TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ TRONG ĐÁ MÓNG GRANITOID MỎ HẢI SƯ ĐEN TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TỔNG HỢP TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN VÀ THUỘC TÍNH ĐỊA CHẤN

Mục đích nghiên cứu Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu đặc tính nứt nẻ của đá móng dựa trên tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan và tài liệu địa chấn, từ đó lựa chọn phương p

************************

NGUYỄN ANH ĐỨC

ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ TRONG ĐÁ MÓNG GRANITOID MỎ HẢI SƯ ĐEN TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TỔNG HỢP TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN VÀ THUỘC TÍNH ĐỊA CHẤN

Ngành: Kỹ thuật địa vật lý

Mã số: 62.52.05.02

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2015

khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người Hướng Dẫn Khoa Học:

- PGS TS Nguyễn Văn Phơn

- TS Nguyễn Huy Ngọc

-Phản biện 1: TS Hoàng Ngọc Đang – Tổng công ty Thăm dò

Khai thác Dầu khí (PVEP)

-Phản biện 2: TS Phan Từ Cơ – Hội Dầu khí Việt Nam

-Phản biện 3 : TS Nguyễn Thanh Tùng – Viện Dầu khí Việt Nam

Có thể tìm hiểu luận án tại:

Thư viện Quốc gia – Hà Nội Hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, dầu khí đã được tìm thấy ngày càng nhiều hơn trong các đá móng nứt nẻ khác nhau trên thế giới Tại Việt Nam nhiều mỏ dầu đã được phát hiện và khai thác trong móng granitoid nứt nẻ như các mỏ: Bạch Hổ, Rồng, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Sư Tử Nâu, Cá Ngừ Vàng, Rạng Đông, Phương Đông, Hải Sư Đen, Diamond, Ruby, Hổ Xám South, Thăng Long, Đông Đô, Đồi Mồi, Kình Ngư Trắng, Kình Ngư Trắng Nam, Kình Ngư Vàng Nam Tiềm năng dầu khí còn lại ở bể Cửu Long là rất lớn, trong khi đó mỏ lại nhỏ, hệ thống nứt nẻ phức tạp dẫn đến việc khoan thăm dò thẩm lượng và khai thác gặp nhiều rủi ro (ví dụ như Rạng Đông, Phương Đông, Cá Ngừ Vàng, Azurite, Hổ Xám và Hải Sư Đen) Có nhiều nguyên nhân mà trong đó nổi bật nhất là do khoan không vào các đới nứt nẻ tốt của mỏ gây thiệt hại kinh tế rất lớn Chính vì thế việc nghiên cứu để dự đoán hệ thống nứt nẻ là rất cần và cấp thiết Để góp phần giải quyết nhu cầu cấp thiết trên, NCS đã chọn đề tài luận án nghiên cứu sinh “Đặc điểm nứt nẻ trong đá móng granitoid mỏ Hải Sư Đen trên cơ sở phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK và thuộc tính địa chấn” Đây là một công trình nghiên cứu thực tiễn, có tính cấp thiết cao, sẽ đóng góp nhất định trong sản xuất và nghiên cứu và góp phần đảm bảo sản lượng dầu khí trong những năm tới

Để thực hiện đề tài luận án, NCS tập trung phân tích, đánh giá các công trình nghiên cứu hiện có, nêu ra các vấn đề còn tồn tại trong công tác nghiên cứu đặc điểm nứt nẻ của đá móng granitoid tại bể Cửu Long nói chung và mỏ Hải Sư Đen nói riêng nhằm định hướng cho các công việc sẽ giải quyết của luận án: lựa chọn các phương pháp hiện đại nghiên cứu đá chứa móng nứt nẻ và xây dựng mô hình độ rỗng nứt nẻ cho móng ở mỏ Hải Sư Đen

2 Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu đặc tính nứt nẻ của đá móng dựa trên tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan và tài liệu địa chấn, từ đó lựa chọn phương pháp và tiến hành xây dựng mô hình độ rỗng trong đá móng nứt nẻ của mỏ Hải Sư Đen – bể Cửu Long

3 Nhiệm vụ của luận án

Để đạt được mục đích đã nêu trên các nhiệm vụ cần được giải quyết bao gồm:

- Tìm hiểu tính chất của nứt nẻ trong đá móng granitoid, cơ chế hình thành và ảnh hưởng của chúng lên tài liệu ĐVLGK và địa chấn

- Tổ hợp tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan, địa chấn và quan sát thực địa

để làm sáng tỏ sự tồn tại của hệ thống nứt nẻ chứa dầu khí trong đá móng granitoid mỏ Hải Sư Đen

- Nghiên cứu áp dụng các phương pháp mô hình hóa nhằm tổ hợp và lựa chọn các thuộc tính địa chấn với kết quả phân tích tổng hợp tài liệu địa vật lý giếng khoan, đo kiểm tra khai thác (PLT), để xây dựng mô hình độ rỗng chứa dầu khí trong đá móng granitoid trong khu vực nghiên cứu

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và cơ sở tài liệu

Phạm vi nghiên cứu là vùng mỏ Hải Sư Đen thuộc Lô 15-2/01, nằm ở sườn Tây Bắc bể Cửu Long Đối tượng nghiên cứu chính là đá móng granitoid

