Pollutant mixing and transport process via diverse transverse release positions in a multi-anabranch river with three braid bars

A multi-anabranch river with three braid bars is a typical river pattern in nature, but no studies have been conducted to describe mixing characteristics of pollutants in the river. In this study, a physical model of a typical multi-anabranch river with three braid bars was established to explore the pollutant mixing characteristics in different branches. The multi-anabranch reach was separated into seven branches, B1, B2, B3, B4, B5, B6, and BT, by three braid bars. Five tracer release positions located 2.9 m upstream from the inlet section of the multi-anabranch reach were adopted, and the distances from the five positions to the left bank of the upstream main channel were 1/6B, 1/3B, 1/2B, 2/3B, and 5/6B （B is the width of the upstream main channel）, respectively. The longitudinal velocities and pollutant concentrations in the seven branches were measured. The planar flow field and mixing characteristics of pollutants from the bottom to the surface in the multi-anabranch river were obtained and analyzed. The results show that the pollutant release positions are the main influencing factors in the pollutant transport process, and the diversion points and pollutant release positions jointly influence the percentage ratios of the pollutant fluxes in branches B 1, B2, and B3 to the pollutant flux in the upstream main channel.

准噶尔盆地二叠系上乌尔禾组退覆式扇(辫状河)三角洲前缘-滩坝复合砂砾岩沉积特征及控制因素

近年来准噶尔盆地的油气勘探从源外常规圈闭逐渐走向源内岩性圈闭,二叠系上乌尔禾组是该盆地增储上产的主力层系,沉积体系展布对上乌尔禾组岩性油气藏分布具有控制作用。利用岩心数据、薄片资料等,并结合地震数据和钻测井资料,对准噶尔盆地二叠系上乌尔禾组的沉积相类型及沉积体系分布特征进行了识别和刻画,总结了大型退覆式扇(辫状河)三角洲-滩坝复合砂砾岩体的沉积模式,并分析了其控制因素。研究表明:(1)研究区发育扇三角洲、辫状河三角洲、滨浅湖滩坝等沉积相类型,扇三角洲平原亚相和扇三角洲前缘亚相主要发育在盆地西部,辫状河三角洲平原亚相和辫状河三角洲前缘亚相主要发育在盆地东部和北部,滩坝相叠置在扇三角洲和辫状河三角洲前缘之上或在其前端独立分布;(2)准噶尔盆地上乌尔禾组各段沉积体系是在整体湖侵的背景下发育的,乌一段沉积时期湖盆面积较小,沉积的砂体较厚,延伸距离近,靠近凹陷的中央;乌二段沉积时期物源持续供应,湖盆水体加深,湖盆面积增加,沉积砂体厚度薄,分布广;乌三段沉积时期湖侵作用增强,湖盆面积进一步扩大,湖盆内广泛发育湖泛泥岩;(3)扇三角洲与辫状河三角洲前缘在湖平面不断变化与湖浪的改造下,形成了扇(辫状河)三角洲前缘-滩坝复合砂砾岩体;(4)准噶尔盆地上乌尔禾组沉积时期,沉积体系的主要控制因素为气候、物源供给、湖平面变化和沉积时的古地形坡度和古地貌。该研究为上乌尔禾组油气勘探提供了地质依据。

莱州湾凹陷馆陶组辫状河储层沉积特征

新近系馆陶组辫状河沉积具有较好的储集性能,是莱州湾凹陷重要的油气储层。国内外学者对于典型的辫状河沉积模式和储层特征进行了大量的研究,但针对砂泥岩不等厚互层的非典型辫状河沉积特征研究较少。文中针对渤海湾盆地南部莱州湾凹陷A油田馆陶组辫状河沉积特征及储层展布,开展了岩心观察、薄片鉴定、测井分析、压汞测试等研究,并在沉积模式研究的基础上结合地震技术手段对辫状河心滩砂体的平面展布进行了综合分析。研究表明:①研究区馆陶组发育远源砂质辫状河沉积;②储层类型主要包括心滩和辫流河道2种类型,其中心滩储层为优质储层,粒度粗,厚度大,物性好,具有高电阻率、高孔隙度、高渗透率、含油饱和度高、低泥质含量的“四高一低”特点;③结合地震属性研究,心滩储层平面展布范围广,是研究区开发的优势区域。该研究成果可为远源砂质辫状河储层评价及开发井位部署、剩余油分布研究提供借鉴作用。

