Đá sinh vật cháy

Phân loại chất lượng đá chứa dầu khí của Khanhin A... Trầm tích học[r]

ĐÁ TRẦM TÍCH 219

Bàng 3 Một số trầm tích m angan ờ Việt Nam.

N g u ồ n g ố c Hệ tầ n g K h u v ự c D ạng h ìn h trầ m

tíc h K h o á n g vậ t

Mn (%)

Fe (%)

S i0 2 (%)

Hà Giang

Dạng vỉa thấu kính xen kẹp đả vôi - silit

Trầm tích

Pia Phương

(S 2 -D ,pp )

Dạng vỉa thấu kính ổ xen đả vôi silit và lục nguyên

Pyrolusit Psilom elan Hydrogoethit Goethit, Jacobsit

T ốc Tát

(D 3 tt) Cao Bằng

Dạng vỉa xen kẹp vôi silit

Pyrolusit Psilom elan Braunit

M anganit

R hodochrosit Rhodonit

13-17 1 - 1 0

(P: 0,03-1,64) 3-20

Cát Đằng (D 3 frcd)

Hà Tĩnh, Quảng Bình

Dạng ổ thấu kính xen đá vôi lục nguyên

> 2 0

Dạng vỉa thấu kính, ổ nằm trên

đá vôi Bắc Sơn (C-P)

Tát ở h u yện Trà Lĩnh, Trùng K hánh) các thân

q uặn g th ư ờ n g có d ạn g thấu kính, d ạ n g vỉa nằm

trong trầm tích silit, trầm tích v ô i chứa n h iều gai

Bọt biển H àm lư ợ n g m a n g a n trong q u ặn g thay đ ổi

trong k h oản g 35-50%.

N goài ra, ờ m ột s ố nơi n h ư Yên C ư (Vinh), làng

Khao (N g h ệ An), N iệm San (Hải Phòng) cũ n g gặp

vài thân q uặn g m angan ở d ạn g via m ỏ n g nằm trong

trầm tích silit sét Hàm lượng mangan không cao,

thay đ ổi trong k h oản g 10-25% [Bảng 3].

Tài liệu tham khảo Trần Nghi, 2013 Trầm tích học NXB Đại học Quốc gia Hà Nội

471 tr Hà Nội.

ýỈ 0 rBMH 6 HK 0 B H., 1976 rieTporpaỘMH oca 4 ơMHbix riopoA.

H aym ioe uỏdameAbcmeo 400 c rp AeHHHrọãA- PyxMH A B , 1969 OcHOBbi /ìMTCMorMii VocỉeomexuMÌam.

850 c r p MocKBa.

M tt/ibH ep r B , 1968 neTporpacỊíMH ocaAOMHbix n o p o /v T o m

II Heờpa u.ũ)ameAbcmổ0. 574 c r p MocKBa.

Đá sinh vật cháy

Trần N ghi Khoa Đ ịa chất,

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đ H Q G H N ).

Giới thiệu

Đá sinh vật cháy là đá trầm tích n guồn gốc sinh

vật, có thê đ ốt cháy được Đ ó là m ột loại đá đặc biệt,

v ì k h ôn g phải là sản phẩm phá h ủ y của m ột loại đá

nào đó, cũ n g k hôn g phải phân ly từ d u n g d ịch thật

hay d o sự n g ư n g keo, m à là sản p hẩm của sinh vật

(đ ộ n g vật và thực vật) đã bị biến đ ổi thành vật chất

hoàn toàn m ới Xuất phát từ đặc đ iểm đó M s

S vetsov (1968) đã tách các loại đá cháy đư ợc thành

m ột n hóm đ ộc lập, gọi là n hóm có n gu ồn g ốc q uan g

hợp Sự phát triển của sinh vật, đ ặc biệt là thực vật,

và giai đ oạn đẩu của sự thành tạo các loại trầm tích

này đ ều liên quan vớ i nước, k hôn g khí và chịu sự tác

d ụ n g của n ăng lư ợ n g Mặt Trời.

Đá phiến cháy

Đ á p h iến cháy là loại đá sét hoặc sét vôi, phân lớp m ỏng, m àu xám , xám đ en chứa 20-60% vật chất hữu cơ, có th ế tách ra d ễ d àng thành tấm m ỏng Thành phẩn của đá p hiến cháy gồm 2 phẩn: 2) Vật chất vô cơ, chiếm 40-80%, chủ yếu là sét, m ảnh v ụ n

cơ h ọc (bột), siỉica, carbonat, sulfur sắt, v.v 2) Vật châ't hữu cơ - phần cháy được, chiếm 20 - 60%.

Thành phần hừu cơ của đá phiến cháy chủ yếu là

tảo, sinh vật trôi nối bị biến đối, thối rữa trong m ôi

trường thiếu oxy, d ư ới tác d ụ n g của v i khuẩn kỵ khí

Sản phẩm phân h ủy cu ối cù n g là vật chất keo, g iố n g

n h ư bùn thối Vì thế, có thê g ọi đá phiến cháy là than

bùn thối có đ ộ tro cao C húng bắt lửa và cháy d ễ

d àng, có m ùi khét cao su.

Đá phiến cháy có thê thành tạo ở hổ n ư ớc n gọt

v ũ n g vịnh hoặc ở biến Vì có đ ộ tro cao, n ên không

th ể sử d ụ n g trực tiếp làm nhiên liệu m à thường

d ù n g đê ch ư n g cất dầu mỏ.

Ở N ga, đá p hiến cháy nổi tiếng gặp trong các bê

trầm tích Paleozoi và Jura thượng Ở nư ớc ta, hiện

n a y mới tìm thấy n h ữ n g lớp m ỏn g (bề d ày nhỏ hơn

lm ) đá phiến cháy trong trầm tích N e o g e n vù n g

Đ ổ n g H o (Q uảng N inh) N goài ra, gặp đá p hiến sét

đ en chứa bitum tuối Jura m u ộn ờ bổn Đà Lạt; đá vôi

đ en chứa bitum tuổi D evon sớm ở Khao Lộc (Hà

Giang), tuối D ev o n m u ộn - Carbon sớm (D3-C1) ở

đ ả o Cát Bà.