Tài liệu dùng trong luận án bao gồm:

- Tài liệu địa chất bể Cửu Long

- Tài liệu địa chấn 3D xử lý bằng CBM (controlled beam migration) và APSDM (Anistropy pre stack depth migration) năm 2009 của mỏ Hải Sư Đen

- Tài liệu địa vật lý giếng khoan của 7 giếng: HSD-1X, HSD-2X/ST, HSD-3X, HSD-4X, HSD-5X, VD-1X, VD-2X, đo kiểm tra khai thác, thử vỉa tại khu vực mỏ Hải Sư Đen

- Các tài liệu nghiên cứu địa chất và kiến tạo lô 15-2/01

5 Nội dung nghiên cứu

Tổng hợp tài liệu địa chất, kiến tạo, địa vật lý và giếng khoan ở khu vực mỏ Hải

Sư Đen nhằm làm sáng tỏ các đặc điểm địa chất, địa vật lý, cơ chế hình thành và biến đổi của nứt nẻ trong móng mỏ Hải Sư Đen

Phân tích, minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan và mẫu lõi để xác định độ rỗng nứt nẻ trong đá móng của các giếng khoan khu vực mỏ Hải Sư Đen

Minh giải tài liệu địa chấn 3D và phân tích khả năng của các thuộc tính địa chấn trong dự báo nứt nẻ mỏ Hải Sư Đen

Ứng dụng các phần mềm hiện có (Petrel) để lựa chọn tổ hợp tối ưu các thuộc tính địa chấn trong xây dựng mô hình độ rỗng nứt nẻ cho đá móng granitoid

Nghiên cứu tích hợp các kết quả minh giải độ rỗng từ tài liệu giếng khoan và phân tích thuộc tính địa chấn kết hợp với các thông tin địa chất và kiến tạo trong vùng bằng phương pháp kết hợp các công cụ toán học: địa thống kê và mạng nơron

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phân tích tổng hợp tài liệu địa vật lý giếng khoan, đo kiểm tra khai thác, thử vỉa trong khu vực nghiên cứu để xác định đặc điểm của các hệ thống nứt nẻ, tính toán độ rỗng

- Phân tích tổ hợp tài liệu địa chấn ba chiều (thuộc tính địa chấn) với tài liệu địa vật lý giếng khoan để xác định sự phân bố và đặc tính của các đới nứt nẻ trong móng granitoid

- Xây dựng mô hình độ rỗng bằng cách kết hợp phương pháp mạng nơron nhân tạo ANN và thuật toán địa thống kê Co-Kriging

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học: Làm sáng tỏ khả năng, công nghệ và kỹ thuật áp dụng các

phương pháp minh giải địa chấn hiện đại (thuộc tính địa chấn) tích hợp với phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan và các tài liệu địa chất – kiến tạo khác để xây dựng được mô hình độ rỗng nứt nẻ trong đá móng granitoid

Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm phân bố các đới nứt nẻ và

xây dựng mô hình độ rỗng trong đá móng granitoid, từ đó giúp nâng cao hiệu quả khai thác dầu khí ở mỏ Hải Sư Đen Các kết quả nghiên cứu của luận án không chỉ cung cấp thông tin bổ sung phục vụ trực tiếp cho việc khai thác dầu khí ở mỏ Hải Sư

Đen, mà còn có thể ứng dụng để nghiên cứa cho các mỏ khai thác dầu khí trong đá móng nứt nẻ bể Cửu Long

8 Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Đá móng ở mỏ Hải Sư Đen là khối đá magma đa khoáng, bị xuyên

cắt bởi các đai mạch phun trài, tồn tại các đới nứt nẻ rất phức tạp Các đới nứt nẻ trong móng có những đặc điểm riêng biệt thể hiện qua tài liệu địa vật lý giếng khoan

và các thuộc tính địa chấn Với tài liệu địa chấn thu được từ công nghệ thu nổ và xử

lý hiện đại, lựa chọn các thuộc tính địa chấn cần thiết để tích hợp với tài liệu địa vật

lý giếng khoan, cho phép ta không những phát hiện, khoanh định các đới nứt nẻ trong đá móng granitoid mà còn dự đoán cả các đặc điểm của chúng như phương phát triển và hướng cắm

Luận điểm 2: Phép kết hợp giữa phương pháp mạng nơron nhân tạo (ANN) và

phương pháp địa thống kê (Co-Kriging) và khả năng tổ hợp có trọng số các thuộc tính địa chấn, kết quả minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan và các thông tin địa chất – kiến tạo có được trong vùng nghiên đã cho phép xây dựng được mô hình độ rỗng nứt nẻ trong đá móng granitoid mỏ Hải Sư Đen với độ chính xác và độ tin cậy cao

9 Những điểm mới của luận án

Mô hình độ rỗng nứt nẻ trong móng granitoid mỏ Hải Sư Đen đã được xây dựng bằng phương pháp mạng nơron nhân tạo và phương pháp địa thống kê Mô hình có

sự phù hợp tốt với kết quả khoan, minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan và thử vỉa Khẳng định khả năng và vai trò quan trọng của các thuộc tính địa chấn và tài liệu địa vật lý giếng khoan trong nghiên cứu các hệ thống nứt nẻ trong móng granitoid mỏ Hải Sư Đen và các khu vực khác có các đặc điểm địa chất dầu khí tương tự

