè)積體的規(guī)模較小，層次較多，多為側(cè)積層，相互間交錯如同切割一般，跟大規(guī)模的曲流河的側(cè)積體形成了鮮明的對比。

水流通過彎道時，在彎道離心力的作用下，水流中出現(xiàn)離心慣性力。離心慣性力的方向是從凸岸指向凹岸，結(jié)果使凹岸水面高于凸岸水面，形成橫向水面比降。為了計算橫向水面比降的大小，在彎段水流中曲率半徑為R的流線上，取一個長、寬各為一個單位的微小水柱，如圖2所示，分析水柱受力情況。

為了簡化起見，只考慮二維恒定環(huán)流，這樣水柱的上下游垂直面中的內(nèi)摩擦力可以忽略不計。在這種情況下，水柱在橫向上受的力有：離心力F，兩側(cè)動力壓力差△P=P1-P2，底部摩阻力T。寫出水柱的橫向靜力平衡方程：

圖2 彎道水流流線上水柱受力分析

F+P1-P2+T=0

(1)

設(shè)水流中某點處的流速為vx，則單位質(zhì)量水體所受的離心力ay可近似用下式表示：

(2)

那么，對式(2)沿水深積分，得到單位水柱所受的離心力為：

(3)

此處的離心力就是形成側(cè)積體的原始動力，通過一次次循環(huán)往復(fù)的凸積凹蝕，側(cè)積體在水動力的作用下形成。

通過岳大力等[6]曲流河側(cè)積體的研究，發(fā)現(xiàn)辮狀河側(cè)積體也有一定的相似之處。曲流河可以看成是單河道的側(cè)積，而辮狀河的側(cè)積如圖3可以看成是兩條曲流河共同側(cè)積的產(chǎn)物。那么曲流河的側(cè)積作用就應(yīng)該是辮狀河的一個基本單元。他們相輔相成，辮狀河與曲流河的不同之處在于曲流河一般彎曲度較大，水流相對穩(wěn)定；而辮狀河彎曲度一般較小，跟所處心灘的位置緊密相關(guān)，水流也相對比較復(fù)雜[7]。所以辮狀河的側(cè)積體跟曲流河的側(cè)積體大相徑庭。

圖3 曲流河側(cè)積體

3 結(jié) 語

1) 在辮狀河的側(cè)積體形成過程中，側(cè)積的過程與心灘緊密相關(guān)，可以將其近似的看成是多個曲流河共同側(cè)積的產(chǎn)物。

2) 辮狀河砂體的形成是側(cè)積與垂向加積共同作用的結(jié)果，所以辮狀河側(cè)積體的形成過程更為復(fù)雜，筆者通過對柳林地區(qū)的剖面觀察發(fā)現(xiàn)，辮狀河側(cè)積體因為水流的不穩(wěn)定一般規(guī)模較小，期次較多，相互間交錯切割，發(fā)育在心灘周圍。

3) 通過對辮狀河側(cè)積體的特征和形成機(jī)理進(jìn)行研究，有利于促進(jìn)對辮狀河砂體儲層構(gòu)型的認(rèn)識，為我國油氣開采與開發(fā)上提供更多的思路。

[1] 薛培華. 河流點壩相儲層模式概論[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1991.

[2] 張昌民, 尹太舉, 趙磊, 等. 辮狀河儲層內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)分析[J]. 地質(zhì)科技情報, 2013(4): 7-13.

[3] 李維鋒, 高振中. 側(cè)積交錯層——辮狀河道的主要沉積構(gòu)造類型[J]. 石油實驗地質(zhì), 1996(3): 298-302.

[4] 吳勝和, 岳大力, 劉建民, 等. 地下古河道儲層構(gòu)型的層次建模研究[J]. 中國科學(xué): 地球科學(xué), 2008(S1): 114-124.

[5] 馬世忠, 楊清彥. 曲流點壩沉積模式、三維構(gòu)形及其非均質(zhì)模型[J]. 沉積學(xué)報, 2000, 18(2): 241-247.

[6] 岳大力, 吳勝和, 劉建民. 曲流河點壩地下儲層構(gòu)型精細(xì)解剖方法[J]. 石油學(xué)報, 2007, 28(4): 99-103.

[7] 盧海嬌, 趙紅格, 李文厚. 蘇里格氣田盒8氣層組厚層辮狀河道砂體構(gòu)型分析[J]. 東北石油大學(xué)學(xué)報, 2014, 38(1): 54-62.

Body of Features and Formation Mechanism of Braided River Side

FENG Wei, HU Guangming, YU Xiaotao

(CollegeofGeosciences,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China)

The side product body is generally regarded as the typical deposition unit of meandering steat, but the author found, in the east margin of Ordos Basin of Liulin 8th paragraph profile in braid-like river, there is also a development in side product body. Generally considered as lateral accretion of the formation mechanism of meandering river, we get to know water-flow in the river bend downward spiral motion arising out of concave bank erosion, including convex Bank in deposits. Thus it is forming the point bar. The braided lateral accretion of body is formed by the same flow conditions, but the curvature of the small water keeps changing frequently. So, if compared with the meandering river side, its thickness is generally smaller, even with more side-story. Details are also talked about braided lateral accretion characteristics and formation mechanism of the body.

Braided River; Side body; Box 8

2017-02-15

國家自然科學(xué)基金項目(41472097)

奉偉(1992-)，男，四川蓬溪人，碩士研究生，研究方向：沉積學(xué)與沉積相，手機(jī)：15871423186，E-mail：505841654@qq.com.

P618.13

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.001