Than bùn thối

C ũng như đá phiến cháy, vật chất hữu cơ tạo nên

than bùn thối chủ yếu là thực vật bậc thâ'p, sinh vật

trôi nổi và có th ể lẫn cả di tích thực vật bậc cao Khác

v ớ i đá phiến cháy, than bùn thối có đ ộ tro thâp hơn

Vật chất vô cơ lẫn trong than bùn thối chủ y ếu là sét,

carbonat, m ảnh vụ n cơ học, v.v N hìn bên ngoài,

than bùn thối thư ờn g có m àu xám đen, ánh m ờ hoặc

ánh sáp, vết vạch m àu vàn g đ ến nâu, đ en nâu, vết vờ

nhẵn, v ỏ sò, cấu tạo đ ổ n g nhât, hầu n h ư k hôn g có

k he nứt nội sinh (loại khe nứt phát sinh trong quá

trình co rút thê tích), rắn chắc n hư n g nhẹ (tý trọng

khoảng 1,2).

Theo thành phẩn và m ức đ ộ biến đổi, có th ể chia

than bủn thối ra các loại sau đây.

- Than tảo (bogh ead ) thành phẩn chủ yếu là tảo,

có thế lẫn m ột ít thành phẩn của thực vật bậc cao

(chât gỗ, bị keo hóa, chât nhựa, bào tử).

- Than n ến (kennel) thành phẩn chủ yếu là các

b ào tử.

- Bùn keo thối (saprocol) là loại than bùn thối,

n h u n g thành phần thực vật hầu n h ư đà bị phân hủy

h oàn toàn, biến thành vật chất k eo đ ổ n g nhất.

Trong than biến châ't thấp, nhừng di tích thực vật

trong than bùn thôi thường còn bảo tổn tốt, d ễ dàng

xác định dưới kính hiến vi N hư n g nếu than bị biến

chất cao (giai đoạn anthracit) thì khó lòng phân biệt

với than m ùn (humit) Trong trường hợp này, dâu

h iệu nhặn biết chủ yếu là dựa vào những chi sô' hóa

học Đặc trưng của than bùn thối là lượng chất bốc của

khối cháy khá cao: 66 - 93%, hydro: 7 - 10%, tỷ s ố

C /H <8

Trong tự n hiên, than b ùn thôi ít khi tạo thành

n h ữ n g vỉa dày đ ộc lập; th ư ờ n g có d ạn g thâu kính,

lớp m ỏn g, nằm xen trong các lớ p than m ùn cây,

cũ n g có khi nằm trong trầm tích sét C h ú n g th ư ờ n g

đ ư ợ c thành tạo trong các đ ầm lầy ven biển, tam giác châu, v ũ n g vịn h, ít khi th ấy trong hổ lụ c địa bị đầm lẩy hóa.

Than bùn thối d ễ đốt cháy và khi cháy có m ùi khét cao su, có th ế sử d ụn g trực tiếp trong côn g n ghiệp hóa học đ ế c h ế biến các sản phẩm khí, dầu mỏ.

Than mùn cây Thành phần thạch học

C ũng n h ư các loại đá trầm tích khác, than m ùn cây có thành phần phứ c tạp, k hôn g đ ổ n g nhâ't, có

n h ừ n g hợp phẩn có th ế nhận biết đ ư ợ c bằng m ắt thường, n h ư n g có hợp phẩn chỉ nhận biết đ ư ợ c d ư ớ i kính hiển vi T ùy theo n gu ồn gố c và quá trình phân hủy, có th ể chia thành phần hữu cơ của than m ùn cây thành n h ữ n g vi phẩn T heo d ự án của H ội n gh ị Thạch h ọc than Q u ốc t ế ở L ièges (Bi) năm 1955, thành phần hừu cơ của than m ùn cây đ ư ợc chia thành 3 n hóm gồ m n h ừ n g vi phẩn n h ư sau.

N h ó m v itrin it

N h ó m vitrinit là sản phấm biến đổi của thực vật bậc cao (chú yếu là chât gỗ) trong đ iều kiện đầm lầy

có c h ế đ ộ n ư ớc đầy đủ, m ôi trường khử, vật chất thực vật ch u yên thành chất k eo (quá trình k eo hóa) Tùy theo m ức đ ộ bảo tổn kiến trúc t ế bào thực vật, vitrinit đư ợc phân thành 2 h ợp phẩn.

- C olinit là p hẩn th ự c vật p h ân h ủ y h oàn toàn,

ch u y ển thành vật chất đ ổ n g nhất T rong than,

co lin it th ư ờ n g đ ó n g vai trò gắn kết các y ế u t ố có

h ìn h khác, đ ôi khi cũ n g tạo thành n h ữ n g th ể d ạn g thâu kính, lớ p m ỏ n g ch iều d à y vài m ilim et tới vài cen tim et N h ìn b ên n goài, co lin it là loại than kính, ánh đ ổ n g nhất, giòn , v ết v ỡ nhẵn , v ò sò và th ư ờ n g

có k he n ứ t th ẳn g g ó c vớ i m ặt lớ p (khe n ứ t n ộ i sinh)

xu ất h iện d o sự co rút th ể tích tron g quá trình

h óa than.

- Telinit là n h ữ n g phần thực vật ít n h iều còn bảo

tổn kiến trúc t ế bào, đ ôi khi còn biếu h iện rõ câu tạo các v ò n g tăng trường h àng năm

N h ó m in e rtin it

N h óm inertinit gồm các v i phần fusinit, micrinit, sclerotinit, ch ú ng là n h ữ n g phần thực vật (chu yếu là gỗ) bị biến đ ổi trong đ iều kiện đầm lẩy khô cạn, môi trường oxy hóa.