辫状河沉积构型研究进展:沉积演化与构型特征

辫状河沉积是陆相沉积盆地的重要组成部分,是油气、铀等矿产资源的重要载体。近30年来,辫状河研究在沉积演化与构型特征等方面取得长足发展,因此系统梳理现有研究成果并展望未来发展方向具有重要的理论意义与工业价值。综合辫状河研究进展并结合笔者及团队的多个研究实例,根据辫状河沉积内部结构与地貌演化速率分为稳定型与游荡型辫状河,两者地貌特征无显著区分标志,形成与演化过程基本相似,可划分为4个发育阶段:水流扰动形成横向朵状(叶状)单元坝,河流汇聚形成初始河道与坝尾沉积,单元坝生长、拼接形成复合坝,河流动态平衡阶段。但是两河型的内部构型存在显著区别,稳定型辫状河心滩内部由一系列横向较为稳定的垂积体与落淤层组成;游荡型辫状河心滩频繁被河道冲刷,导致辫状河道沉积与心滩之间无明显界限、形成“泛连通体”。目前,针对辫状河沉积构型的研究已十分丰富,通过河流动力学与沉积学交叉学科研究辫状河沉积构型模式的主控因素、建立不同沉积条件下多样化的沉积模式,并探究多样化沉积模式的演化过程与成因机理已成为当前的研究难点、热点与发展趋势。

孤岛油田南区馆上段辫状河储层构型表征

孤岛油田南区馆5-6砂层组以辫状河沉积为主,主要发育的沉积微相有心滩、河道充填及溢岸砂。因河道频繁迁移摆动,砂体之间相互切叠,导致砂体内部构型复杂多变,严重制约了油田后续开发方案的调整和剩余油挖潜,迫切需要开展构型的精细解剖,深化对单砂体的叠置关系及分布规律的认识。采用储层构型分析方法将辫状河砂体划分为6个构型级次,重点对单一辫流带级次、心滩及其内部级次进行构型解剖。依据河道砂体在垂向上切叠模式的差异,对辫状河道进行垂向分期。利用河间沉积、河道顶部高程差、测井曲线形态差异,横向上对单一辫状河道进行侧向划界。在经验公式的约束下,利用测井响应特征、相对高程、剖面形态、落淤层产状的差异,准确识别心滩位置和形态。对单一辫流带和心滩相关数据进行统计和分析,提出了适用于稀井网条件下的单砂体识别经验公式。选取密井网井区典型的心滩进行实例解剖,分析不同类型心滩的沉积作用、厚度变化、发育位置和内部落淤层展布特征的差异,以期为不同类型心滩的判别和具有针对性的剩余油挖潜提供地质依据。

砂质辫状河心滩沉积演化规律与沉积构型特征——基于沉积数值模拟的认识

砂质辫状河心滩砂体规模大、连通性强、物性较好,是一类重要的油气储层。受到复杂多变的水动力条件影响,心滩呈现出类型多样、内部构型特征复杂等特征,制约了油气资源高效开发。为探索砂质辫状河心滩沉积演化规律及其控制的沉积构型特征,采用基于水动力场实时求解的沉积数值模拟方法,开展砂质辫状河沉积演化动态模拟和过程解析,结果表明:①砂质辫状河心滩的演化过程包括5个阶段,表现为菱形坝、舌形坝、单元坝、复合坝及改造复合坝的顺次形成和连续转换,各类心滩平面形态、剖面结构样式及定量规模存在显著差异;②水流与心滩的交互作用是主导砂质辫状河沉积演化的主控机理,即水流聚散特征与分布样式的持续变化导致心滩形成、增生、迁移、形变并遭受频繁、复杂的叠切,而心滩的演化又进一步导致水流聚散特征与分布样式的变化;③心滩内部发育前积、侧积及加积3类增生体,从菱形坝形成到改造复合坝发育,心滩内部增生体类型由前积主导转变为前积与侧积共生并最终变为前积、侧积及加积复杂复合,心滩长度、宽度由快速增加转变为缓慢增加并最终维持稳定,沉积记录中终止于不同演化阶段的辫状河心滩储层平面分布样式、内部构型特征及定量规模存在较大差异。