10 Bố cục của luận án

Nội dung luận án bao gồm: phần mở đầu, 4 chương , kết luận và kiến nghị, danh sách tài liệu tham khảo và các công trình khoa học Toàn bộ luận án được trình bày trong 137 trang đánh máy khổ giấy A4, 132 hình vẽ, 4 biểu bảng và 32 tài liệu tham khảo

Chương 1 - ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - ĐỊA VẬT LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU TRONG KHUNG CẤU TRÚC BỂ CỬU LONG

Cấu tạo Hải Sư Đen thuộc lô 15-2/01 nằm ở sườn Tây Bắc bể Cửu Long, đây là bể trầm tích chứa dầu khí quan trọng nhất cho tới thời điểm hiện tại của Việt Nam Trong khu vực bể đã tiến hành khảo sát địa chấn 2D và 3D với khối lượng rất lớn, khoan tổng cộng hơn 500 giếng khoan thăm dò, thẩm lượng và khai thác, phát hiện

18 mỏ trong đó có 11 mỏ đang được khai thác (Bạch Hổ, Sư Tử Đen, Cá Ngừ Vàng, Rồng…) với tổng sản lượng khai thác cộng dồn đạt 344,8 triệu m3 dầu quy đổi tính đến thời điểm hiện tại Ngoài ra tại đây còn tồn tại rất nhiều các phát hiện và cấu tạo tiềm năng đang được tiến hành thẩm lượng và thăm dò

1.1 Vị trí địa lý

Bể Cửu Long nằm ngoài khơi thềm lục địa Nam Việt Nam và một phần đất liền thuộc khu vực cửa sông Cửu Long Bể có hình bầu dục, vồng ra về phía biển và nằm

dọc theo bờ biển Vũng Tàu - Bình Thuận, được giới hạn trong khung tọa độ địa lý từ

90 đến 110 vĩ Bắc và từ 106030’ đến 1090

kinh Đông Bể Cửu Long tiếp giáp với đất liền về phía Tây Bắc, ngăn cách với bể Nam Côn Sơn bởi đới nâng Côn Sơn, phía Tây Nam là đới nâng Khorat - Natuna và phía Đông Bắc là đới cắt trượt Tuy Hòa ngăn cách với bể Phú Khánh Bể có diện tích khoảng 36.000 km2

, bao gồm các lô: 01&02, 01&02/97, 15-1/01, 15-1/05, 15-2, 15-2/01; 16-1/03, 16-1, 16-2, 09-1, 09-2, 09-2/09, 09-3, 17 và một phần các lô: 127, 01&02/10, 25 và 31

1.2 Lịch sử tìm kiếm thăm dò

Quá trình tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí ở bể Cửu Long bắt đầu từ những năm trước 1975 với các hoạt động khảo sát, thăm dò khu vực Ở khu vực lô 15-2/01 nói chung và cấu tạo Hải Sư Đen đã có hai nhà thầu dầu khí JVPC (từ năm 1994) và Thăng Long JOC (từ 2005) lần lượt triển khai hoạt động tìm kiếm thăm dò Cho đến thời điểm hiện nay lịch sử tìm kiếm thăm dò ở bể Cửu Long có thể chia thành 4 giai đoạn:

 Giai đoạn trước năm 1975: là giai đoạn tạo nền tảng phát triển cho quá trình

tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí Thời kỳ này bắt đầu bằng khảo sát địa vật

lý mang tính chất khu vực như từ, trọng lực và địa chấn để phân chia các lô, chuẩn bị cho công tác đấu thầu và ký kết các hợp đồng dầu khí

 Giai đoạn 1975-1980: được đánh dấu bằng việc công ty địa vật lý CGG của

Pháp đã tiến hành khảo sát 1.210,9 km tuyến địa chấn 2D theo các con sông của đồng bằng sông Cửu Long và vùng ven biển Vũng Tàu-Côn Sơn, xác định được

sự tồn tại của bể Cửu Long với một lát cắt dày của trầm tích Đệ Tam Tiếp đó, măm 1978, công ty Geco của Nauy đã thu nổ 11.898,5 km tuyến địa chấn 2D trên các lô 09, 10, 16, 19, 20, 21 và làm chi tiết trên cấu tạo Bạch Hổ với mạng lưới tuyến 2x2km và 1x1km Riêng đối với lô 15, Công ty Deminex đã hợp đồng với Geco khảo sát 3.221,7 km tuyến địa chấn 2D với mạng lưới 3,5x3,5km trên

lô 15 và cấu tạo Cửu Long (nay là Rạng Đông) Căn cứ vào kết quả minh giải tài liệu địa chấn này Deminex đã khoan 4 giếng khoan tìm kiếm trên các cấu tạo triển vọng nhất là Trà Tân (15-A-1X), Sông Ba (15-B-1X), Cửu Long (15-C-1X)

và Đồng Nai (15-G-1X) Kết quả khoan đã cho thấy các giếng này đều gặp các biểu hiện dầu khí trong cát kết tuổi Mioxen sớm và Oligoxen, nhưng với dòng dầu yếu, không có ý nghĩa công nghiệp