D ư ới kính h iển vi, trong ánh sán g xu yên qua, fusinit k h ôn g thấu quang, đ ôi khi còn bảo tổn tốt cấu trúc t ế bào của m ô gỗ N h ìn bên ngoài, íu sin it là loại than có ánh tơ, nhẹ, xốp, gây bấn tay, giốn g như than củi Trong tự nhiên, íusinit ít khi tạo thành lớp dày mà chi là những thấu kính, lớp m ỏng, chiểu dày vài

m ilim et xen kẽ với các loại than khác.

ĐÁ TRẦM TÍCH 221

N h ó m e x in it

N h óm exinit (còn g ọi là liptinit) gồm n hừ n g

thành phẩn v ừ n g bển của thực vật n h ư chất sừng,

chất nhựa, vò cây, V V Trong than, n hữ n g chât này

là n h ữ n g yếu tố có hình đ ư ợ c gắn kết bằng châ't

colinit Tùy theo n gu ồn gốc, có th ể chia ra các vi

phần n h ư sau.

- C utinit có n gu ồn gố c từ chất sừ n g bảo v ệ lá cây

hay m ẩm cây Trong than, cutinit là n h ữ n g sợi m ảnh,

dày k hôn g quá 0,02m m , m ột bên có d ạng răng cưa.

- Sporinit có n gu ồn gốc từ bào tử, phấn hoa D ưới

kính h iến v i ch ú ng là n h ữ n g vảy, hạt nhỏ kích thước

< 0,1 m m (vi bào tử), có khi tới 2 - 3m m (đại bào tử).

- Resinit có n guồn gốc tử chất nhựa cây, dưới kính

hiên v i là những th ể tròn, trái xoan hoặc m éo m ó kích

thước tử 0,1 đ ến 1 - 2m m , phân tán trong nền colinit

hoặc lâp đẩy các t ế bào gỗ hoặc các khe nứt.

- Suberinit có n gu ồn gố c từ chât v ỏ cây, d ư ới kính

hiến v i thường có cấu tạo m ạng lưới.

T ùy theo m ứ c đ ộ b iến chất của than, các v i phẩn

đó đ ư ợ c phân biệt theo đ ộ thấu quang, m àu sắc,

chiết suất (trong ánh sán g xu y ên qua), độ nối, độ

phản quang, tính dị h ư ớ n g (trong ánh sáng phản xạ).

Đ ố i vớ i than biến chất thấp, phẩn lớn các v i phẩn

hừu cơ của than còn th ế h iện rõ và có đ ộ thâu quang

tốt (vitrinit - màu đ ò nâu, exinit - m àu vàn g rơm,

inertinit - k hôn g thầu quang) Đ ối với than biến chât

cao thì hầu n h ư không thâu quang và chỉ nhận biết

được qua việc nghiên cứu bằng ánh sáng phản xạ.

Thành phần hóa học

V ề hóa học, than là m ột châ't cao phân tử, trong

cấu tạo gồm 2 phẩn - nhân và nhánh bên N hân là

n h ữ n g n gu yên tử carbon trùng hợp theo kiểu ô

m ạng cùa graphit, đ ó là phẩn v ữ n g bền N hánh bên

g ồm n h ừ n g n g u y ên tử hay h ợp chất vớ i oxy có m ối

liên kết thủ y phân và d ễ tách khỏi phẩn nhân trong

quá trình b iến chất.

Thành phẩn hóa h ọc của than chủ yếu là carbon,

h ydro, nitrogen, oxy H àm lư ợn g các n gu yên tố đ ó

phụ thu ộc v à o thành phần vật chât và m ức đ ộ biến

chât của than.

N h ìn chung, than giàu vật chất nhóm exinit thì

hàm lư ợ n g N , o cao Than b iến chât từ thấp đ ến cao

thì hàm lư ợn g carbon tăng, n h ư n g hàm lượng

n itrogen, oxy, h ydro đ ều giảm Tý s ố C /H > 8.

N g o à i ra, trong than còn chứa các n gu yên tố s , p,

Si, Fe, Ca, N a, K, Ge, .

Than đá

Than đá m àu xám đ en đ ến đen, ánh m ờ đ ến ánh

th ủ y tinh, khác với than nâu, trong thành phẩn của

than đá hầu n h ư k h ôn g còn acid m ùn cây Tùy theo

m ứ c đ ộ biến châ't tăng dần, có th ể phân than đá

thành các loại - than lửa dài, than khí, than mờ, than

lu yện cốc, than kết dính, than gầy M ỗi loại than có các trị SỐ đặc trưng - đ ộ ẩm (W, %), chất bốc (Vcb,

%), nhiệt lư ợn g (Q), chiểu dài lớp d ẻo (Y, m m), khá

n ăng phản xạ (10R, %).

Đá sinh và chứa dầu khí

Đá sinh dằu khí

Đ ịn h n g h ĩa

Đ á sinh dầu khí là n hừ n g loại đá hạt m ịn như đá sét, đá sét vôi, đá silica; giàu vật châ't hừu cơ tại sinh,

có khả năng sinh dầu - khí.

M ô i trư ờ n g th à n h tạo đá s in h d ầ u k h í

- M ôi trường đầm lẩy tạo than ven b iển - thuận

lợi cho phát triển các thảm rừng ngập mặn, n gu yên liệu cơ bản đ ế tạo các m ỏ khí đốt.

- M ôi trường v ũ n g vịnh cửa sô n g thuận lợi phát triển trầm tích bùn giàu vật chất hửu cơ bậc thâp tạo dầu Sau khi thành đá, bùn hừu cơ biến thành đá argilỉt tạo dầu.

