張冠杰,方 石,張新榮,高先超, 沈 偉

吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061

0 引言

現(xiàn)今我國老油田大部分進入開采中后期，其儲采比下降非常嚴重，使得勘探壓力極大[1]。如何在老區(qū)尋找到新的勘探層系，對于我國油氣的進一步勘探開發(fā)有著重要意義。國外相繼發(fā)現(xiàn)與水進砂有關(guān)的油氣藏[2-5]，而目前我國已有的油氣區(qū)塊開展水進砂方面的研究非常少[6-8]，可不可以從這個方面打開一個油氣勘探的突破口，是我們現(xiàn)在需要考慮的問題。

很多油田的產(chǎn)油層具有穿時性[9-11]，其油水關(guān)系極其復(fù)雜，這對進一步的開發(fā)工作影響非常大。隨著油氣勘探開發(fā)的不斷深入，油氣工作者面臨更加精細的油層等時對比的挑戰(zhàn)[12-13]。層序地層學(xué)是我們開展勘探開發(fā)中進行等時對比的重要理論，隨著層序地層學(xué)在油氣勘探開發(fā)中的成功應(yīng)用[14-15]，與水進砂有關(guān)的研究越來越引起人們的關(guān)注[16-19]。層序地層學(xué)為了解決地層以及砂體的等時對比，會用到大量的穿時證據(jù)[20]，特別是Vail等人的層序?qū)Ρ?，更是以穿時的侵蝕面或沉積間斷作為3級層序界面，來建立等時地層格架[21]。因此，深入理解穿時現(xiàn)象可以進一步促進我們開展等時對比的工作。水進砂是一個典型的穿時面[22-23]，對水進砂的研究有利于進一步開展層序地層格架的對比和層序地層學(xué)理論的完善。

高水位發(fā)育的烴源巖直接覆蓋在水進砂上，而水進砂良好的物性和分布方式，使得它不僅可以成為良好的儲層[24-25]，形成巖性或構(gòu)造-巖性油氣藏，還可以成為良好的油氣疏導(dǎo)通道[26-28]。在油氣疏導(dǎo)的過程中，由于生物降解，會在水進砂中形成大量重油[29]。通過生物降解模型，可以利用水進砂中重油組分的變化，模擬出原油的原始組成以及在地質(zhì)歷史過程中的運移變化[30]，這可為找尋新的勘探區(qū)提供非常重要的信息。

因此，開展水進砂的研究，對于我國的油氣勘探和層序地層學(xué)的理論完善都有重要的作用。到目前為止，國內(nèi)外已經(jīng)對水進砂開展了近70年的系統(tǒng)研究，因此搞清楚水進砂的研究歷程、特征、分類、形成機制和應(yīng)用等，對于我國進一步的油氣勘探至關(guān)重要。

1 水進砂研究歷史

20世紀50年代，國內(nèi)外的專家學(xué)者們開始了對水進砂的研究，至今已有近70年歷史，并且取得了許多重要的成果(表1)。

水進砂的研究始于20世紀中期，1955年Fisk[31]首次討論了三角洲前緣砂體的海侵成因，認為格蘭德艾爾三角洲前緣席狀砂被海侵改造過。1957年Lochman[32]首次明確提出了水進砂的概念，認為水進砂是海侵作用對早期未固結(jié)成巖的砂體進行改造所形成的。1971年Swift等[33]首次提出了水進砂的地層響應(yīng)模型，并將其應(yīng)用于沉積體系的分析及構(gòu)造-沉積關(guān)系的研究中。這一模型的建立，為后來學(xué)者對水進砂的進一步研究奠定了基礎(chǔ)。