 Giai đoạn 1980-1988: là giai đoạn mà công tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí ở

thềm lục địa Việt Nam triển khai rộng khắp, nhưng tập trung chủ yếu vào một đơn vị là xí nghiệp liên doanh dầu khí Việt-Xô Năm 1980 tàu nghiên cứu POISK đã tiến hành khảo sát 4.057 km tuyến địa chấn 2D điểm sâu chung, và 3.250 km tuyến từ, trọng lực và đã xây dựng được một số sơ đồ cấu tạo dị thường từ và trọng lực Bouguer Năm 1981 tàu nghiên cứu Iskatel đã tiến hành khảo sát địa vật lý với mạng lưới 2x2, 2-3x2-3 km địa chấn 2D MOB-OGT-48, trọng lực, từ ở phạm vi lô 09, 15 và 16 với tổng số 2.248 km Năm 1983-1984 tàu viện sĩ Gamburxev đã tiến hành khảo sát 4.000 km tuyến địa chấn 2D để nghiên cứu phần sâu nhất của bể Cửu Long Trong thời gian này xí nghiệp liên

doanh dầu khí Việt-Xô đã khoan 4 giếng trên các cấu tạo Bạch Hổ và Rồng: 1X, BH-3X, BH-4X, BH-5X và giếng khoan TĐ-1X trên cấu tạo Tam Đảo Trừ giếng khoan TĐ-1X, tất cả 4 giếng còn lại đều phát hiện vỉa dầu công nghiệp từ các vỉa cát kết Mioxen dưới và Oligoxen (BH-4X) Cuối giai đoạn 1980-1988 được đánh dấu bằng việc Vietsovpetro đã khai thác những tấn dầu đầu tiên từ hai đối tượng Mioxen, Oligoxen dưới của mỏ Bạch Hổ vào năm 1986 và phát hiện

R-ra dầu trong đá móng gR-ranite nứt nẻ vào tháng 9 năm 1988

 Giai đoạn 1988- ngày nay: là giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhất của công tác

tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ở bể Cửu Long Song song với đó là sự

ra đời của Luật Đầu tư nước ngoài và Luật Dầu khí, hàng loạt các công ty dầu nước ngoài đã ký hợp đồng phân chia sản phẩm hoặc cùng đầu tư vào các lô mở

và có triển vọng tại bể Cửu Long Khảo sát địa chấn 3D được tiến hành trên hầu hết các diện tích có triển vọng và trên tất cả các vùng mỏ đã phát hiện.Trong lĩnh vực xử lý tài liệu địa chấn 3D có những tiến bộ rõ rệt khi áp dụng quy trình xử lý dịch chuyển thời gian và độ sâu trước cộng (PreSTM, PreSDM) Tính đến cuối năm 2010 tại bể trầm tích Cửu Long đã phân ra 18 lô hợp đồng, khoan tổng cộng hơn 500 giếng khoan thăm dò, thẩm lượng và khai thác, phát hiện tổng cộng 18

mỏ trong đó có 11 mỏ đang được khai thác (Bạch Hổ, Sư Tử Đen, Cá Ngừ Vàng, Rồng…) với tổng sản lượng khai thác cộng dồn đạt khoảng 280 triệu tấn dầu quy đổi, cùng nhiều phát hiện và các cấu tạo triển vọng Tính đến thời điểm hiện tại, có tất cả hơn 58.000 km địa chấn 2D và hơn 15.000 km2 địa chấn 3D đã được thu nổ trên khu vực bể Cửu Long

1.3 Đặc điểm địa chất, kiến tạo

1.3.1 Lịch sử phát triển địa chất

Trên bình đồ kiến tạo khu vực hiện tại, bể Cửu Long nằm về phía nam của phần đông nam mảng Âu-Á Đây là bể trầm tích kiểu tách giãn (rift) phát triển miền vỏ lục địa có tuổi trước Đệ Tam bị thoái hóa mạnh trong thời kỳ Paleogen và chuyển sang chế độ rìa lục địa thụ động như ngày nay bắt đầu từ thời kỳ Neogen Lịch sử phát triển địa chất của bể có thể chia ra 3 thời kỳ: 1) Trước tạo rift (Pre-rift): thành tạo tầng móng trước Đệ Tam; 2) Đồng tạo rift (Syn-rift) trong Paleogen đến đầu Neogen thành tạo các trầm tích của tập F(?)/E, D, C và B1; 3) Sau tạo rift: từ Neogen đến hiện nay, thành tạo các trầm tích tập B2, B3 và A

1.3.2 Các pha biến dạng hình thành các đứt gãy, đới phá hủy trong móng khu vực Hải Sư Đen

Tương ứng với thời kỳ lịch sử phát triển kiến tạo, trong bể Cửu Long và vùng lân cận, xác định được các giai đoạn biến dạng chính từ Jura đến hiện này gồm 4 giai đoạn: (D1) Giai đoạn Jura sớm-giữa; (D2) Giai đoạn Jura muộn-Kreta; (D3) Giai đoạn Paleogen-Neogen sớm và (D4) từ Neogen đến hiện nay

