Tích hợp tài liệu địa chấn và tài liệu địa vật lý giếng khoan nhằm xây dựng mô hình địa chất 3d tầng móng mỏ nam rồng đồi mồi bồn trũng cửu long

NGUYỄN LÂM ANH TÍCH HỢP TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN VÀ TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN NHẰM XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT 3D TẦNG MÓNG MỎ NAM RỒNG – ĐỒI MỒI BỒN TRŨNG CỬU LONG Chuyên ngành: Địa chất

Trang 1

NGUYỄN LÂM ANH

TÍCH HỢP TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN VÀ TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN NHẰM XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT 3D TẦNG MÓNG MỎ NAM RỒNG – ĐỒI MỒI BỒN TRŨNG

CỬU LONG

Chuyên ngành: Địa chất dầu khí Ứng dụng

Mã số: 60.53.51

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2012

BK

TP.HCM

Trang 2

- -oOo -

Tp HCM, ngày 14 tháng 1 năm 2012

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYỄN LÂM ANH Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 18/08/1974 Nơi sinh : HÀ NỘI

Chuyên ngành : Địa chất dầu khí ứng dụng

MSHV: 09360606

1- TÊN ĐỀ TÀI:

“Tích hợp tài liệu địa chấn 3D và tài liệu địa vật lý giếng khoan nhằm xây dựng

mô hình địa chất cho tầng móng mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi, bồn trũng Cửu Long)”

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

 Thu thập các tài liệu địa chất của vùng nghiên cứu, và các vùng lân cận của vùng nghiên cứu

 Nhập dữ liệu địa chấn, địa chất và tài liệu địa vật lý giếng khoan

 Đưa ra phương pháp cũng như cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình địa chất 3D

 Xây dựng mô hình cấu trúc

 Liên kết tài liệu phân tích log: độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa với các thuộc địa chấn bằng công nghệ mạng ANN (Arifical Neuron Network)

 Xây dựng mô hình độ rỗng/thấm cho mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4/7/2011

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 14/01/2012

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS HOÀNG VĂN QUÝ

TS TRẦN VĂN XUÂN

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA KỸ THUẬT ĐỊA

ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ CHẤT VÀ DẦU KHÍ

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

PGS.TS Hoàng Văn Quý TS Trần Văn Xuân PGS.TS Nguyễn Việt Kỳ

Trang 3

Công trình được hoàn thành tại : Trường đại học Bách Khoa-ĐHQG HCM

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

PGS.TSKH Hoàng Đình Tiến PGS.TS Nguyễn Việt Kỳ

Trang 4

Lời cảm ơn

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS Tiến

sỹ Hoàng Văn Quý và Tiến sỹ Trần Văn Xuân Trong suốt quá trình thực hiện, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của Ban Giám hiệu, Phòng đào tạo sau Đại học, Khoa Kỹ Thuật Địa chất và Dầu Khí - Trường Đại học Bách khoa T.p Hồ Chí Minh, Liên Doanh Việt – Nga Vietsovpetro Ngoài ra tác giả còn nhận được sự hỗ trợ của các đồng nghiệp trong nghành Nhân dịp hoàn thành luận văn, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự giúp đỡ này

Trân trọng!

Trang 5

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, Nguyễn Lâm Anh (MSHV 09360606), học viên cao học chuyên ngành