20世紀末，水進砂的研究達到一個高峰，進入了理論研究的全面發(fā)展時期，對水進砂有了全新的定義，并且建立了多個水進砂形成機制。1983年，羅啟后[18]提出了水進砂的“水進型三角洲”模式，認為長江三角洲存在“水進河床充填砂體”，將主要發(fā)育水進河床充填砂體微相的三角洲稱為“水進型”三角洲；此后30多年間，他[34]對水進型三角洲進行了更深入地研究，認為水進型三角洲前緣沉積中常常會出現(xiàn)正旋回，這是由于在水面上升期，經(jīng)由河口的海水向陸地方向進侵，形成了下粗上細的正粒序水進河床砂體。1988年，Lee等[35]運用地層響應(yīng)模型對黃海東南部進行研究，并根據(jù)Bruun法則確定了水進砂的定義；Ingersou等[36-38]認為水進砂為水進侵蝕已固結(jié)的巖石在濱岸沉積下來形成的砂體。同年，Penland等[16]對密西西比河三角洲平原進行研究，建立了海退—海侵周期的三階段模型。這個概念模型清楚地說明了在波浪作用下，廢棄三角洲葉瓣海侵砂體的演化和發(fā)展。在海岸線向陸地移動時期，未固結(jié)成巖的沉積物被改造形成了水進砂。1990年，Diaz等[39]提出了水進砂的水動力模型，這種砂體通常形成于風暴期間沿海邊界的局部流域[40-41]。這些模型廣泛應(yīng)用于沉積體系和層序地層學(xué)的研究中，同時，在水動力模型建立的基礎(chǔ)上，還形成了比較獨特的水進砂研究方法——水動力學(xué)方法，目前這一方法普遍應(yīng)用于水進過程中的無障壁濱岸環(huán)境中。

表1 水進砂研究歷程簡表

21世紀以來，關(guān)于水進砂的研究不斷推進，并取得了新的進展，這有助于沉積盆地的研究和大范圍的穿時地層對比。2003年，我國學(xué)者吳孔友等[42]通過研究準噶爾盆地，對水進砂重新進行了定義，認為水進砂是砂級碎屑物質(zhì)經(jīng)過一定距離搬運后，被水進改造而形成的砂體。2006年，Bassetti等[3]明確了水進砂的形成條件，外大陸架的砂體受到高能淺水環(huán)境的改造可形成水進砂。2008年，趙衛(wèi)衛(wèi)等[6]發(fā)現(xiàn)柴達木盆地東部地區(qū)不整合面之上有水進砂體發(fā)育，通過不整合面的識別方法可以找到水進砂，現(xiàn)今這一方法已成功應(yīng)用于存在超覆地層的不整合之上。Sloss等[43]在2010年對澳大利亞Lake Conjola進行研究時，發(fā)現(xiàn)下切谷中存在水進砂，這一發(fā)現(xiàn)完善了水進砂的分類。2012年，Desjardins等[44]研究了加拿大西部水進砂的沉積特點，研究區(qū)內(nèi)的水進砂為海相潮汐作用成因，并發(fā)育有潮流脊[4]。這一時期的研究成果，豐富了水進砂的研究方法和角度，使得水進砂的研究向著成熟化方向發(fā)展。目前，多數(shù)水進砂的研究主要在海相砂體中，水進砂的研究還存在很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 水進砂的概念體系

2.1 水進砂的定義

1957年，Lochman首次對水進砂進行了定義，認為海侵作用對早期沉積但未固結(jié)成巖的砂體進行改造形成水進砂，隨后，Lee等[35]、吳孔友等[42]也對水進砂進行了定義。根據(jù)前人對水進砂的論述，我們對水進砂的概念進行了厘定：水進砂的形成首先要有水進的改造過程；其次，既可以是原地被改造，也可以是搬運遷移后被改造；再次，既可以是未固結(jié)成巖的沉積物被改造，也可以是已固結(jié)的巖石被剝蝕后改造[17, 45]。目前，水進砂和不整合面的穿時性已經(jīng)成為層序地層學(xué)概念體系中的重要研究內(nèi)容[22-23]。因此，水進砂的定義為：巖石或未固結(jié)沉積物在水進過程中被侵蝕、淘洗、搬運等方式改造形成的砂體。其沉積特征明顯有別于所在環(huán)境中的背景砂體，表現(xiàn)出明顯的穿時性。