Trong khu vực mỏ Hải Sư Đen, hoạt động kiến tạo gây nên các đứt gãy chủ yếu diễn ra trong giai đoạn (D3) Các pha tách giãn D3.1, D3.3 và D3.5 tạo nên các đứt gãy thuận, đồng trầm tích và các bán địa hào Các pha nén ép D3.2, D3.4 và D3.6 tạo nên các đứt gãy trượt bằng, các đứt gãy thuận, các đứt gãy nghịch và các thành

tạo trầm tích bị uốn nếp Hầu hết các đứt gãy hoạt động mạnh trong D3.4, D3.6 và các đứt gãy hoạt động từ trước trong D3.1 và D3.2 đều tái hoạt động lại trong các pha đứt gãy này.Trường ứng suất kiến tạo qua các giai đoạn trong khu vực này về cơ bản cũng xảy ra như ở bể Cửu Long ngoại trừ pha D3.4, có sự xoay trục nén ép từ phương tây bắc-đông nam sang phương kinh tuyến (bắc nam) ở khu vực HSĐ và phương vĩ tuyến (đông tây) ở khu vực cấu tạo Gió Đông Tác động vào móng mạnh nhất là trường ứng suất kiến tạo D3.2 có phương nén ép TB-ĐN tạo ra các hệ thống đứt gãy trượt bằng có đường phương theo phương kinh tuyến và vĩ tuyến, hệ thống đứt gãy nghịch đường phương theo phương đông bắc-tây nam Trong pha D3.4, trường ứng suất kiến tạo tại khu vực HSĐ có phương kinh tuyến, mang tính cục bộ

so với hướng chung của toàn bể là tây bắc-đông nam hình thành các hệ thống đứt gãy theo phương tây bắc-đông nam, kinh tuyến và vĩ tuyến

1.3.3 Cấu trúc địa chất khu vực

Bể Cửu Long tiếp giáp với đất liền về phía Tây Bắc, ngăn cách với bể Nam Côn Sơn

ở phía đông nam bằng đới nâng Côn Sơn, phía Tây Nam là đới nâng Khorat - Natuna và phía Đông Bắc là đới cắt trượt Tuy Hòa ngăn cách với bể Phú Khánh Bể Cửu Long được xem là bể trầm tích Kainozoi khép kín điển hình của Việt Nam Tuy nhiên, nếu tính theo đường đẳng dày trầm tích 1000m thì bể có xu hướng mở về phía đông bắc Theo tài liệu Địa chất và Tài Nguyên Dầu Khí Việt Nam, 2007 [15], bể Cửu Long được xác định là đơn vị cấu trúc bậc I Đơn vị cấu trúc bậc I này được chia thành các đơn vị cấu trúc bậc II bao gồm: 1) Trũng phân dị Bạc Liêu, 2) Trũng phân dị Cà Cối, 3) Đới nâng Cửu Long, 4) Đới nâng Phú Quý và 5) Trũng chính bể Cửu Long

1.3.4 Địa tầng khu vực nghiên cứu

Theo tài liệu khoan, địa tầng được mở ra của bể Cửu Long gồm đá móng cổ trước Kainozoi và trầm tích lớp phủ Kainozoi

1.3.5 Hệ thống dầu khí

1.3.5.1 Đặc điểm tầng sinh Bể Cửu Long tồn tại 2 tầng đá mẹ: trầm tích tuổi

Oligoxen và Mioxen sớm

1.3.5.2 Đặc điểm đá chứa Đá chứa Bể Cửu Long bao gồm: cát kết tuổi Mioxen,

Oligoxen và đá móng granitoid nứt nẻ trước Đệ Tam

1.3.5.3 Đặc điểm đá chắn

Đá chắn dầu khí ở bể Cửu Long được xem là những vỉa hoặc tập sét nằm trong khoảng địa tầng từ Mioxen tới Oligoxen, bao gồm 1 tầng chắn khu vực và 3 tầng chắn địa phương

1.3.5.4 Đặc điểm bẫy chứa Bẫy chứa dầu khí ở bể Cửu Long bao gồm: bẫy cấu

trúc, bẫy phi cấu tạo và bẫy hỗn hợp

1.3.5.5 Thời gian dịch chuyển dầu khí

- Tại đáy tập E (Oligoxen dưới), đá mẹ chủ yếu đang trong pha sinh dầu & khí condensat ngoại trừ phần nhỏ thuộc trũng Đông Bắc và trũng Tây Bạch Hổ (độ sâu vượt 5800m) Trong khi đó tại nóc tập D, C (Oligoxen trên) đá mẹ đang trong pha sinh dầu

ẩm Dầu khí di cư mạnh theo phương thẳng đứng qua các đứt gãy lớn tới tầng chứa phía trên hoặc dịch chuyển dọc tầng theo vỉa cát xen kẹp trong chính tầng đá mẹ hoặc theo các tập tiếp xúc trực tiếp với tầng sinh

- Bẫy được hình thành chủ yếu trong giai đoạn tạo rift và đầu giai đoạn sau rift

(Mioxen sớm), sớm hơn với giai đoạn sinh mạnh và di

cư chính của dầu, khí

Chương 2 – PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA ĐỘ RỖNG NỨT NẺ TRONG