砂质辫状河储层构型差异特征分析——以苏里格气田盒8下亚段为例

为厘清砂质辫状河同级别构型要素差异特征及成因,以鄂尔多斯盆地苏里格气田石盒子组盒8下亚段砂质辫状河沉积为例,综合现代沉积、野外露头及岩心等资料,选取H_(8x)^(2-2)、H_(8x)^(1-3)和H_(8x)^(1-1)典型层段开展定量构型表征,重点辨析五级至三级同级别构型单元差异特征。研究结果表明:盒8下亚段不同单层内单一辫流带宽度为650.0~1750.0 m,受物源条件和基准面旋回升降等沉积分异作用影响,单一辫流带(五级)呈孤立式、侧向拼接式和垂向叠加式3种不同构型差异分布样式。洪水、辫状河道冲刷以及冲沟破坏等因素作用,使得单砂体级次(四级)的构型差异最显著,而优势岩相组合概率高于80%的H_(8x)^(2-2)单层心滩规模较大,平均厚度为7.2 m,长和宽分别为1402.0 m和809.0 m。各单层心滩内构型(三级)差异性较小,其中落淤层具有厚度薄(0.1~0.4 m)、倾角缓(1°~3°)、透镜状分布的相似特征,单一增生体宽度主要分布在360.0~565.0 m,心滩内增生体个数、单个增生体的大小共同造就了各单层心滩平均规模的较大差异。以各级次构型单元差异特征为约束条件,建立了典型井组砂质辫状河储层构型空间分布的三维地质模型。

鄂尔多斯盆地东部二叠系下石盒子组8段河流相砂体构型要素

通过对鄂尔多斯盆地东部二叠系下石盒子组8段河流相沉积露头的岩相特征进行描述,明确了其砂体构型要素类型、空间展布及组合模式。研究结果表明:(1)研究区发育辫状河和曲流河沉积,识别出块状层理砂砾岩相(Gm),槽状交错层理含砾砂岩相(Gst),槽状交错层理砂岩相(St),板状交错层理砂岩相(Sp),平行层理砂岩相(Sh),上攀波纹层理砂岩相(Sc),水平层理粉砂岩相(Fh)和块状层理泥岩相(M)等8种岩相。(2)研究区发育河道、心滩、废弃河道、边滩和漫溢沉积5种构型要素,垂向沉积序列差异明显,河道为Gm—Gst—St—M—St,心滩为Gm—Gst—St—Sp,边滩为St—Sp—Sc—Sh—M或St—Sp—Sc—M,废弃河道为Gm—St—Sp—M且与河道相似,但粒度更小、泥质含量更高,漫溢沉积为Sp—Fh—M。(3)研究区构型要素组合有河道-漫溢沉积、河道-废弃河道、河道-心滩(垂向、侧向)叠加、多期河道砂体(垂向、侧向)叠加、心滩-漫溢沉积、多期心滩砂体(垂向、侧向)叠加、多期边滩砂体侧向叠加、边滩-废弃河道、边滩-漫溢沉积等9种类型。(4)研究区砂体构型要素类型、组合样式及其分布都受物源距离和水动力条件的影响,距离物源越近,水动力条件越好,砂体规模越大,连通性越好;近物源区辫状河底部砂体发育优于顶部,心滩砂体储集性能最佳;远物源区曲流河底部边滩砂体横向上多期叠置,连通性较好,发育较好。