2.2 水進砂形成的前提條件

通過總結(jié)前人在水進砂方面的研究，認為水進砂的形成大致有3個前提條件：1)沉積過程中存在層序的演化，目前認為，在地球的演化過程中，自新太古代末期開始出現(xiàn)層序的演化[46]；2)水進過程中，水體要有足夠的時間來改造已有沉積物[16]；3)沉積地形的坡度要與沖刷改造時間相匹配，其中古地形準平原化的不整合面更容易發(fā)育水進砂[6]。

2.3 水進砂的分類及特征

總結(jié)前人對水進砂方面的研究成果，現(xiàn)將水進砂從砂體的性質(zhì)、來源、所處環(huán)境以及發(fā)育的構(gòu)造條件4個方面進行分類。

根據(jù)砂體的性質(zhì)，可以將水進砂分為2種：1)未固結(jié)的沉積物，這類改造后的水進砂孔滲相對較高，普遍高于30%，儲層物性較好[32]；2)已成巖的巖石，這種水進砂與前一種水進砂相比，儲層物性相對較差[35]。

根據(jù)砂體的來源，可以將水進砂分為2種：1)原地沉積后被改造的砂體，這類砂體厚度幾米到十幾米，砂體的孔隙度和滲透率較高[3, 35]；2)經(jīng)過搬運遷移后被改造的砂體，這種砂體的厚度相對前一種較薄[16, 33, 39]。

根據(jù)砂體所處背景砂體的環(huán)境，可將水進砂體分為5種：1)潮坪相水進砂。砂體中可見人字形交錯層理，透鏡狀、波狀以及壓扁狀層理，雙黏土層和潮汐束[44]，砂體長度約10 km，通常體積較大。2)障壁島相水進砂。砂體多為中—細砂巖和粉砂巖，顆粒的分選和磨圓度較好[16]。3)下切谷水進砂。下切谷中通常充填有中—細砂巖和泥巖，充填下切谷的不同短期旋回的砂體在空間上具有疊瓦狀結(jié)構(gòu)[43]。4)三角洲前緣水進砂。通常發(fā)育席狀水進砂，厚度一般小于2 m，具有較好的物性[33]；上覆為海相沉積，下伏一般為陸相層，受到河流單向水流與海流及波浪共同作用，與其他三角洲前緣砂體的區(qū)別是具有正旋回的沉積特征[34]。5)濱岸水進砂。主要沉積構(gòu)造是多方向的槽狀交錯層理，也出現(xiàn)低角度交錯層理，砂體底部具有沖刷構(gòu)造[3]；砂體常被風暴作用改造，一般厚6～13 m；濱岸水進砂的分叉變薄尖滅區(qū)常常有油氣藏分布。

根據(jù)砂體發(fā)育的構(gòu)造條件，將水進砂分為2種：1)平行不整合發(fā)育的水進砂，主要分布在坡折帶處，砂體厚度較薄，總體上為反旋回沉積[47]；2)超覆不整合發(fā)育的水進砂，常分布于盆地邊緣處，砂體粒度較細、分選好、孔滲性好、巖石較疏松[6]。

2.4 水進砂的形成機制

目前，水進砂形成機制的主流模型有：Swift等建立的地層響應(yīng)模型、羅啟后提出的水進型三角洲模型、Penland等建立的海退—海侵三階段模型、Maldonado等建立的水動力模型、Sloss提出的下切谷模型，以及Desjardins提出的潮汐改造的沙脊模型。

2.4.1 地層響應(yīng)模型

1962年，Bruun[48]最早提出海平面上升引起海岸侵蝕后退的系統(tǒng)概念，即“Bruun法則”。這個概念模型是預(yù)測海平面上升引起海岸侵蝕的一種方法[49]，他認為由于海岸和鄰近海底等體積侵蝕從而導(dǎo)致基底水進砂的沉積。這一模型的前提是假設(shè)海灘剖面平衡、閉合深度以外不存在泥沙的凈輸移、海岸地質(zhì)構(gòu)造運動相對穩(wěn)定。目前Bruun法則的應(yīng)用還存在著爭議[50-53]，有待進一步深入研究。經(jīng)審查和驗證發(fā)現(xiàn)，海岸侵蝕后退率的觀測值均小于計算值，而且二者還有相當大的差距[54]。21世紀初，Davidsonarnott[55]對Bruun法則進行了改進，認為海平面上升時期的沉積物向陸增多。