ĐÁ MÓNG MỎ HẢI SƯ ĐEN

2.1 Tổng quan về đá móng nứt nẻ

Móng granitoid nứt nẻ là đối tượng chứa dầu đặc biệt trong bể Cửu Long nói chung

và của cấu tạo Hải Sư Đen nói riêng Bản thân đá granitoid không có độ rỗng nguyên sinh, và không có độ thấm Các quá trình địa chất trong và sau tạo đá hình thành các nứt nẻ, hang hốc, vi rãnh rửa lũa và đặc biệt là các nứt nẻ mở đã tạo độ rỗng và độ thấm thứ sinh hình thành nên "tầng chứa móng granit nứt nẻ" với độ rỗng trung bình 1-3%, độ thấm lên tới hàng nghìn mD tại các đới nứt nẻ tốt

2.1.1 Hiện trạng và phương pháp nghiên cứu đá móng nứt nẻ

Hiện trạng: dầu khí trong đá móng nứt nẻ đã được phát hiện trong những năm

đầu của thế kỷ 20 Cho đến nay, dầu khí đã được phát hiện ở hơn 30 nước trên thế giới tại hầu hết các châu lục và trong hầu hết các loại đá móng, từ những đá trẻ granite tuổi Mezozoi (tại bồn trũng Cửu Long hoặc các khu vực khác thuộc đông nam Châu Á) cho đến những trầm tích biến chất tiền Cambri (một số mỏ thuộc Trung Đông như Azura, Libi) hay trong những đá cổ nhất tuổi Proterozoi (ở khu vực Đông Xibieri) Một số ví dụ điển hình của dầu khí được tìm thấy trong đá móng có thể kể đến như: bể trầm tích ở Argentina (Cuyo và Neuquen), bể trầm tích ở Yemen (DNO lô 43, Nexen lô 14, Total lô 10, ONV lô S2), bể trầm tích ở Việt Nam (Cửu Long) Dầu khí được phát hiện trong đá móng, ở các loại đá từ trầm tích biến chất mức độ thấp cho đến các trầm tích biến chất mức độ cao hay trong các loại đá magma Tính chất cho dòng trong các nhóm đá móng khác nhau cũng khác nhau, trong đó khả năng cho dòng lớn nhất là đối tượng đá móng granitoid nứt nẻ Một số

mỏ điển hình của nhóm đá móng granitoid trên thế giới có thể kể đến như: đá móng granitoid có tuổi Mezozoi thuộc mỏ Kora của New Zealand

Tại Việt Nam, các mỏ lớn trong đối tượng đá móng garnitoid nứt nẻ có thể kể đến như: đá móng granitoid trước Đệ Tam tại các mỏ Bạch Hổ, Rồng, Sư Tử Đen,

Sư Tử Trắng, Sư Tử Vàng, Hải Sư Đen, Cá Ngừ Vàng, Phương Đông, Rạng Đông Dầu chứa trong đá móng lớn nhất thuộc về bể Cửu Long, tiềm năng ước tính 6.400 triệu thùng Cho đến nay đã phát hiện 25 cấu tạo trong tổng số 42 cấu tạo được khoan thăm dò đến đối tượng móng, trong đó 16 cấu tạo được đưa vào phát triển

Các phương pháp nghiên cứu: việc nghiên cứu đá móng ở Việt Nam mới chỉ

ở mức độ nghiên cứu sự hình thành nứt nẻ, dự đoán sự tồn tại của các đới nứt nẻ, đặc tính thấm chứa và các nguyên nhân ảnh hưởng đến khả năng thấm chứa của đá móng nứt nẻ Công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí trong đá móng nứt nẻ hiện nay vẫn gặp nhiều khó khăn trong việc minh giải, dự đoán sự phân bố và đặc

tính chấm chứa của các đới nứt nẻ Mặc dù dầu khí trong đá móng là rất tiềm năng, nhưng việc tìm kiếm, phân tích, đánh giá trữ lượng thu hồi của các mỏ này lại rất khó khăn do tính chất phức tạp của đá móng Có một số trường hợp mặc dù ban đầu

mỏ cho sản lượng rất cao, nhưng lại giảm xuống rất nhanh Nguyên nhân là do chưa phân tích, đánh giá, và nắm bắt được hệ thống độ rỗng, tính chất lưu thông của dầu

Vì vậy việc xây dựng mô hình độ rỗng cho đá móng nứt nẻ là rất cần thiết trong việc đánh giá tiềm năng cũng như trữ lượng của các mỏ dạng này

Việc xây dựng mô hình độ rỗng trong đá móng hiện nay có 3 phương pháp chính đó là phương pháp Halo, phương pháp DFN (Discrete Fracture Network), phương pháp ANN (Artificial Neural Network) đang được ứng dụng Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau Bên cạnh đó, việc chọn lựa phương pháp cho việc xây dựng mô hình còn bị khống chế bởi chất lượng và số lượng của số liệu đầu vào