- M ôi trường v ũ n g vịn h nửa kín, c h ế đ ộ khừ yếu

và trung tính, đ ộ pH > 9 thuận lợi cho phát triến thực vật bậc thâp (rong tảo) theo chu kỳ cực thịnh - su y tàn Trầm tích lắng đ ọn g cùng với xác rong tảo chủ yếu là bùn sét, bùn vôi và bùn d olom it Đ ối với các

v ũ n g vịnh sâu thư ờn g gặp bùn silica và tảo diatom eae Bùn giàu vật chât hữu cơ sau giai đoạn thành đá và hậu sinh sớm sẽ biến thành đá phiến sét,

đá sét vôi, đá phiến sét - silica là n h ừ n g đá m ẹ sinh

d ầu châ't lư ợn g cao.

Đá chứa dầu khí

C ó hai kiểu đá chứa dầu khí là đá lục n gu yên (có

k hôn g gian rỗng giữa hạt) và đá chứa nứt nẻ.

Đ á c h ứ a lụ c n g u y ê n

Đá chứa lục n g u y ên - chủ yếu là cát kết và bột kết [Bảng 1, Bảng 2]

Đ á c h ứ a n ứ t nẻ

Là các đá m agm a và đá carbonat d o nén ép kiến tạo đã hình thành m ột h ệ thống khe nứt liên thôn g với nhau và có khả năng chứa dầu khí rất tốt.

Ở V iệt N am m ỏ Bạch H ô và m ỏ R ồng có đá chứa

là đá m ón g granitoit nứt nẻ Đá m ón g này bị ép trồi nằm chờm nghịch trên trầm tích O ligocen bị uổn n ếp oằn võn g.

Đ ộ rồ n g h iệ u d ụ n g

Đ ộ rỗng hiệu d ụ n g là tỷ lệ th ể tích của không gian rỗng liên thông với nhau trên tổng th ể tích của đá.

Đ ộ rỗng h iệu d ụ n g mới thực sự đ ó n g vai trò chứa dầu khí, ký h iệu là Me và đ ư ợ c tính theo côn g thức sau:

Me = — 100%

Ví

Trong đó: - VI: T h ể tích không gian rỗng liên thông

với nhau -Vt: T h ế tích toàn bộ mẫu.

Bảng 1 Phân loại chất lượng đá chứa dầu khí của

Khanhin A A (1956-1965).

Nhóm Trầm tích Me (%) K(mD) Chất

lượng

I

Cát kết hạt trung

Cát kết hạt nhỏ

Bột kết hạt lớn

Bột kết hạt nhỏ

16

2 0 23,5 29

> 1 0 0 0 Rất tốt

II

Cát kết hạt trung

Cát kết hạt nhỏ

Bột kết hạt lớn

Bột kết hạt nhỏ

15-16,5 18-20 21-23,5 26-29

500-1000 Tốt

III

Cát kết hạt trung

Cát kết hạt nhỏ

Bột kết hạt lớn

Bột kết hạt nhỏ

11-15 14-18 16-21,5 20-26,5

100-500 Trung

bình

IV

Cát kết hạt trung

Cát kết hạt nhỏ

Bột kết hạt lớn

Bột kết hạt nhỏ

5,8-11

8 14 10-16,5 12-20,5

1 0

-1 0 0 Tương đối yếu

V

Cát kết hạt trung

Cát kết hạt nhỏ

Bột kết hạt lớn

Bột kết hạt nhỏ

0,5-5,8

2 - 8 3,3-10 3,6-12

VI

Cát kết hạt trung

Cát kết hạt nhỏ

Bột kết hạt lớn

Bột kết hạt nhỏ

0,5 2 3,3 3.6

< 1

Rất yếu, không có

ý nghĩa công nghiệp

Độ th ắ m

Đ ộ thâm là tính chất của m ột m ôi trường xốp cho

phép các chât lưu d ịch ch u yên qua k hôn g gian rỗng

liên thông với nhau Lúc đ ó n gười ta g ọi là đá đ ó có

khả năng thấm.

Đ ộ thấm đư ợc ký hiệu bằng chừ, K Darcy (1886)

đã đ ề nghị m ột h ệ thức biểu thị đ ộ thâm của môi

trường xốp như sau:

Trong đó: Q là lưu lư ợ n g của m ột chât lưu vớ i grad ient áp suất ^ t á c d ụ n g trên m ột tiết d iện s , đ ộ

dx

n h ớ t TỊ

Từ đ ó có thê định nghĩa đ ộ thâm n h ư sau:

Đ ộ thâm của m ôi trường là khả năng cho p hép

lc m 3 chất lưu mà đ ộ nhớt là lc P o đi qua lc m 2dưới tác

d ụ n g của m ột gradient áp suất bằng la tm trên lc m 2.

Đ ơn vị đ o đ ộ thấm là darcy và ước s ố là m ilidarcy (mD): lm D = 10'3 darcy.

Hầu hết các đá có đ ộ thấm dao đ ộ n g từ 0 đ ến lOOOmD:

- Từ 0 - lOmD: độ thấm yếu

- Từ 10 - lOOmD: đ ộ thấm trung bình

- Từ 100 - l.OOOmD: đ ộ thấm tốt

Đ ộ thấm có ý nghĩa hết sứ c quan trọng đ ối với đ ộ thu hổi dầu khí N ếu tầng đá chứa dầu khí có đ ộ thâm

đ ổn g nhât và b ề dày lớn thì đ ộ thu hổi sẽ rât cao vì trong trường h ọp đ ó lưu lượng chât lưu rât lớn Khi các tầng đá chứa dầu khí có áp suất vỉa bằng nhau, nếu tầng nào có đ ộ thâm tốt hơn thì đ ộ thu hổi

sẽ cao han.