圖1 海平面上升時期海岸侵蝕后退的地層響應(yīng)模型[33]Fig.1 Stratigraphic response model for a coast undergoing erosional retreat during a period of rising sea-level[33]

Swift等[33]根據(jù)美國大西洋海岸線中部的水力狀況，首次提出地層響應(yīng)模型(圖1)。模型顯示，陸源沉積物供給較少，海岸處于侵蝕后退階段，由于波浪的侵蝕導(dǎo)致相鄰海底的砂體等體積加積，形成了全新世海侵席狀砂。在河口區(qū)，海洋作用強烈，河口沙壩受到波浪和岸流的改造，使河口沙壩的末端發(fā)生側(cè)向遷移，形成了分布廣泛的海侵席狀砂。

2.4.2 水進型三角洲模型

20世紀80年代初期，羅啟后[18]通過對長江三角洲的研究，建立了“水進型三角洲”模型。全新世以來，全球海面上升速度趨于穩(wěn)定，三角洲整體上普遍發(fā)育下細上粗的反粒度韻律，但經(jīng)常會有下粗上細的正粒度韻律出現(xiàn)，其形成原因是：海侵過程中，河流所攜沉積物在河海交匯處沉積下來，由于河流有效沉積率小于水面上升速度，使細粒沉積物依次超覆在粗粒之上，形成了下粗上細的正粒度韻律砂體，即為水進砂。其上覆層為海相沉積，下伏一般為陸相層，粒度概率曲線通常為雙跳躍組分之三段型。這就是羅啟后總結(jié)的“水進型三角洲”模型(圖2)[56]。

M1、M2、M3、M4、M5為各時期水面位置；E1、E2、E3、E4、E5為相應(yīng)時期的河口位置。據(jù)文獻[56]修編。圖2 水進型三角洲模型Fig.2 Transgressive delta model

2.4.3 海侵—海退三階段模型

模型以三角洲葉瓣為例。階段1為在廢棄三角洲葉瓣中形成的旁側(cè)障壁島；階段2為沉降三角洲葉瓣處形成的海侵障壁島；階段3為水下沙洲序列的結(jié)束。據(jù)文獻[16]修編。圖3 密西西比河三角洲平原海侵沉積系統(tǒng)演化 Fig.3 Evolution of transgressive depositional systems in the Mississippi River deltaic plain

Penland等[16]在20世紀末建立了海退—海侵周期的三階段模型(圖3)。這一沉積系統(tǒng)的演化始于海侵對廢棄三角洲的改造。在廢棄初期的階段1—階段2中，在海洋動力的沖刷下，三角洲葉瓣受到強烈侵蝕，凸出的沙嘴最先被削平，侵蝕下來的沉積物一部分被帶入深海，使水下岸坡趨于平緩，一部分受到沿岸流作用，堆積在凹灣內(nèi)，隨后廢棄三角洲葉瓣在波浪的作用下位置發(fā)生了變化[57]。隨著沉積物的不斷供給，沿岸沙壩障壁與大陸分離。在海侵后期的階段2—階段3中，障壁島的后側(cè)變成瀉湖或潮坪，障壁島則隨海平面的上升繼續(xù)向上生長。此后沉積物供給減少，障壁島相對下沉，形成了內(nèi)陸架淺灘。障壁島在下沉的過程中被改造，形成了臨濱和大陸架砂體，即為水進砂體。三階段模型主要說明了海侵過程中的三角洲演化。

