基于油气专项项目《美洲地区超重油与油砂有效开发关键技术》子任务大型油砂砂岩储层成因机制及非均质性评价研究(任务编号:2016ZX05031-002-001),对潮控河口湾储层砂坝成因与分布进行研究。潮控河口湾受河流和潮汐双重因素控制,储层发育特征及形成因素复杂,导致潮控河口湾勘探开发存在较大困难。本论文采用沉积数值模拟和沉积物理模拟实验的方法,对潮控河口湾储层进行模拟,揭示砂坝成因、规模、形态、空间分布,为地下河口湾储层预测奠定基础。通过对现代钱塘江河口地形、水文资料收集,确定沉积模拟的关键参数,将模拟结果进行解译获得砂坝空间分布,并与现代钱塘江河口沉积调查进行对比,确定沉积模拟方法适用性。在此基础上,通过设置不同水动力条件、底床坡度(水力坡度)、沉积物含量差异,分别进行单因素和多因素沉积数值模拟,观察不同部位水动力及底形变化,进而确定砂坝形成机理及其形成的主控因素。通过对沉积数值模拟结果的解译,确定砂坝形态、规模以及空间分布特征。获得砂坝发育最优的水动力条件、底床坡度和沉积物供给组合。以最优参数为基础,采用相似性理论,设计沉积物理模拟实验方案,进行沉积物理模拟,以进一步揭示砂坝成因和分布。研究结果表明:(1)潮控河口湾自河流入口到河口端由窄到宽河道形态决定了潮控河口湾各段水动力能量差异,从而导致各段砂坝发育类型差异,桐庐至澉浦段河道宽度较窄,主要受到河流水流的影响,水流在这段呈“S”形运动,因此容易发育点坝,澉浦至金山为bedload convergence段(BLC段),受河流水流和涨潮水流的改造,它们携带的推移质在此段沉积形成河流U-型坝,金山至海洋方向主要受到潮汐作用的影响,此段形成长条形砂坝和潮汐V-型坝。自陆地向海,钱塘江依次发育点坝、河流U-型坝、复合坝、条形坝和潮汐V-型坝。(2)涨退潮通道发育方位随着南北两侧水动力能量强度不对称性的转变而发生转变。沉积物在底床沉积,底床南北两侧糙度产生差异,造成河口两侧底床坡度改变,导致了水动力能量不对称性发生改变,各段发育砂坝类型差异明显。(3)受到单因素条件控制时,小水动力条件和中等水动力条件有利于河道内砂坝发育,砂坝发育速度快。大水动力条件时,沉积物被带入海洋方向,不利于砂坝发育,砂坝发育速度慢;底床坡度0.002°时砂坝整体为退积,0.003°砂坝整体为垂向加积和进积,0.004°砂坝整体为进积,底床坡度造成沉积过程差异;小沉积物含量下砂坝发育规模较小,随着沉积物含量的增加,砂坝叠置、拼接的现象更明显,砂坝规模变大,高程增加;受到双因素条件控制时,潮控河口湾砂坝成因控制因素由强到弱排序依次为:底床坡度对砂体发育具有主导作用,水动力条件对砂体发育的控制作用其次,最后是沉积物含量大小对砂坝发育的控制作用。(4)沉积物理模拟实验表明,砂坝的形成同样受到水动力条件、底床坡度和沉积物含量的控制。涨潮水道和退潮河道受到水动力条件影响显著;底床坡度在一定程度上导致了水动力能量的不对称性,涨潮时在涨潮水道一侧形成一个相当尖锐的钻石切割面,退潮时在退潮河道一侧形成另一个钻石切割面,两个钻石切割面会随着实验的进行而拼接、叠置起来;沉积物供给加速了潮控河口湾体系内水道生长和砂坝发育平衡,砂坝被侵蚀一侧水道凹岸随之形成,砂坝生长处形成水道凸岸,由于水流携带沉积物越过坝顶,使砂坝的高程增加。(5)沉积数值模拟和沉积物理模拟结合,得出在相近的潮控河口湾地貌形态下,其内部砂坝成因和分布位置也是相近的结果,水动力因素决定砂坝发育速度;底床坡度在一定程度上决定了沉积过程的差异,底床坡度越小,悬移质会被输移到河流远源端,遍布整个河道中沉积,控制着宏观非均质性。沉积物含量对砂坝发育的影响来自于沉积物能够使得潮控河口湾体系内部加速达到平衡态,同时主导着砂坝发育的高程、规模和时间年限。