Địa chất Dầu khí ứng dụng khóa 2010, xin cam đoan rằng luận văn này là công

trình nghiên cứu của tôi với sự hướng dẫn và phản biện của các cán bộ hướng dẫn

và phản biện như được nêu trong phần phiếu chấm luận văn Luận văn có sử dụng

số liệu thực tế và được tuân thủ đúng yêu cầu quản lý thông tin

Các tài liệu trích dẫn trong luận văn được ghi rõ ràng đầy đủ nguồn gốc và

thông tin trích dẫn

Học viên thực hiện

Bùi Trần Quân

Trang 6

NỘI DUNG

1.3 Cấu trúc địa chất và đặc điểm địa tầng mỏ NRDM 13

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN

ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT 3D CHO TẦNG MÓNG

22

2.2 Phương pháp luận và các bước tiến hành 23

2.2.1.1 Cấu trúc mạng nơron – các khái niệm cơ bản 25 2.2.1.2 Các tiến trình trong mạng nơron 27

2.2.3 Xác định độ rỗng/ thấm từ tài liệu địa vật lý giếng khoan 32 2.2.3.1 Đặc trưng thạch học và vật lý thạch học của đá móng 32 2.2.3.2 Đánh giá các đặc tính chứa của đá móng nứt nẻ hang hốc 36 2.2.4 Minh giải tài liệu hình ảnh giếng khoan 41

2.3 Xây dựng mô hình địa chất bằng phương pháp Halo 49

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT 3D, MỎ NAM RỒNG – ĐỒI MỒI

51

3.1.2.1 Đánh giá và nâng cao chất lượng tài liệu địa chấn 3D 52

3.2.2 Tính toán và lựa chọn các thuộc tính của địa chấn 70

Trang 7

3.2.2.1 Tính toán các thuộc tính của địa chấn 70

3.2.3 Xây dựng khối dự báo phân bố độ rỗng và độ thấm bằng kỹ

Trang 8

DANH MỤC HÌNH VẼ

1 1.1 Sơ đồ vị trí mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi 12

2 1.2 Bản đồ cấu trúc nóc tầng móng (SH-B) 15

3 1.3 Bản đồ cấu trúc nóc Oligoxen trên (SH-7) 16

4 1.4 Bản đồ cấu trúc nóc Mioxen trên (SH-3) 17

5 2.1 Quy trình xây dựng mô hình địa chất 24

6 2.2 Sơ đồ mô phỏng cấu trúc mạng nơron 25

7 2.3 Một số hàm thực thi dùng trong ANNs (Active function) 26

8 2.4 Sơ đồ cấu trúc của phần tử thực thi PE (Simple

9 2.5 Sơ đồ Mạng nơron và ma trận trọng số 27

10 2.6 Quy trình xây dựng mô hình cấu trúc 32

11 2.7 Thành phần khoáng vật của đá Granite 34

12 2.8 Thành phần khoáng vật của đá Granodiorite 34

13 2.9 Thành phần khoáng vật của đá Monzodiorite 35

14 2.10 Cấu trúc không gian rỗng của đá móng 35

15 2.11 Sơ đồ khối các bước xác đinh độ rỗng tổng 37

16 2.12 Biểu đồ xác định độ rỗng nứt nẻ -hang hốc 38

17 2.13 So sánh độ rỗng hở thu được từ kết quả đo karota (Flog)