Diaz等[39]在1990年提出了水進砂形成的水動力模型(圖4)。這一模型中的砂體是在風暴流作用下形成的[40-41]。在沿岸流和離岸流作用下，碎屑物質(zhì)迅速地被分選、搬運，并受到風暴流后期改造，堆積在水下岸坡帶，形成了一定規(guī)模的灘壩沉積，沉積下來的砂體即為水進砂體。在海盆邊緣，海浪、沿岸流作用較強，碎屑物質(zhì)供給較少，碳酸鹽巖較發(fā)育，因此灘壩水進砂常富含碳酸鹽。

a.流體動力學(xué)模型；b.底流和沿岸流橫截面示意圖。據(jù)文獻[39]修編。圖4 沿海運輸系統(tǒng)示意圖Fig.4 Schematic diagrams showing the supposed coastal transport system

2.4.5 下切谷模型

Sloss等[43]在2010年提出了下切谷模型。當海平面上升時，海侵改造下切谷中的沉積物，即被海水淹沒、尚未完全充填的下切谷形成新的可容空間接受沉積，隨著沉積物的不斷供給，細粒沉積物被潮汐、波浪攜帶到低能環(huán)境中沉積；沿下切谷底界面逐層疊置超覆的砂巖復(fù)合體，在坡折之下的深盆區(qū)直接疊覆在萎縮期的三角洲砂體之上，形成長距離連續(xù)發(fā)育、疊置連通的砂巖復(fù)合體，下切谷內(nèi)部以砂質(zhì)沉積物為主，即為水進砂。水進砂由于抗壓實作用較強，孔隙較為發(fā)育，具有疊瓦狀構(gòu)造，在下切谷的橫切剖面上可見呈透鏡狀的水進砂。

2.4.6 潮汐改造的沙脊模型

2012年，Desjardins等[44]認為加拿大西部砂體受到強烈潮流影響形成水進砂。潮流運動通常是定向的往復(fù)流形式，而且隨深度增加，往復(fù)運動更明顯。這種定向往復(fù)潮流，成為潮流脊的主要營力[25]。其形成的前提條件是：要有充足的砂體；存在砂體的運移；有充足的時間使砂體成脊。潮流沙脊的形成過程是：古水下三角洲砂質(zhì)淺灘最先受到潮流等水動力作用，強大的往復(fù)流侵蝕沙脊之間的潮溝；隨后，由于潮流的搬運作用使細粒組分沉積下來，成為其他細粒沉積物的物源，而粗粒組分形成潮流沙脊；在此后的海平面變化過程中，沙脊上覆水深大于沙脊發(fā)育的最佳深度，在現(xiàn)代水動力改造下，基本處于動力平衡狀態(tài)。這些沙脊的脊線與潮汐橢球體的長軸方向一致，屬于現(xiàn)代潮流沙脊[58]。

3 水進砂的研究方法

人們通常運用地層對比、地震解釋和沉積學(xué)的方法來研究水進砂。近年來，有學(xué)者開始運用比較獨特的方法對水進砂進行研究，包括水動力學(xué)方法、遺跡學(xué)方法和不整合面識別等方法。

不同性別間HPV-DNA、CT-RNA、NG-RNA、UU-RNA陽性檢出情況 HR-HPV-DNA和UU-RNA女性總檢出率明顯高于男性，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)。CT-RNA和 NG-RNA檢出率在不同性別間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

3.1 水動力學(xué)方法

Diaz等[39]最早運用水動力學(xué)方法研究地中海西北部Maresme地區(qū)的水進砂，由于海底淺層砂體的不穩(wěn)定性以及底部地層的起伏使區(qū)域流體發(fā)生了改變。不同環(huán)境的水動力條件不同，有不同的粒度分布和沉積構(gòu)造。