P h â n tích tư ơ n g q u a n

- Khái quát

Từ n h ữ n g năm 70 trờ đi việc n gh iên cứu đ ịnh tính trong trầm tích luận đã đ ư ợ c thay dần bằng

n gh iên cứu đ ịnh lượng Trong đ ó việc áp d ụ n g toán thốn g kê và m áy tính đ ế x ử lý s ố liệu đ ư ợ c coi là m ột

p h ư ơ n g pháp n gh iên cửu quan trọng đ ể phát h iện

n h ử n g quy luật m ới trong lĩnh vự c trầm tích, trong phần này ch ú n g tôi giới thiệu tóm tắt n h ữ n g kết quả

n gh iên cứu theo h ư ớ n g đó Trên cơ sở các h ệ s ố trầm tích và các th ôn g s ố chứa dầu khí ch ú n g tôi đã tiến hành phân tích tư ơng quan và phát hiện n h ữ n g quy luật phụ thưộc quan trọng giữ a khả năng chứa dầu khí và thành phần trầm tích Từ đ ó trong luận án tiến sỹ (1982) Trần N g h i đà xây d ự n g thành côn g

m ột h ệ s ố trầm tích tổng h ợp d ù n g đ ể đánh giá và

qdx

Bảng 2 Bảng phân loại chất lượng chứa dầu khí giữa hạt (Trần Nghi, 1982, 2005).

TT Me

(%)

K

C h ấ t

lư ợ n g

1 > 2 0 >1000 >0,6 0,08-0,15 1,1-2,5 0,7-1,0 0,4-0,6 <0,25 1,8-2,0 Cát kết hạt lớn

đến nhỏ

Cồn chắn cửa sông, bãi triều,

Đê cát ven bờ, lòng sông

Rất tốt

2 > 1 5 500-1000 0,15-0,20 1,8-3,0 0,5-0,7 0,6-0,7 0,25-0,5 1,6-1,8 Cát kết, bột kết

Bãi triều, Lòng sông, Biển nông, châu thổ

Tốt

3 >11 100-500 0,20-0,30 2,5-3,5 0,3-0,5 0,7-0,8 0,5-0,7 1,4-1,6 Cát kết, bột kết Bãi triều, châu

thổ, biển nông

Trung binh

4 > 2 2 - 1 0 0 0,30-0,40 3,0-4,5 0,1-0,3 0,8-1,0 0,7-0,9 1,2-1,4 Cát kết, bột kết Châu thổ, biển

5 < 2 < 2 0,40-0,50 3,5->4,5 < 0 , 2 < 0 , 2 > 0 , 8 >0,9-1,0 1,0-1,2 Cát kết, bột kết Châu thổ, biển Rất yếu

ĐÁ TRẦM TÍCH 223

phân loại chất lư ợn g chứa dầu khí của các loại đá

trầm tích vụ n cơ học khác nhau.

Toán thống kê và m áy tính đ iện tử là côn g cụ

quan trọng trong việc n gh iên cứu trầm tích

đ ịnh lượng.

C ác nhà trầm tích luận n g h iê n cứ u d ẩu khí

th ư ờ n g đ ể cập n h iều đ ến thành p h ẩn trầm tích và

ảnh h ư ở n g của ch ú n g đ ến tính chất chứa d ầu khí

của đá vụ n cơ học S ong vấn đê' n ày ch o đ ến nay

vẫn còn là m ột đ ố i tư ợ n g hấp d ẫn v ì tính khoa h ọc

rất p h ứ c tạp n h ư n g ý n gh ĩa thực tiễn thì v ô cù n g

lớn C h ú n g tôi n hận thứ c rằng tính chất chứa dầu

khí của đá (đ ộ rỗn g h iệu d ụ n g, đ ộ thấm và đ ộ bão

hoà .) đ ư ợ c quy đ ịn h bởi các th ô n g s ố trầm tích:

đ ộ ch ọn lọc (So), đ ộ m ài tròn (Ro), kích thư ớc trung

b ình hạt vụ n (M d), h àm lư ợ n g xi m ăng (Li), đặc

tính k iến trúc (hệ s ố n én ép - C o) và h àm lư ợ n g

thạch anh (Q) và h ệ s ố b iến đ ổ i th ứ sin h (I) M ột th ể

đá h o ặ c m ột phứ c h ệ đá thành tạo trong cù n g m ột

đ iể u kiện kiến tạo và đ iểu k iện địa lý tự n h iên

th ư ờ n g là m ột thê th ốn g nhất và ch ịu sự tư ơ n g tác

n h iề u ch iểu giữ a bảy y ếu t ố trên M ối p h ụ thuộc

của đ ộ rỗng h iệu d ụ n g và đ ộ thấm v à o các y ế u tố

trên rất đa d ạng và b iến đ ố i liên tục từ g ia i đ oạn

lắn g đ ọ n g trầm tích ch o đ ến các giai đ oạn b iến đ ối

thứ sin h sau thành đá (giai đ oạn h ậu sin h và b iến

sin h ) K iểu phụ th u ộc tư ơ n g quan đ ó đ ư ợ c đặc

trư n g b ằng các hàm bậc nhât tu yến tính h oặc bậc 2,

bậc 3 (phi tuyến), trong đ ó đ ộ rỗn g (M e) và độ

thâm (K) là n h ừ n g hàm sô' còn các th ô n g s ố trầm

tích là n h ữ n g biến số:

M e (K) = F (So, Ro, Md, Li, Co, Q, I)

- Các bước tiến hành

+ N guyên tắc chọn mẫu đại diện

H iệ n nay toán thốn g kê đ ư ợ c áp d ụ n g rộng rãi

trong địa chât học T uy n h iên đ ể áp d ụ n g h iệu quả

đ ố i v ớ i trầm tích, s ố liệu thực n gh iệm phải đư ợc

thự c h iện trên m ột lô m ẫu lây từ m ột loại đá hoặc

m ột p h ứ c h ệ đá sin h thành trong cù n g m ột đ iều kiện

n h ư đ ã n ói trên Đ ó là n g u y ê n tắc cơ bản nhất khi lấy

m ẫu đ ể xác đ ịnh các tham số.