2.1.2 Cơ chế hình thành nứt nẻ trong đá móng granitoid

Các nứt nẻ hình thành trong đá cứng có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau, hay tổng hợp của một số nguyên nhân nào đó Các nguyên nhân chính bao gồm: sự đông nguội và co rút thể tích của khối magma, quá trình phá hủy do kiến tạo, hoạt động nhiệt dịch, quá trình phong hóa, mối quan hệ giữa tuổi của nứt nẻ và thời gian sinh dầu khí

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chứa của đá móng nứt nẻ

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thấm chứa của đá móng bao gồm thành phần thạch học - khoáng vật, các biến đổi nhiệt dịch, hoạt động kiến tạo và độ sâu, hoạt động magma trẻ (volcanic activity), mối quan hệ giữa quá trình hình thành nứt

nẻ và dịch chuyển dầu khí Những yếu tố này đã tác động tương hỗ quyết định đến chất lượng tầng chứa mà trong đó quá trình phá vỡ kiến tạo chính là nguyên nhân quan trọng nhất

2.2 Đặc điểm địa chất - kiến tạo tầng chứa granitoid ở cấu tạo Hải Sư Đen 2.2.1 Đặc điểm hình thái cấu trúc móng

Nóc móng trước Kainozoi của cấu tạo Hải Sư Đen là một cấu trúc nâng có đường khép kín 4100m, kéo dài theo phương đông bắc-tây nam với chiều dài khoảng 16km, chiều rộng khoảng 5,3km, mở rộng về phía tây bắc, nam, đông nam

và thu hẹp dần lại về phía đông bắc Khối nâng móng bị chia cắt bởi các đứt gãy có phương á vĩ tuyến, tây bắc - đông nam và đông bắc - tây nam Tại khu vực phía Tây Nam, bề mặt nóc móng nằm thấp hơn phần còn lại và được tách biệt bởi hệ thống đứt gãy phương á vĩ tuyến Phủ trên móng trước Kainozoi ở khu vực này là các trầm tích có tuổi từ Oligoxen (tập E) đến Đệ Tứ (tập A)

2.2.2 Thành phần thạch học

Tham gia vào cấu trúc địa chất cấu tạo Hải Sư Đen bao gồm các đá móng granitoid tuổi Mesozoi muộn và lớp phủ trầm tích, trầm tích-phun trào Cenozoi (gồm các tập địa chấn E, D, C, BI, BII, BIII & A) Theo kết quả phân tích thạch học các mẫu lấy từ 8 giếng khoan cho thấy các đá granitoid trong móng Hải Sư Đen chủ

yếu là monzogranite và granodiorite Ngoài ra còn gặp các đai mạch trung tính xuyên cắt qua đá móng

2.2.3 Hệ thống đứt gãy

Kết quả minh giải tài liệu địa chấn cho thấy trong móng của cấu tạo Hải Sư Đen tồn tại 03 hệ thống đứt gãy chính được phân chia theo đường phương và loại đứt gãy, bao gồm hệ thống đường phương Đông Bắc – Tây Nam; vĩ tuyến và á vĩ tuyến (Đông – Tây); và hệ thống đường phương Tây Bắc - Đông Nam

2.3 Các phương pháp nghiên cứu đặc điểm nứt nẻ trong đá móng

Có nhiều phương pháp nghiên cứu đặc điểm và tiếp cận xây dựng mô hình độ rỗng đá chứa nứt nẻ khác nhau Trong nghiên cứu này, NCS sử dụng một số phương pháp cổ điển kết hợp với hiện đại như phương pháp địa chất, phương pháp địa vật lý giếng khoan, phương pháp địa chấn và các phương pháp toán học: mạng nơron nhân tạo (ANN) và phương pháp địa thống kê (Co-Kriging)

2.3.1 Các phương pháp địa chất: Phương pháp địa chất nghiên cứu nứt nẻ bao

gồm nghiên cứu mẫu lõi, đo vẽ trên thực địa và ảnh hàng không/vệ tinh

2.3.2 Các phương pháp Địa Vật Lý Giếng Khoan: các phương pháp địa vật lý

giếng khoan bao gồm phương pháp gamma tự nhiên và phổ gamma tự nhiên, các phương pháp xác định độ rỗng từ phương pháp âm (sonic log), phương pháp neutron (Neutron log) và các phương pháp quét hình ảnh thành giếng khoan (FMI

và Sonic Scanner)

2.3.3 Các phương pháp Địa chấn: tại mỏ Hải Sư Đen các tài liệu địa chấn ba

chiều đã được thu nổ và xử lý bằng những công nghệ hiện đại bao gồm: cáp thu dài (6000m), bội cộng lớn (80), chiều sâu đặt nguồn và cáp thích hợp để nâng cao tần số thấp của tín hiệu, mật độ thu nổ lớn (6.25 x 18.75m), và xử lý bằng dịch chuyển bất đẳng hướng chiều sâu trước cộng bằng cả hai phương pháp Kirchhoff và chùm tia (3D Kirchhoff APSDM và 3D CBM) nên phản xạ từ các đới nứt nẻ sinh kèm với đứt gãy trong móng được thể hiện khá rõ Tuy nhiên do khả năng chống nhiễu cao