粒度參數(shù)可以反映沉積物粒度及沉積環(huán)境特征[59]。通常使用的粒度參數(shù)包括：平均粒度(Mz)、分選系數(shù)(So)、偏度(SK)、峰度(KG)等。平均粒度與源區(qū)物質(zhì)粒度分布以及搬運介質(zhì)平均動能有關(guān)，通常粗粒沉積多見于高能環(huán)境，細粒沉積多見于低能環(huán)境。分選系數(shù)可判斷沉積物的物質(zhì)來源以及沉積環(huán)境的動力條件，從風成沙丘—海灘砂—河道砂—冰川—沖積扇沉積，分選依次變差。偏度能夠反映介質(zhì)類型及搬運能力，通常來說，河流相大多以粗粒為主，基本上屬正偏態(tài)；海灘相因受到波浪、潮汐等高能量的作用而近對稱，偏度值接近于0；風成沙丘因細粒物被吹走而多呈正偏態(tài)。峰度體現(xiàn)數(shù)據(jù)在平均粒度兩側(cè)集中程度，峰態(tài)越窄，則樣品粒度分布越集中(表2)[60]。沉積構(gòu)造是沉積物中最易直接觀察到的特征，水流作用于沉積物可以產(chǎn)生一定的沉積構(gòu)造，例如波痕、槽模、層理和生物遺跡構(gòu)造等，不同的沉積構(gòu)造有不同的主控水動力條件，包括水流作用的形態(tài)、水流速度的快慢、水流的強弱等(表3)。

水動力學(xué)方法已經(jīng)成功地應(yīng)用于水進過程中的無障壁濱岸環(huán)境中，由于持續(xù)水進，濱岸砂體被風暴流改造后形成的砂體得以保存。風暴作用改造濱岸砂體，并將其搬運到臨濱形成穿時砂壩，即為水進砂。臨濱環(huán)境中可見高角度交錯層理(傾角10°～15°)或低角度沖洗層理(傾角3°～5°)、楔狀層理和少量波痕，常有砂巖發(fā)育，砂巖厚度為3～5 m，自下而上為粉砂巖—細砂巖—中砂巖。粒度分布上多為雙跳躍總體，頻率曲線的形態(tài)為單峰對稱正態(tài)曲線，分選較好，偏度多對稱，峰度中等至微尖。水進砂與臨濱環(huán)境中的背景砂體存在明顯的差別，砂巖底部具沖刷構(gòu)造，主要發(fā)育槽狀交錯層理。頻率曲線的形態(tài)為單峰曲線，有時略不對稱，分選極好，偏度多對稱，峰度中等，存在著與臨濱總體環(huán)境相反的相序組合，自下而上為中砂巖—細砂巖—粉砂巖。

表2 常見沉積物類型的粒度參數(shù)特征

表3 沉積構(gòu)造指示水動力條件

3.2 遺跡學(xué)方法

Bann等[61]運用遺跡學(xué)的方法對Pebbley海灘的水進砂進行了研究，其識別特征包括含生物擾動的泥質(zhì)砂巖相和橫向變化的砂巖相。生物遺跡化石可以用來判斷海洋的相對深度：濱海帶的直立潛穴深度較大(約300 m)；濱外的潛穴一般深度較淺，常呈斜歪或水平狀；深水中潛穴方向雜亂，以食泥生物的水平遺跡為主(圖5)[62]。目前，遺跡化石以及生物成因構(gòu)造的特征廣泛應(yīng)用于砂體的研究中。

遺跡化石可作為地層頂?shù)酌嬉约俺练e環(huán)境的識別標志[63]。Skolithos，Monocraterion等巖層內(nèi)部的遺跡化石通常粗端在上、細端指向下方底部；在巖層頂面，?？梢娂棺祫游锏淖阚E印痕及節(jié)肢動物的足跡；Paleodictyon，Helminthopsis等遺跡化石通常出現(xiàn)在巖層底面。Howard[64]指出，濱外常為生物高度擾動地區(qū)，近岸生物擾動微弱。在陸棚的遠濱區(qū)和深海區(qū)經(jīng)常伴生著完全的生物擾動作用，潛穴類型廣泛。在海灘和砂洲沉積中，遺跡化石以逃逸跡、停息跡為主，兼有少數(shù)膠結(jié)壁的居住潛穴。