苏里格盒8下段砂质辫状河心滩构型模式及剩余气分布规律

砂质辫状河心滩是重要的油气开发储层类型,具有复杂的内部非均质性。针对苏里格气田盒8下段辫状河心滩沉积特征、构型模式及剩余气分布规律认识不清等问题,以层次分析为指导,结合构型要素分析,通过古代露头、现代沉积、取心及密井网测井等资料开展研究。结果表明:辫状河砂体具有纵向上相互叠置、平面上大面积连片分布的特征,可容纳空间的变化控制砂体的接触关系,提出了基准面升降过程中的4种砂体垂向叠置模式;砂体内部具有层次性,辫状河沉积过程中形成了不同的渗流屏障(隔夹层),分为河道底部滞留泥砾沉积、心滩落淤层、侧积细粒沉积、废弃河道充填沉积和溢岸细粒沉积5种类型,其中,落淤层是心滩内部控制油气渗流的主要因素;根据心滩不同位置水流能量特征及沉积特征差异,将心滩分为滩头、滩中、滩翼、滩尾和落淤层等构型单元,滩尾非均质性明显强于滩头,落淤层较发育的心滩上部非均质性强于心滩下部;心滩尾部和上部是剩余气富集的主要部位。研究结果对研究区及同类型辫状河沉积环境储层的勘探开发具有一定的指导作用。

辫状河心滩储层构型精细解剖——以苏里格气田为例

基于密井网区丰富的钻井、测井及生产动态资料,对苏里格气田辫状河储层进行了精细构型解剖,分析了储层构型对天然气分布的影响。辫状河复合砂体发育叠置河道带、单一河道带、心滩、增生坝与沟道、大中型交错层系组以及小型交错层系共6级构型单元。构型解剖表明,心滩内发育头部、核部、侧翼和尾部4种砂体构型样式,其内部落淤层渗流屏障规模较小;心滩间发育连续分布且成因复杂的渗流隔夹层,连通性较差;心滩是辫状河构型框架内的独立储渗单元和含气系统。区域发育垂向叠加、侧向叠搭和孤立型3种心滩砂体叠置样式。综合岩心及成像测井交错层系测量数据,推算心滩长度为487.2~1 242.4 m,宽度为114.7~301.9 m。大部分心滩规模小于目前气田密井网区的井距和排距,有效储层井间连通性较差,因此苏里格气田具备加大井网密度的潜力。

苏里格气田盒8段辫状河储集层构型空间展布

为确定苏里格气田盒8段多期叠置辫状河致密砂岩储集层构型和空间展布,利用测井和岩心资料,参照现代河流,确定了研究区辫状河储集层的构型划分方案,分级次精细解剖了储集层构型单元;利用基于象元法和基于目标法联合模拟,建立了包含多级构型单元的辫状河储集层构型三维模型,精细刻画了不同类型储集层构型的空间展布。研究区盒8段储集层为多期辫状河道砂体垂向和侧向切割叠置形成,单一辫流带内心滩呈透镜状,内部被不连续的落淤层分隔,辫流水道环绕心滩分布。依据三维模型,储集层可分为不同级次构型体,其中有利储集层为盒84小层,主要分布在研究区东部和西部南北向展布的两大辫流带内,优质砂体在辫流带内部呈透镜状分布。研究结果应用于水平井部署和地质导向,钻探结果与模型预测符合率高。

辫状河流心滩单元形成与演变过程的初步探究

辫状河流平面形态复杂,洲滩和汊道变化频繁,但其河床演变与水沙输运之间的作用机理尚不完全清楚。心滩作为组成辫状河流形态特征的基本单元,探究其形成及演变过程有助于进一步认识辫状河流演变的动力学机理。通过物理试验和数值模拟相结合的方法,初步探究了河段平面几何形态突然扩宽情况下心滩单元的形成及演变过程。研究结果表明,在来流量减小的条件下扩宽段能够形成相对稳定的心滩,其发育过程主要包括:泥沙落淤形成雏形心滩、不稳定水流自动调整和滩面垂向加积、汊道分流并对心滩进行侵蚀切割。心滩的形态演变与水流运动相互作用,经过自动调整耦合最终趋于动态平衡。