+ Chọn hàm sô'biên sô'và phân tích tương quan

Đ iều hết sứ c quan trọng khi tiến hành phân tích

tư ơ n g quan là xác đ ịnh vai trò hàm - b iến giữ a các

tham s ố trầm tích với nhau và giữ a hai tham s ố độ

rỗn g và đ ộ thấm vớ i các tham sô' trầm tích Có th ế dễ

d à n g nhận thấy đ ư ợ c đ ộ rỗng (Me) và đ ộ thấm (K) là

h àm s ố v ì ch ú n g có giá trị thay đ ổi là d o ảnh h ư ởng

của các y ếu t ố trầm tích n g u y ê n sinh n h ư M d, Q, Li,

So, Ro T uy nhiên trong v ị trí địa tầng h iện tại của

trầm tích giá trị đ ộ rỗng và đ ộ thâm p hụ thuộc rất

lớn v à o C o và I, tức các y ếu tố b iến đ ổi th ứ sinh Vì

vậy, M e và K cũng là hàm s ố của C o và I.

V ậy m ột câu hỏi đặt ra là tại sao các y ếu tố trầm

tích ảnh h ư ởng đ ến đ ộ rỗng và đ ộ thấm lại k hôn g

g iố n g nhau? Đ ể trả lời đư ợc câu hỏi đ ó phải n ghiên cứu hai vấn đ ể có quan hệ nhân quả với nhau đ ó là bản chất các yếu tổ trầm tích là khác nhau, đ ổ n g thòi giữa các yếu tố trầm tích n g u y ên sinh và th ứ sinh lại

bị ảnh h ư ở n g lẫn nhau, vì vậy làm thay đ ối m ức đ ộ ảnh h ư ởng đ ến đ ộ rỗng và độ thâm.

Khi xét quy luật phụ thuộc giữa đ ộ rông và độ thấm vào các thông s ố trầm tích k hôn g th ể khái quát theo kiểu ước đoán đ ịnh tính N hà n gh iên cứu dù có kinh n gh iệm đ ến đâu cũ n g có th ể m ắc sai lẩm nếu chỉ làm m ôi việc m ô tả lát m ỏn g đ ế rút ra quy luật Mặt khác khi s ố lư ợ n g m ẫu n gh iên cứu tăng lên thì

sự phụ thuộc tương quan giữ a các đại lư ợn g sẽ có

n h ữ n g q uy luật khá phứ c tạp đ ư ợ c đặc trưng bằng các hàm s ố toán học H àm s ố đ ó có th ể là tuyến tính bậc nhất (y = ax + b), hoặc phi tuyến (kiểu y = axa;

y = ax2 + bx + c ) Vậy vâh đ ể đặt ra là hàm s ố nào

đư ợ c chấp nhận đối với m ối tư ơng quan đ ang xét ?

Đ ể trả lời câu hỏi này ch ú ng tôi làm n h ư sau: từ củ n g

SỐ liệu thực n gh iệm của hai đại lư ợn g ch ú n g tôi đưa vào m áy tính xử lý theo các p h ư ơ n g án trên H àm s ố

đ ư ợc chọn sẽ thoả m ãn các tiêu chuấn kiểm đ ịnh giả thiết tuyến tính hay phi tuyến Các h ệ s ố của hàm (oc, a, b, c) h ệ SỐ tương quan (r), tỷ s ố tương quan (ĩ)),

hệ s ố tư ơ n g quan parabon (Crp) và các giá trị k iểm

đ ịnh Fe, Fr, Se đư ợc tính toán theo các côn g thức chọn lọc Các thuật toán phân tích tương quan đ ư ợc giải q uyết m ột cách nhanh ch ón g và chính xác n hờ

m áy tính đ iện tử.

- Luận giải kết quả

N h ữ n g kết quả n gh iên cứu ảnh h ư ở n g của các

y ếu t ố trầm tích đ ến đ ộ rỗng h iệu d ụ n g và đ ộ thấm dầu khí.

Ảnh hưởng của độ chọn lọc đêh độ rỗng hiệu dụng và

độ thấm

- Q u y luật tương quan

Đ ộ chọn lọc (So) của đá được tính toán từ kết quả phân tích đ ộ hạt bằng lát m ỏng thạch học dưới kính hiển vi phân cực theo phương pháp Svanov V N (1969).

Sự p hụ thuộc của đ ộ rỗng h iệu d ụn g, đ ộ thấm và

đ ộ chọn lọc đư ợc biểu thị qua hai p h ư ơ n g trình hổi

q u y tu yến tính H ệ s ố tư ơng quan d và tỷ s ố tư ơng quan ( t ị ) rất nhỏ (rk = - 0,25; rme = - 0,31; T|k = 0,45; r|me = 0,53) ch ứ n g tỏ rằng sự p hụ thu ộc rât yếu so n g

xu th ế ch u n g là khi đ ộ chọn lọc càng tốt thì đ ộ rỗng hiệu d ụ n g và đ ộ thấm càng cao.

- Luận giải: Khi xét đ ộ chọn lọc tức h ệ s ố So H ệ

SỐ So thay đối từ 1 (m in) đ ến 10 và có th ể còn lớn hơn tủy thuộc v à o m ôi trường và thành phẩn câp hạt H ệ

SỐ So là đại d iện cho tính đ ổ n g nhất v ể đ ộ hạt của trầm tích lục n gu yên , So càng gần tới 1 thì đá có đ ộ hạt đ ổ n g nhất cao nghĩa là có đ ộ chọn lọc càng tốt Vậy bản thân So cũ n g là 1 hàm s ố của thành phần cấp hạt trong đ ó bao g ồm cả hàm lư ợn g xi m ăng (Li),

hàm lượng thạch anh Kích thước hạt đư ợc xem n hư

các biến s ố đ ộc lập khi phân tích tương quan.

Anh hưởng của độ mài tròn hạt vụn đến độ rỗng và

độ thấm.

- Q uy luật tưcmg quan

C ũng như đ ộ chọn lọc, đ ộ m ài tròn của hạt vụ n

ảnh h ư ởng tốt đ ến tính chất chứa dầu khí, nghĩa là

đ ộ rỗng và độ thấm tăng lên theo đ ộ m ài tròn tăng

Song sự phụ thuộc này cũ n g rất yếu v ì các h ệ s ố

tương quan khá bé.

Ánh hưởng của kích thước trung bình hạt vụn đến độ

rỗng và độ thấm

- Q uy luật tư ơng quan: Đ ây là vấn đ ể đ ư ợ c nhiều

nhà n ghiên cứu quan tâm Khi n ghiên cứu tầng sản

phẩm cát - bột kết ch ú n g tôi thấy sự ảnh h ư ờ n g này

lại râ't yếu , biếu thị qua h ệ s ố r và TỊ quá bé Đ iểu đ ó

ch ứ n g tỏ rằng kích thước trung bình của hạt vụ n

k hôn g ảnh hưởng đ ến đ ộ rỗng và đ ộ thấm , khi đ ộ

chọn lọc hạt vụ n cao và th ể đá đ ang xét lại có kích

thước hạt vụ n tương đ ối n hỏ (cát kết hạt m ịn, bột

kết) Q uy luật trên còn bị chi p h ối bời hàm lư ợn g và

thành phần xi m ăng M ặc dù đ ộ hạt tăng đ ến cỡ cát

kết hạt thô hoặc sỏi kết n h ư n g tính chất chứa dầu khí

có th ể kém đi n ếu hàm lư ợn g xi m ăng lại tăng lên

quá cao Tuy n hiên ảnh h ư ở n g của kích thước hạt

trung bình đ ến tính chất chứa dầu khí vẫn thây rõ là

tuân theo quy luật tuyến tính thuận.

- Luận giải: kích thước hạt trung bình (M d) là cơ

sở đ ể gọi tên đá, cũ n g n h ư h ệ s ố So và Sk đ ư ợ c tính

từ đ ư ờ n g con g tích lu ỹ đ ộ hạt M d là kích thước

trung bình của toàn bộ các cấp hạt trong m ẫu k ế cả

cấp hạt xi m ăng gắn kết hạt vụ n có kích thước

< 0,01 m m Vậy M d k hôn g phải là kích thước trung

bình của hạt vụ n mà ở đây đ ư ợc coi là kích thước

trung bình các cấp hạt Vì vậy, bản thân M d là biến

SỐ của M e và K, so n g n ó lại là hàm s ố của các đại

lượng khác như hàm lư ợn g của Li và cấp hạt lớn

nhâ't (hệ s ố c - tính theo p hư ơn g pháp Passega).

Ánh hướng của hàm lượng thạch anh vụn đêh độ rỗng

và độ thấm

- Q uỵ luật tương quan: H àm lư ợn g thạch anh

trong đá vụ n cơ h ọc là chỉ s ố b iếu thị đ ộ "tình khiết"

của đá tức độ đ ơ n giản hay phứ c tạp của thành phần

khoáng vật Vì vậy ch ú ng có ảnh h ư ởng quan trọng

theo chiều h ư ớng tu yến tính thuận đ ối với đ ộ rỗng

và đ ộ thấm Trong khi phân tích tương quan chúng

tôi rất chú ý đ ến chi s ố thạch anh vì n ó phản ánh

đ ược ba tính chất của đá: đ ộ chọn lọc, đ ộ m ài tròn và

thành phần khoáng vật - kết quả của quá trình phân

dị cơ học lâu dài.

- Luận giải: H àm lư ợn g thạch anh (Q) là tham s ố

đại d iện cho đặc đ iểm thạch học, tính đơn khoáng

hay đa khoáng của đá K hông cần tính hàm lượng

các loại khoáng vật khác m à chỉ dựa vào hàm lượng

thạch anh cao hay thấp là có th ể su y đ oán đư ợc độ

chọn lọc, đ ộ m ài tròn, đ ộ cầu, đ iểu kiện th u ý đ ộ n g lực m ôi trường và n g u ồ n đá gố c cu n g cấp vật liệu cho các th ể trầm tích đ an g n gh iên cứu Khi h ệ s ố Q của cát kết đạt trên 0,9 (tức 90%) thì đá có tên gọi là cát kết thạch anh N g u ồ n gố c thạch anh phải là từ các đá m agm a acid tái trầm tích hoặc đá p h iến thạch anh - mica M ôi trường lắn g đ ọ n g phải là v en biển

có só n g hoạt đ ộ n g m ạnh đ ê thanh lọc các thành phẩn

k hôn g b ền và qua thời gian địa chất thạch anh là

k hoán g vật b ền vữ n g n ên vẫn đ ư ợ c tổn tại và chiếm

tỉ lệ cao tuyệt đối Vì vậy, đại lư ợ n g Q cũ n g đại d iện

ch o đ ộ chọn lọc và ảnh h ư ở n g đ ổ n g b iến (tu yến tính)

đ ến M e và K.

Anh hưởng của hàm lượng xi mãng đêh tính chất chứa dầu khí

Đ ổ thị thực n gh iệm và các tiêu chuẩn k iếm định giả thiết đã khẳng đ ịnh rằng, m ối p hụ thu ộc này theo kiếu hàm bậc 2 (parabol) và khá chặt ch ẽ với hệ

s ố tư ơng quan parabol (Crp) khá cao (Crp = 0,98 và 0,97) M ột SỐ nhà n gh iên cứu ch o rằng m ối phụ thuộc giừ a tính chất chứa dầu khí và hàm lư ợ n g xi

m ăng là tu yến tính n gh ịch bậc nhất C òn kết quả

n gh iên cứu của ch ú n g tôi thì m ối tư ơng quan này theo k iếu hàm bậc 2 parabol N h ư đ ổ thị hình 8 ta thây khi 1 = 0 thì M e = 12,4%; khi L = 15% thì

M e = 16% đ ó là giá trị Memax Khi L tiếp tục tăng thì

M e lại giảm đi và M e sẽ dần tới 0 khi L > 45% C ũng

tư ơng tự n h ư vậy, ch ú n g ta thấy khi L = 0 thì

K = 36m D và khi L = 8,9% thì K = 43,5m D; đ ó là giá trị Kmax Khi L tiếp tục tăng thì K giảm và dần tới 0 khi L > 35%.

N h ận xét:

- Khi đá không có xi mãng (Li = 0) n h ư n g vẫn còn

tổn tại 12,4% đ ộ rỗng và 38m D đ ộ thấm ch ứ n g tỏ đá gắn kết y ếu và chưa bị b iến đ ổ i thứ sinh m ạnh.

- Hàm lượng xi măng dao động từ 8 - 20% là đ iểu

kiện cần ch o m ột đá chứa dầu khí có chất lư ợ n g tốt (tương ứ n g v ó i kiểu xi m ăng lấp đầy).

- Hàm lượng xi mãng vượt quá 35% thì tính châ't

chứa dầu khí thay đ ổi râ't nhanh, khả năng chứa giảm đ ột ngột.

Ánh hưởng của đặc tính kiên trúc đêh tính chất chứa dầu khí

- Q uy luật tương quan:

Đ ặc tính kiến trúc của đá đ ư ợ c đặc trưng bởi hệ

SỐ đ ặc sít (Co).

Sự p hụ thuộc giữa đ ộ thấm , đ ộ rỗng và hệ s ố

k iến trúc cũ n g khá chặt chẽ và theo kiểu hàm parabol Đ ổ thị ch o thấy: khi C o = 0,5 thì M e = 15,8%

và khi Co = 0,56 thì Kmax = 50m D N h ư v ậ y giá trị Co

d ao đ ộ n g trong k hoản g 0,45 - 0,6 là thuận lợi ch o khả năng chứa dầu khí của đá Khi Co vư ợ t quá 0,8 và

n h ỏ hơn 0,4 thì đá chứa dầu khí k hôn g còn có ý nghĩa hay nói khác đi đá k hôn g còn g ọ i là đá chứa

d ầu khí nửa.

ĐÁ TRẦM TÍCH 225

- Luận giải: H ệ s ố n én ép (Co) là đặc tính kiến trúc

của đá vụ n cơ h ọc đặc trưng cho ti lệ hàm lượng

tương quan giữa hạt vụ n và xi m ăng Đ ổn g thời

cũng đặc trưng cho m ứ c đ ộ bị n én ép m ạnh hay yếu

của đá H ệ s ố Co thay đ ối từ 0 (m in) đ ến 1 (max) như

m ột hàm s ố phụ thuộc vào hàm lư ợn g hạt vụ n và

m ức đ ộ biến đổi thứ sinh Trong m ối quan h ệ với độ

rỗng và độ thấm, Co đ ó n g vai trò là m ột b iến số M ối

quan h ệ phụ thuộc M e và K vào Co là quan h ệ phi

tuyến kiểu p h ư ơ n g trình bậc 2 (parabol) K hoảng giá

trị C o = 0,4 - 0,6 thì M e và K tốt nhất bởi lẽ giới hạn

đ ó là tương ứ ng với kiểu kiến trúc xi m ăng lấp đầy.

Ánh hường cùa mức độ biên đổi thứ sinh đêh tính

chất chứa dầu khí của đá

M ức đ ộ biến đ ối thứ sinh (I) đ ó n g vai trò hết sức

quan trọng trong các b iến s ố ảnh h ư ờ n g đ ến hàm s ố

đ ộ rỗng (Me) và đ ộ thấm (K) Trần N gh i (2013) đã

lư ợn g hóa m ức đ ộ b iến đ ổ i thứ sinh của đá bằng đại

lư ợn g I Các yếu tố gây ra b iến đ ổi thứ sinh n h ư áp

suất và nhiệt đ ộ tăng cao d o đ ộ sâu tăng và d o nén

ép kiến tạo đà làm thay đ ổi thành phẩn k hoán g vật

và k iến trúc của đá Q uá trình biến đ ố i từ giai đoạn

thành đá (diagenes) đ ến hậu sinh (m etagenesis)

đ ư ợ c biểu thị qua sự thay đổi kiểu tiếp xúc giữa các hạt vụ n với nhau M ức đ ộ biến đ ổi càng m ạnh thì

k iểu tiếp xúc thứ sinh (đ ư ờ n g con g và răng cưa) càng tăng lên thay th ế cho kiểu tiếp xúc n g u y ên sinh (điểm và đ ư ờ n g thẳng) Đ ổn g th òi với quá trình đó

đ ộ rỗng và đ ộ thấm sẽ bị giảm đi theo quy luật tuyến tính nghịch (Me(k) = -Ix + b).

Tài liệu tham khảo Trần Nghi, 2012 Trầm tích học N X B Đại học Quốc gia Hà Nội

471 tr Hà Nội.

vl03BMHeHK0 B H , 1976 rieT porpaỘ M íỉ oca^OHHbix n o p o d -

HayHHoe VtìồameAbcmeo 400 c rp /leHMHrpaA-

M H Hep X., 1968 rieTporpa<Ị>M>ỉ oca^OMHbix no p o A , T o m II.

Heờpa IđẴồameAbcmeo 574 c rp MocKBa.

PyxMH A B., 1969 OcHOBbi /ìMTCMorMM roaeom exuòồam 850

C T p M ocKBa.

UlBaxoB B UI., 1969 riecHaHMKM H MeTOAbi MCrte40BaHHM

Hedpa MòdameẢbcmôo 247 CTp