遺跡化石的研究方法已經(jīng)成功地應(yīng)用在淺海陸棚環(huán)境中。生物在未固結(jié)的沉積物中活動形成生物沉積構(gòu)造，常受到潮汐和波浪的影響。淺海陸棚環(huán)境中的砂巖層較薄，遺跡相較單一，下部是Cruziana遺跡相，向上漸變?yōu)镾kolithos遺跡組合，遺跡化石是以濾食性生物體潛穴為主。沉積物受到潮汐、波浪的侵蝕改造，形成了水進砂。水進砂通常位于侵蝕不連續(xù)面上，自下而上呈正粒序，其特征與淺海陸棚環(huán)境中的背景砂體有所不同，水進砂中的遺跡相不是單一的一種，而是Cruziana-Skolithos混合遺跡相。其中Cruziana遺跡相可見中等生物擾動，Skolithos遺跡相可見U形及垂直潛穴，U形潛穴的棲管橫切面呈圓柱形，具有前進、后退的蹼狀構(gòu)造。

據(jù)文獻[62]修編。圖5 沉積環(huán)境按深度分帶的遺跡相Fig.5 Bathymetric pattern of ichnofacies

3.3 不整合面識別方法

趙衛(wèi)衛(wèi)等[6]對柴達木盆地東部地區(qū)進行研究，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)不整合面之上有水進砂體發(fā)育(圖6)。以地質(zhì)理論為指導(dǎo)，通過測井技術(shù)、地震資料以及鏡質(zhì)體反射率等方法，對不整合面進行識別。

測井技術(shù)是研究不整合接觸的重要手段，許多地質(zhì)突變現(xiàn)象都可以在測井資料中得到反映[65]。沉積旋回、聲波時差、孔隙度以及剝蝕情況均可識別出不整合面。在海侵過程中，SP、GR測井曲線為較高齒狀鐘型，電阻率、聲波曲線值較低。在地震剖面上，不整合主要有削截、頂超、上超和下超4種表現(xiàn)形式[66]。應(yīng)用鏡質(zhì)體反射率(Ro)可計算不整合面地層剝蝕厚度，不整合面地層剝蝕通常會出現(xiàn)上、下構(gòu)造層中Ro隨深度而跳躍的現(xiàn)象，由剝蝕面上下相鄰地層Ro值的差異可推算剝蝕量[67]。

不整合面識別法已經(jīng)成功地應(yīng)用于存在超覆地層的不整合之上。超覆不整合通常出現(xiàn)在盆地邊緣，在地震剖面上的特征是界面反射波與下伏地層反射同向軸近于平行，界面之上地層反射同向軸沿斜坡向上超覆尖滅。不整合面之上的背景砂體通常成熟度較低，多有含礫，縱向上呈現(xiàn)下粗上細的沉積序列，其聲波時差高，典型地區(qū)約為200 μs/ft*ft(英尺)為非法定計量單位，1 ft=30.48 cm。。水進砂不同于不整合面上的背景砂體，以細砂巖為主，成熟度較高，多呈透鏡狀。水進砂自然電位低幅度負異常，曲線略有彎曲，聲波時差低，典型地區(qū)約為70 μs/ft，小于不整合面上的背景砂體，深、淺電阻率測井曲線呈“箱形”。在地震相上表現(xiàn)為前積反射或緩坡疊瓦狀上超弱反射。

據(jù)文獻[6]修改。圖6 不整合面之上巖石類型成因模式圖Fig.6 Petrogenetic models above the unconformity interface

4 水進砂研究的意義和限制因素

水進砂的研究主要應(yīng)用于層序、油氣的儲存運移、油氣勘探開發(fā)以及原油物性預(yù)測的研究中，它有自己的特點，有其他研究無法替代的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：

1)水進砂的發(fā)現(xiàn)完善了層序地層學(xué)理論。水進砂和不整合面的穿時性已經(jīng)成為層序地層學(xué)概念體系中的重要研究內(nèi)容[22-23]。

2)水進砂體非常重要的價值之一是能作為油氣的存儲和運移通道。由于水進砂較一般砂體結(jié)構(gòu)成熟度更好，可形成優(yōu)良儲層[2, 68-72]。水進砂往往出現(xiàn)在不整合面之上，是油氣運移的通道之一[19, 26-27]。