và các đới nứt nẻ trong móng được đặc trưng bởi độ cứng âm học (AI) thấp, tài liệu địa chấn đã được xử lý thêm bằng giải ngược địa chấn tương đối sau cộng (Post-stack inversion) trước khi nghiên cứu thuộc tính địa chấn ở khu vực mỏ Hải Sư Đen nhằm nâng cao tính chính xác và độ tin tưởng của tài liệu đầu vào [26] Các thuộc tính địa chấn có thể dùng để nghiên cứu nứt nẻ trong nghiên cứu này bao gồm: thuộc tính trở kháng âm tương đối (Relative Acoustic Impedance), thuộc tính biên ngoài (Envelope), thuộc tính biến đổi (Variance), thuộc tính Sweetness, thuộc tính cường độ phản xạ (Reflection Intensity), thuộc tính côsin của pha (Cosine of Phase), thuộc tính biển đổi độ lớn gradient (Gradient Magnitude), thuộc tính biên độ trung bình bình phương (RMS), thuộc tính theo dấu vết (Ant tracking)

2.3.4 Các phương pháp toán học để tổ hợp số liệu

Phương pháp mạng nơ-ron (ANN): Mạng nơ-ron được ứng dụng trong phân

tích và minh giải tài liệu địa chất-địa vật lý; phân tích và đánh giá rủi ro; xây dựng cơ sở dữ liệu, với mục đích nhằm: (i) giảm tối đa rủi ro trong tìm kiếm, thăm dò dầu khí, (ii) giảm thiểu chi phí trong tìm kiếm, thăm dò và khai thác

(iii) nâng cao hệ số thu hồi dầu và kéo dài tuổi thọ cho giếng khai thác Các ứng dụng của mạng nơ-ron trong lĩnh vực dầu khí chủ yếu là trong xử lý, minh

giải tài liệu địa chấn và địa vật lý giếng khoan

Phương pháp địa thống kê (Kriging và Co-Kriging): Kriging là 1 phương

pháp thống kê dùng để dự đoán/nội suy giá trị của các biến địa phương từ các giá trị mẫu Phép thống kê này là 1 hàm phi tuyến trung bình trọng số của các giá trị đã biết Trong ngành công nghiệp dầu khí thường có ít tài liệu cứng – hard data, là những tài liệu chính xác và tin tưởng được xác định trực tiếp từ giếng khoan, các tài liệu giếng khoan này thường ở cách xa nhau, nên việc nội suy giữa chúng có thể không chính xác Tuy nhiên lại có khá nhiều tài liệu mềm – soft data, là các tài liệu không xác định trực tiếp từ giếng khoan (phần lớn là từ tài liệu địa chấn và các tài liệu địa chấn khác) Co-Kriging tận dụng

cả 2 loại tài liệu này trong phương pháp thống kê

2.4 Phương pháp, quy trình xây dựng mô hình độ rỗng nứt nẻ trong đá móng

mỏ HSĐ

2.4.1 Cơ sở dữ liệu: Tài liệu sử dụng trong nghiên cứu và xây dựng mô hình độ

rỗng móng nứt nẻ mỏ Hải Sư Đen bao gồm: báo cáo nghiên cứu địa chất; tài liệu log, mẫu lõi, FMI, DST của các giếng HSD-1X, HSD-2X/ST, HSD-3X, HSD-4X, HSD-5XP, VD-1X và VD-2X; các cube địa chấn PSTM 2007, Kirchhoff APSDM

2009, CBM APSDM 2009, cube giải ngược địa chấn (AI inversion)

Chương 3 - ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ TRONG ĐÁ MÓNG GRANITOID MỎ HẢI SƯ ĐEN THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ

3.1 Đặc điểm nứt nẻ theo tài liệu Địa vật lý giếng khoan

"Tầng chứa móng granitoid nứt nẻ" ở khu vực mỏ Hải Sư Đen có thành phần thạch học bao gồm đá granodiorite, granite, monzogranite Đôi khi gặp các đá xâm nhập trẻ dạng đai mạch xuyên cắt, lấp đầy khoảng rỗng và các khe nứt trong móng Hoạt động biến đổi hậu magma cũng hình thành các khoáng vật thứ sinh trám đầy khe nứt, ảnh hưởng đến khả năng thấm chứa của đá móng Thông thường, phân biệt thành phần thạch học của đá móng trên tài liệu địa vật lý giếng khoan và trên tài liệu

địa chấn là một việc khó Tuy nhiên, trong một số trường hợp, với chất lượng tài liệu được xử lý tốt, sự khác biệt về thành phần khoáng vật, thành phần hóa học cũng được phản ánh trên các đường cong địa vật lý giếng khoan

Hình 3.1: Đặc trưng đường cong Địa vật lý giếng khoan đối với các loại đá

và khoáng vật khác nhau

Bảng 3.1 Nhận biết các đới nứt nẻ và đá mạch trẻ thông qua đặc tính các đường

cong địa vật lý giếng khoan

Trên cơ sở thống kê kết quả nghiên cứu trong móng của các giếng khoan trong móng

ở khu vực bể Cửu Long, đặc trưng về tính chất vật lý của các nhóm đá khác nhau của tầng móng bể Cửu Long và các đới nứt nẻ mở được trình bày như sau: