辫状河侧积体的特征及形成机理

奉 伟，胡光明，喻小涛

(长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100)

地 质

辫状河侧积体的特征及形成机理

奉 伟，胡光明，喻小涛

(长江大学 地球科学学院，湖北 武汉 430100)

侧积体一般被认为是曲流河中典型的沉积单元，但是在鄂尔多斯盆地东缘的柳林成家庄盒8段剖面中发现辫状河也发育有侧积体。一般认为曲流河侧积体的形成机理是水流在河流弯道处作螺旋式运动而引起凹岸发生冲刷侵蚀、凸岸接受沉积，从而形成点坝。辫状河的侧积体也是由同样的水流条件形成的，但是辫状河的弯曲度较小，水流变化频繁，因此与曲流河的侧积体相比，其厚度一般较小，期次多，甚至更多地表现为侧积层。详细的讲述辫状河侧积体的特征及形成机理。

辫状河；侧积体；盒8段

随着油气开采勘探进入后期，储层中容易开采的油气越发的稀少，油气的分布与储层内部结构的紧密联系，使得人们向研究更加复杂的储层砂体构型推进，辫状河储层砂体构型是当前学者们研究的热点与难点。通过对辫状河中侧积体的研究来进一步认识辫状河储层砂体构型。

国外学者迈尔(MIALL)早在上个世纪90年代，针对河流相储层提出包括20种岩石相、13类构型要素和9级界面。在河流相中，当前学者们对曲流河砂体储层构型的认识趋于完善。如薛培华[1]，张昌民[2]，李维锋等[3]拒马河现代曲流点坝构型模式；吴胜和等[4]曲流河点坝地下储层构型精细解剖方法；马世忠等[5]曲流点坝沉积模式、三维构形及其非均质模型。但是对辫状河砂体储层构型的认识却知之甚少。

本文以鄂尔多斯盆地东缘的柳林成家庄盒八段剖面为例，通过对辫状河侧积体的特征与形成机理研究，进一步更好的认识辫状河砂体储层构型。

1 研究区域概况

柳林地区下二叠系盒8段露头柳林县西侧(图1)，该处出露地表剖面清晰，地层齐全。研究剖面至下而上，分别为二叠系下统太原组，山西组；二叠系中统下石盒子组盒8段。太原组二段出现毛儿沟灰岩，庙沟灰岩，含气层系。太原组一段出现东大窑灰岩，斜道灰岩，有煤层。山西组二段出现灰色，灰白色含砾中粗粒岩屑砂岩、石英砂岩夹薄层粉砂岩、黑色泥岩及煤层，主要含气层系。山西组一段出现灰色—灰黑色岩屑砂岩，岩屑石英砂岩及含泥砂岩夹黑色泥岩，含气层系。下石盒子组盒八段出现浅灰色、灰白色含砾中粗砂岩，中粗粒砂岩及灰绿色岩屑石英砂岩，主要含气层系。通过对剖面的观察，发现山西组，下石盒子组为典型的河流相，所以从山西组到下石盒子组砂体变化很大。

实际测量从(N：37°33′25.368″ E：110°52′57.960″到N：37°33′04.209″ E：110°51′53.181″)累积观察6个剖面。

图1 柳林地区下二叠系盒8段露头

1.1 辫状河侧积体的侧向发育演化过程

侧积体的沉积作用机制过程大致是：当洪水使河流侧向迁移后，由于凹岸遭致冲刷侵蚀，而凸岸一侧在纵向流和横向环流的共同作用下，表层含砂量较小的水流不断流向凹岸并插向河底，而河底含砂量较高的水流又不断向凸岸而爬上边滩，从而形成了输沙不平衡，再加之纵向水流对凹岸的冲顶作用，使其坍塌，经蚀凹增凸，不断演化，便逐渐形成侧积体。

1.2 辫状河侧积体的叠加规模

至于一个砂体能够发育多少个侧积体，取决于河流相特征中的多种关系。利奥普(lepold)等人认为，河弯的曲流半径(R)与河宽(W)的比值，对于大多数河流来说是比较稳定的，即R/W=2～3之间，平均值为2.7，说明河流的弯曲也是力求相对稳定的，不会无限制地弯曲下去。就是说侧积体的发育和叠加是有限的，达到一定规模就会停止。

2 辫状河侧积体的特点

通过对剖面的观察，初步判断透镜状砂体为盒8段辫状河相中的一个心滩，且发现该处侧积体的规模较小，层次较多，多为侧积层，相互间交错如同切割一般，跟大规模的曲流河的侧积体形成了鲜明的对比。

水流通过弯道时，在弯道离心力的作用下，水流中出现离心惯性力。离心惯性力的方向是从凸岸指向凹岸，结果使凹岸水面高于凸岸水面，形成横向水面比降。为了计算横向水面比降的大小，在弯段水流中曲率半径为R的流线上，取一个长、宽各为一个单位的微小水柱，如图2所示，分析水柱受力情况。

为了简化起见，只考虑二维恒定环流，这样水柱的上下游垂直面中的内摩擦力可以忽略不计。在这种情况下，水柱在横向上受的力有：离心力F，两侧动力压力差△P=P1-P2，底部摩阻力T。写出水柱的横向静力平衡方程：

图2 弯道水流流线上水柱受力分析

F+P1-P2+T=0

(1)

设水流中某点处的流速为vx，则单位质量水体所受的离心力ay可近似用下式表示：

(2)

那么，对式(2)沿水深积分，得到单位水柱所受的离心力为：

(3)

此处的离心力就是形成侧积体的原始动力，通过一次次循环往复的凸积凹蚀，侧积体在水动力的作用下形成。

通过岳大力等[6]曲流河侧积体的研究，发现辫状河侧积体也有一定的相似之处。曲流河可以看成是单河道的侧积，而辫状河的侧积如图3可以看成是两条曲流河共同侧积的产物。那么曲流河的侧积作用就应该是辫状河的一个基本单元。他们相辅相成，辫状河与曲流河的不同之处在于曲流河一般弯曲度较大，水流相对稳定；而辫状河弯曲度一般较小，跟所处心滩的位置紧密相关，水流也相对比较复杂[7]。所以辫状河的侧积体跟曲流河的侧积体大相径庭。

图3 曲流河侧积体

3 结 语

1) 在辫状河的侧积体形成过程中，侧积的过程与心滩紧密相关，可以将其近似的看成是多个曲流河共同侧积的产物。

2) 辫状河砂体的形成是侧积与垂向加积共同作用的结果，所以辫状河侧积体的形成过程更为复杂，笔者通过对柳林地区的剖面观察发现，辫状河侧积体因为水流的不稳定一般规模较小，期次较多，相互间交错切割，发育在心滩周围。

3) 通过对辫状河侧积体的特征和形成机理进行研究，有利于促进对辫状河砂体储层构型的认识，为我国油气开采与开发上提供更多的思路。

[1] 薛培华. 河流点坝相储层模式概论[M]. 北京: 石油工业出版社, 1991.

[2] 张昌民, 尹太举, 赵磊, 等. 辫状河储层内部建筑结构分析[J]. 地质科技情报, 2013(4): 7-13.

[3] 李维锋, 高振中. 侧积交错层——辫状河道的主要沉积构造类型[J]. 石油实验地质, 1996(3): 298-302.

[4] 吴胜和, 岳大力, 刘建民, 等. 地下古河道储层构型的层次建模研究[J]. 中国科学: 地球科学, 2008(S1): 114-124.

[5] 马世忠, 杨清彦. 曲流点坝沉积模式、三维构形及其非均质模型[J]. 沉积学报, 2000, 18(2): 241-247.

[6] 岳大力, 吴胜和, 刘建民. 曲流河点坝地下储层构型精细解剖方法[J]. 石油学报, 2007, 28(4): 99-103.

[7] 卢海娇, 赵红格, 李文厚. 苏里格气田盒8气层组厚层辫状河道砂体构型分析[J]. 东北石油大学学报, 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

国家自然科学基金项目(41472097)

奉伟(1992-)，男，四川蓬溪人，硕士研究生，研究方向：沉积学与沉积相，手机：15871423186，E-mail：505841654@qq.com.

P618.13

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.001