3)水進砂體中保留著世界大部分的重油[73]。通過生物降解模型，可以利用水進砂中重油組分的變化，模擬出原油的原始組成以及在地質(zhì)歷史過程中的運移變化[30]，這可以為找尋新的勘探區(qū)提供非常重要的信息。

4)在國外，已經(jīng)通過水進砂的研究找到了一大批海相油氣藏[16-17]，在我國，目前不僅未在海相油氣藏方面開展過水進砂的研究，而且還有大量陸相成因的油氣藏[74-75]。因此，通過水進砂的研究，我國將有一大批油氣藏會被重新認識和發(fā)現(xiàn)，前景非常廣闊。

水進砂的研究于20世紀末期達到高峰，21世紀以來進入低谷階段，這是因為對水進砂的研究存在著許多限制因素：

1)水進砂的厚度整體相對較薄，并且它的種類很多，有些往往呈透鏡狀分布，砂體展布復(fù)雜[76-77]。由于水進砂是一個穿時面，在對比的過程中會有不易識別的情況，因此井間對比存在較大的難度。

2)我們認為水進砂的物性普遍較好，但目前為止，對于水進砂儲層方面的研究還沒有建立起一個完備的儲集相模型[78]。由于水進砂發(fā)現(xiàn)本身比較困難，即使發(fā)現(xiàn)了，想要準確預(yù)測其物性展布也存在著困難[79]，這樣就制約了水進砂的應(yīng)用。

3)水進砂本身是穿時的現(xiàn)象[22-23]，在對比分析的過程中，由于沒有掌握水進砂的概念，很多時候?qū)Υr的砂體進行了等時對比。這使得水進砂的歸屬劃分存在問題，原本是水進砂的油氣藏可能并未識別出來[80]。

4)水進砂的識別需要大量的巖心、露頭、測井及較高精度的地震資料[44]，由于有些地區(qū)資料不完備，這也影響了水進砂的研究。

5 水進砂研究的發(fā)展趨勢

從20世紀50年代末起，一些國外的學(xué)者們已經(jīng)開始了通過研究水進砂來討論油氣資源的開發(fā)。在地層對比、地震解釋和沉積學(xué)等方法的基礎(chǔ)上，又通過水動力、遺跡學(xué)、不整合面識別等方法將水進砂運用在沉積環(huán)境和儲層的研究中[6, 39, 61]，為油氣勘探開發(fā)提供了方向[81]。

目前來看，水進砂的研究多停留在海相砂體中，對于陸相水進砂的研究還需進一步開展[16-17, 74-75]。在比較沉積學(xué)理論的基礎(chǔ)上，以海相水進砂研究成果來對比研究陸相水進砂，分析其類型、沉積特征、影響因素等，同時借助地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法，為儲層建模和油藏模擬提供依據(jù)。

隨著能源開采和資源利用的增多，砂巖的研究方法和技術(shù)也有了顯著的提升。通過對當前油氣儲層的分析，并結(jié)合實際情況對三維空間展布進行了預(yù)測，使油氣田的發(fā)展不斷向前推進，這是相關(guān)技術(shù)研究的一大進步，同時也使研究層面的劃分越來越詳細。通過河道側(cè)向來看，相關(guān)研究已經(jīng)從三位一體技術(shù)方面入手開展起來，這是目前的一種較為常見的單位結(jié)構(gòu)流動趨勢。如今，進行儲層露頭精細研究的學(xué)者越來越多，若想更準確地對儲層進行預(yù)測，就需要建立比開發(fā)井網(wǎng)數(shù)據(jù)點更加密集的地質(zhì)原型模型和地質(zhì)常識庫，觀察各類型相關(guān)巖石特點的系列模型。目前，我國需要從知識庫和原型模型入手來增加實驗數(shù)目，通過不斷研究取得進一步進展。就水進砂自身來看，砂體的展布等方面具有一定的隨機性，為了更好地反映相關(guān)特征，需要將實際與模型相結(jié)合，使精確度得到進一步提升。

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