四岛型群汊河道二次流特性研究

开展四岛型群汊河道的二次流特性研究是河道整治、取水建筑物设计及污染物混合运移预测等工程建设和水环境保护实施的基础。选取天然河道中四岛型群汊河段,建立四岛型群汊河道物理模型试验系统,在四岛型群汊段布置26个测量断面,详细测量各断面7个不同水深处的三维水动力参数。通过探讨断面二次流方向、大小与分汊岛相对位置和进入汊道水流流速之间的关系,分析四岛型群汊河道的二次流分布特征。基于各汊道断面测点的横向、纵向流速,计算断面二次流强度值并对四岛型群汊河道各汊道二次流强度的特点进行分析。结果表明:四岛型群汊河道的二次流方向和大小由分汊岛之间的位置关系与进入汊道水流的平面流速分布共同决定,二次流强度较大区域集中在汇流区、分流区及汊道曲率变化较大处。

坝上河-滩坝微相组合特征——以柴北缘南八仙油气田新近系下油砂山组为例

为了深入评价柴达木盆地北缘南八仙油气田新近系下油砂山组砂体的油气勘探前景以及预测有利勘探区带和勘探目标,在岩心观察和钻测井资料综合分析的基础上,通过岩石学特征、泥岩颜色、粒度特征、沉积构造等沉积相标志综合分析,再结合单井相及连井相对比,精细刻画出南八仙油气田下油砂山组坝上河-滩坝微相组合沉积特征,并剖析了研究区沉积微相平面展布特征。结果表明:新近系下油砂山组属于辫状河三角洲前缘-滨浅湖沉积体系,并主要发育坝上河-滩坝微相组合;坝上河可分为以河为主式、对称式和以坝为主式3种类型,并随着河流作用由强到弱,湖水阻力由弱到强,组合逐渐由以河为主式演变为对称式进而演变为以坝为主式;滩坝区别出有滩无坝及滩坝共生2种类型,其中有滩无坝的远岸滩砂发育规模较小,分布范围局限且较为零散,滩坝共生的近岸砂体面积较大呈席状分布,远岸砂体多孤立呈土豆状分布。最后,根据沉积微相的展布特征建立了研究区辫状河三角洲前缘-滨浅湖的沉积相模式,研究区的水下分流河道、周边的坝上河复合砂体及近岸滩坝是主要的优势储层。研究可为油气田下一步挖潜提供地质依据。

辫状河储层构型分析

以羊三木油田羊三断块馆二上段为例,提出了辫状河砂体储层构型的研究方法,即基于辫状河露头及现代沉积原形模型,应用动、静态资料在井间识别单个心滩坝砂体,进行井间构型预测,建立构型三维展布模型。研究结果表明,辫状河心滩坝厚砂层内部存在次级界面,与界面伴生的夹层在心滩坝中心分布不稳定,剩余油往往富集于砂体顶部,而夹层在心滩坝两翼较为稳定,致使剩余油富集于被夹层分隔的某些相对均质段。

砂质辫状河储集层隔夹层类型及其表征方法——以苏丹穆格莱特盆地Hegli油田为例

通过对岩心、测井和野外露头的综合分析，对苏丹穆格莱特盆地Hegli油田砂质辫状河储集层内隔夹层类型进行划分，并分析其成因。采用灰色理论进行单井隔夹层识别，在此基础上，结合辫状河现代沉积测量，建立不同类型隔夹层规模的定量计算关系式，对砂质辫状河隔夹层进行定量表征。研究区砂质辫状河储集层内发育3个层次隔夹层：单层间隔层、单砂体间夹层和心滩内夹层。隔层宽度为700～1500m，长度为1000-2000m，呈局部连片状分布；废弃河道夹层的宽度为170～350m；沟道夹层的宽度为60～100m，长度为900～1500m；心滩内夹层的宽度为100-400m，长度为300800m。以隔夹层定量规模为约束条件，采用相控与随机建模相结合的方法，建立了能够反映不同类型隔夹层空间分布特征的三维地质模型。

砂质辫状河心滩坝的发育演化过程探讨——沉积数值模拟与现代沉积分析启示

心滩坝作为辫状河中一种重要的沉积单元,国内外学者基于地下储层、露头、现代沉积进行了大量研究,但并未建立完整的心滩坝发育演化模式,明确心滩坝两侧辫状水道对其的影响。因此,采用沉积数值模拟技术(Delft3D)再现心滩坝的生长与演化过程,并且通过现代沉积相互验证,建立了心滩坝演化模式。研究表明:1)心滩坝的演化过程可划分为三个阶段,心滩坝的形成、生长及向下游方向迁移,心滩坝的侧向迁移,"坝尾沉积"及复合心滩坝的形成;2)由于两侧辫状水道的冲刷作用,心滩坝头部两侧均遭受侵蚀,表现为坝体向下游方向迁移,随着发育演化时间的增长,向下游迁移速率逐渐减小,最终坝体稳定;3)心滩坝中下部由于两侧辫状水道的不对称性,一侧侵蚀,一侧沉积,心滩坝侧向迁移;4)沉积物在心滩坝尾部卸载,形成"坝尾沉积",其发育程度取决于两侧辫状水道水动力强度,水动力越强,"坝尾沉积"越发育,随着"坝尾沉积"的不断延长,最终充填心滩坝之间的辫状水道,形成复合心滩坝。

心滩储层内部构型分析

储层的内部构型是控制剩余油分布的关键地质因素。本文主要利用岩芯和测井资料,以落淤层的精细刻画为突破口,通过解剖砂体内部结构单元,对高尚堡油田高浅南区馆陶组辫状河心滩储层进行了内部构型分析。从沉积规律分析入手,总结了心滩的内部构型模式,提出将心滩横向分为头部、尾部、翼部和主体4部分,纵向分为垂积体、落淤层和垂积面3类构型要素。高浅南区馆陶组辫状河心滩储层的落淤层主要为泥质夹层和物性夹层,且在心滩头部落淤层发育很少或不发育,分布于心滩尾部的落淤层则呈小角度状产出,平均倾角为0.8°,分布于心滩翼部的落淤层的倾角较大,平均为4°;垂积体厚度一般为0.8～3.6 m,平均为1.7 m,具有横向变化较大的特点。

常年流水型砂质辫状河心滩坝内部落淤层展布样式探讨

利用露头和现代沉积资料,综合前人研究成果,分析认为常年流水型砂质辫状河落淤层的展布特征主要受心滩坝演化以及后期多次冲刷改造的影响,其中心滩坝演化对落淤层分布的影响最为重要。在此基础上,利用沉积学原理,重点从心滩坝演化的角度出发,通过单因素分析、多因素组合讨论了不同沉积作用条件下落淤层的保存及分布,建立了落淤层的3种总体分布样式,即近穹窿式、近水平式和单向倾斜式,并给出了地下表征的基本思路。这一研究可以为地下同一沉积模式的砂质辫状河储层内部落淤层的精细表征提供模式指导。

大港滩海地区地震沉积学研究

在井点少、井网不规则的滩海地区,基于井资料的研究方法对储集层研究精度低,难以满足油藏开发研究的需要。在大港埕海油田Ⅰ区开展地震沉积学研究,通过纵向与平面信息相互约束和标定,实现对辫状河心滩单砂层内部结构的细致刻画。对地震资料进行相位转换和地层切片处理,利用切片上的振幅特征对研究区心滩砂体平面分布进行解释,并通过不同深度的地层切片特征研究心滩演化过程。研究发现,研究区馆I1-1小层上部心滩单砂层可以划分为3次洪水期形成的心滩沉积。通过直井和水平井组的解剖研究,验证了地层切片揭示的沉积特征及演化规律,在此基础上建立了研究区沉积模式,对指导研究区水平井开发和无井区储集层沉积特征精细研究具有重要意义。