và từ tài liệu phân tích mẫu lõi (Fcor) 40

18 2.14 So sánh các thông số thu được với các phương pháp

19 2.15 Hình ảnh 3D và 2D của một khe nứt cắt qua thành giếng

khoan do các máy quét hình ảnh thành giếng khoan ghi được

41

20 2.16 Các loại nứt nẻ trên tài liệu FMI 44

21 2.17 Mô phỏng phương pháp Co-Kriging 47

22 2.18 Các thành phần cơ bản của phương pháp Halo 49

23 3.1 Mặt cắt địa chấn qua giếng khoan DM-1X 53

24 3.2 So sánh phổ tần số của tài liệu địa chấn xử lý năm 2003

25 3.3 So sánh phổ tần số của tài liệu địa chấn xử lý năm 2003

Trang 9

26 3.4 Băng địa chấn tổng hợp tại giếng khoan DM-1X 55

27 3.5 Mặt cắt địa chấn Inline 599 và mặt cắt ngang tại độ sâu

30 3.8 So sánh kết qủa minh giải tài liệu ĐVLGK bằng

BASROC với kết quả minh giải FMI tại giếng khoan 3X

DM-60

31 3.9 So sánh kết qủa minh giải tài liệu ĐVLGK bằng

BASROC với kết quả minh giải FMI tại giếng khoan 2X

39 3.17 Thuộc tính địa chấn Ant-Tracking 75

40 3.18 Ví dụ về các thuộc tính địa chấn đã tính toán 76

41 3.19 Cross plot và Histogram giữa độ rỗng ANN và độ rỗng

của tất cả các giếng khoan (05 GK) 84

Trang 10

47 3.25 Độ rỗng ANN và độ rỗng của giếng khoan dọc theo thân 85

48 3.26 So sánh giữa độ rỗng ANN và các thuộc tính địa chấn 85

49 3.27 Ví dụ và kết qủa xây dựng khối độ rỗng dự báo bằng

50 3.28 Quan hệ giữa độ rỗng ANN và độ thấm của các giếng

51 3.29 Xây dựng khối dự báo phân bố độ thấm (độ thấm ANN) 87

52 3.30 Cross plot và Histogram giữa độ thấm ANN và độ thấm

của tất cả các giếng khoan (05 GK) 88

58 3.36 Ví dụ về phân bố độ thấm ANN trên mặt cắt 90

59 3.37 Kết quả minh giải FMI - Giếng khoan DM-2X 92

60 3.38 Kết quả minh giải FMI - Giếng khoan DM-3X 92

61 3.39 Kết quả minh giải tài liệu Cast-V - Giếng khoan R-25 93

62 3.40 Bản đồ góc phương vị của hệ thống đứt gãy tầng móng 93

63 3.41 Kết qủa xây dựng mô hình độ rỗng sau khi thưc hiện

64 3.42 Biểu đồ phân bố tần suất và biểu đồ tương quan giữa độ

rỗng ANN và độ rỗng sau bước co-kriging (độ rỗng của

mô hình địa chất)

96

65 3.43 So sánh độ rỗng ANN với độ rỗng của mô hình địa chất

tại vị trí các giếng khoan DM-1X, DM-2x, DM-3X, R20 và R25

96

66 3.44 So sánh giữa độ rỗng ANN, Độ rỗng của mô hình và

thuộc tính địa chấn Ant Tracking trên cùng một lát cắt ngang tại độ sâu 3800m

97

67 3.45 Biểu đồ phân bố tần suất và biểu đồ tương quan giữa độ

thấm ANN và độ thấm sau bước co-kriging (độ thấm của mô hình địa chất)

98

Trang 11

68 3.46 So sánh độ thấm ANN với độ thấm của mô hình địa chất

tại vị trí các giếng khoan DM-1X, DM-2x, DM-3X, R20 và R25

98

69 3.47 So sánh mô hình độ rỗng và mô hình độ thấm trên cùng

70 3.48 Phục hồi lịch sử khai thác theo sản lượng dòng, áp suất

vỉa và mức độ ngập nước - giếng khoan DM-2X 100

71 3.49 Phục hồi lịch sử khai thác theo sản lượng dòng, áp suất

vỉa và mức độ ngập nước - giếng khoan DM-3X 100

DANH MỤC BIỂU BẢNG

1 1.1 Đặc trưng địa tầng – thạch học mỏ NR-ĐM 21

2 3.1 Liên kết giữa thuộc tính địa chấn và đường cong độ rỗng

6 3.5 Liên kết thuộc tính địa chấn với độ rỗng của giếng khoan

11 3.10 Bảng xếp hạng của 21 thuộc tính địa chấn đã tính toán 80

12 3.11 Kết quả tính toán khối độ rỗng dự báo bằng ANN 82

Trang 12

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận văn

Đặc trưng của dầu khí Việt Nam là sự xuất hiện của tầng chứa dầu trong móng granit nứt nẻ của bồn trũng Cửu Long Từ khi phát hiện mỏ đầu tiên là mỏ Bạch Hổ, tầng móng granit nứt nẻ đã trở thành đối tượng thăm dò chính trong bồn trũng Cửu Long Hiện nay, đã phát hiện ra hàng loạt mỏ có giá trị và mang tính chất tương tự như: Ruby (Petronas 1993), Rạng Đông (JVPC 1994), Rồng (Vietsopetro 1996), Sư Tử Đen (Cửu Long 2000)… Điều này đã khẳng định được vai trò rất quan trọng của tầng móng granit nứt nẻ trong tìm kiếm – thăm dò dầu khí tại bồn trũng Cửu Long

Các kết qủa nghiên cứu địa chất – địa vật lý chỉ ra rằng, đối với tầng móng nứt nẻ có đặc điểm khác với các tầng chứa truyền thống như cát kết hay Cacbonate v.v Tầng móng nứt nẻ được hình thành trên cơ sở đa khóang vật và chịu ảnh hưởng của các qúa trình hoạt động kiến tạo phức tạp, nhiệt dịch, co ngót, biến đổi thứ sinh … Các yếu tố này gây nên tính bất đồng nhất cao và đặt ra nhiều thách thức đối với các công ty dầu khí đang hoạt động ở Việt Nam cũng như trên thế giới trong việc nghiên cứu tầng móng, một trong những thách thức đó là nghiên cứu cấu trúc bên trong móng, dự báo phân bố

độ rỗng, độ thấm, xây dựng mô hình địa chất, tối ưu quỹ đạo các giếng khoan thăm dò, khai thác.v.v Vì vậy, để thực hiện công việc nêu trên đòi hỏi phải có những giải pháp kỹ thuật tối ưu, phù hợp với đặc trưng của tầng móng Hiện nay để xây dựng mô hình địa chất 3D cho tầng móng, các công ty dầu khí chỉ thuần túy dựa vào phương pháp địa thống kê hoặc phương pháp Halo Tuy nhiên, do đặc trưng của tầng móng rất phức tạp, cho nên sau thời gian ứng dụng phương pháp trên tại một số mỏ dầu khí ở thềm lục địa Việt Nam đã xuất hiện nhiều rủi ro như: Dự báo sai về trữ lượng địa chất, dự báo sự phân

bố độ thấm – độ rỗng có độ tin cậy thấp, điều này dẫn đến độ rủi ro cao trong việc xây dựng mô hình thủy động cũng như thiết kế các giếng khoan khai thác Vì vậy, đề tài “Tích hợp tài liệu địa chấn 3D và tài liệu địa vật lý

giếng khoan nhằm xây dựng mô hình địa chất cho tầng móng mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi, bồn trũng Cửu Long” sẽ đề xuất giải pháp mới để xây

dựng mô hình địa chất 3D nhằm nâng cao độ tin cậy và hạn chế tối đa các rủi

ro trong thăm dò và khai thác dầu khí ở tầng móng

2 Mục tiêu của luận văn

§ Đề xuất giải pháp, phương pháp luận và quy trình tối ưu để phục vụ cho

Trang 13

công việc xây dựng mô hình địa chất 3D cho tầng móng

§ Áp dụng phương pháp vào mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi, bồn trũng NCS

3 Nhiệm vụ của luận văn

§ Trên cơ sở lý thuyết, kết hợp dữ liệu địa chấn, địa chất, địa vật lý giếng khoan để xây dựng mô hình địa chất 3D

§ Xây dựng mô hình cấu trúc

§ Áp dụng công nghệ mạng ANN trong liên kết tài liệu phân tích log (độ rỗng, độ thấm) với thuộc tính địa chấn

§ Xây dựng mô hình độ rỗng/thấm cho mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

§ Khai thác triệt để các thông tin từ tài liệu địa chấn, đồng thời ứng dụng mạng Nơron nhân tạo (ANN) trong việc dự báo sự phân bố đặc trưng tầng chứa và xây dựng mô hình địa chất 3D Trên cơ sở kết quả đạt được, tiến hành tính toán trữ lượng địa chất, thiết kế tối ưu quỹ đạo các giếng khoan khai thác và làm cơ sở để xây dựng mô hình thủy động

§ Thiết lập quy trình tối ưu để xây dựng mô hình địa chất 3D với các giải pháp phù hợp với đặc điểm của tầng móng, nâng cao độ tin cậy và hạn chế tối đa các rủi ro trong thăm dò - khai thác dầu khí

5 Giới hạn vùng nghiên cứu

Mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi, bồn trũng Cửu Long – Thềm lục địa Nam Việt Nam

6 Cấu trúc luận văn

Cấu trúc luận văn dự kiến gồm mở đầu, kết luận – kiến nghị và nội dung 03 chương:

§ Chương 1 : Cấu trúc địa chất mỏ NRDM – bồn trũng Cửu Long

§ Chương 2 : Lý thuyết về xây dựng mô hình địa chất tầng móng

§ Chương 3: Áp dụng vào việc xây dựng mô hình địa chất cho tầng móng

mỏ Nam Rồng - Đồi Mồi, bồn trũng Cửu Long

Trang 14

CHƯƠNG 1:

CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU

I.1 Thông tin về khu vực nghiên cứu

Mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi nằm trên vùng chồng lấn giữa các lô 09-1 và 09-3, cách thành phố Vũng Tàu khoảng 150 km về phía Đông Nam (hình 1.1), tại vị trí mỏ, địa hình đáy biển tương đối bằng phẳng Công tác nghiên cứu địa vật lý như địa chấn 2D, thăm dò từ và thăm dò trọng lực đã được bắt đầu tiến hành từ thập niên 70, 80 thế kỷ trước, nhằm mục đích thăm dò và đánh giá tiềm năng dầu khí của khu vực này Cấu tạo Nam Rồng – Đồi Mồi đã được xác định trên cơ sở kết quả minh giải tài liệu địa chấn 2D từ những năm 90 của thế kỷ trước

Năm 2002 trong giới hạn lô 09-3 tiếp giáp với diện tích Nam Rồng, công ty Western GECO thực hiện hợp đồng với công ty VRJ tiến hành thu nổ địa chấn 3D trên diện tích 185 km2, tài liệu được xử lý tại công ty Golden Pacific Group với phương pháp PrSTM Sau đó, tài liệu địa chấn này được xử

lý lại nhiều lần, năm 2003 do trung tâm CGE thực hiện bằng phương pháp dịch chuyển chiều sâu trước khi cộng (PrSDM), năm 2008 được xử lý lại một lần nữa với phương pháp CBM do công ty CGG-Veritas thực hiện

Trên cơ sở kết quả phân tích tổng hợp tài liệu địa chất – Địa vật lý, công

ty dầu khí VRJ và Liên Doanh Việt – Nga Vietsovpetro đã tiến hành khoan thành công 05 giếng khoan thăm dò và thẩm lượng (DM-1X, DM-2X, DM-3X, R20 và R25) Kết qủa thử vỉa của các giếng đều cho dòng dầu có giá trị công nghiệp trong tầng đá móng nứt nẻ và đối tượng này cũng là đối tượng khai thác chính của mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi

I.2 Khái quát về bồn trũng Cửu Long

Bồn trũng Cửu Long được hình thành do quá trình tách dãn của vỏ trái đất và cấu trúc của bồn có liên quan chủ yếu tới hai thời kỳ hoạt động kiến tạo Đầu tiên là quá trình kéo căng dãn dọc theo đứt gãy Mae Ping và đứt gãy Sông Hồng, chịu ảnh hưởng từ sự va chạm giữa mảng Ấn Độ và mảng Âu-Á trong thời kỳ Paleogen Tiếp sau là sự hình thành và dãn đáy Biển Đông trong giai đoạn 17 tới 32 triệu năm trước Cho tới 32 triệu năm trước, quá trình tách dãn tạo bể chủ yếu có hướng ĐB-TN Đá móng trước Đệ Tam của bồn trũng Cửu Long chủ yếu bao gồm các loại đá hình thành từ các hoạt động núi lửa

có tuổi trước Triat tới Creta với thành phần thay đổi từ đặc tính kiềm (diorite) tới axit (granit) Ngoài ra, trong khối đá móng cũng có sự hiện diện các loại đá

Trang 15

biến chất

Bồn trũng Cửu Long được lấp đầy bởi trầm tích có chiều dày 6 tới 8km

và bao gồm nhiều các phụ bể phân bố song song với trục chính của bồn trũng Pha căng dãn vào Eocene với các hệ thống đứt gãy có hướng TB-ĐN và Đ-T

đã tạo ra các địa hào và bán địa hào cục bộ có kích thước nhỏ, hẹp Thời kỳ Oligocene, là quá trình tách dãn gắn liền với quá trình mở rộng của Biển Đông theo hệ thống đứt gãy có hướng ĐB-TN và kết nối các địa hào nhỏ hình thành một bồn trầm tích có kích thước lớn Trong thời kỳ Oligocene, do quá trình tách dãn đáy biển tạo Biển Đông, hệ thống đứt gãy tái hoạt động và có liên quan tới các hoạt động núi lửa trong toàn bồn trũng Hoạt động nén ép vào cuối thời kỳ Oligocene đã thúc trồi các khối móng sâu và tạo ra nghịch đảo trong trong trầm tích Oligocene Quá trình lún chìm nhiệt bắt đầu ở thời kỳ Miocene sớm với sự hoạt động yếu của hệ thống đứt gãy do quá trình lắng đọng trầm tích và các mức độ nén ép khác nhau Từ thời kỳ Miocene muộn tới nay là thời kỳ biển tiến rộng lớn đã kết nối bồn trũng Cửu Long với bồn trũng Nam Côn Sơn và hệ thống sông Cửu Long là nguồn cung cấp vật liệu trầm tích chính cho cả 2 bồn trũng này

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi

Trang 16

I.3 Cấu trúc địa chất và đặc điểm địa tầng mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi I.3.1 Đặc điểm cấu kiến tạo

Trên bình đồ khu vực, cấu tạo Nam Rồng – Đồi Mồi nằm ở phần rìa về phía Đông Nam của đới nâng Trung Tâm bể Cửu Long Quá trình hình thành của nó liên quan chặt chẽ với các pha tách giãn tạo rift.Trên cơ sở nghiên cứu địa vật lý, phần móng và phần nằm dưới của trầm tích lớp phủ các cấu tạo bậc II-III được giới hạn bởi các đứt gãy kiến tạo liên quan với dịch chuyển của khối đá móng

Theo kết quả phân tích tài liệu địa chất-địa vật lý, quá trình hoạt động kiến tạo trên diện tích nghiên cứu diễn ra rất phức tạp Hoạt động kiến tạo mạnh mẽ trong suốt giai đoạn Kainozoi dẫn đến hình thành hàng loạt cấu tạo tách biệt nhau bởi các đứt gãy phá hủy lớn Nếu xem bể Cửu Long là đơn vị cấu trúc bậc I, thì đới nâng Trung tâm Rồng, Bạch Hổ, Rạng Đông, Ruby là đơn vị cấu tạo bậc II Đơn vị cấu tạo bậc III là các cấu tạo trên như Đông Nam Rồng, Đông Rồng, Nam Rồng – Đồi Mồi và các cấu tạo khác nằm trong bể Cửu Long

Dựa vào kết quả khoan và các nghiên cứu về đặc điểm địa tầng, cấu kiến tạo, cấu trúc địa chất khu vực này có thể chia ra 03 tầng cấu trúc chính: Móng trước Kainozoi, Oligoxen và Mioxen - Đệ Tứ

Tầng cấu trúc móng: Có hình thái đặc biệt, hàng loạt đứt gãy chia cắt bề

mặt móng thành hàng loạt các trũng và nâng (hình 1.2)

Tầng cấu trúc Oligoxen: Quan hệ giữa tầng kiến trúc Oligoxen với tầng

nằm dưới chủ yếu mang tính kế thừa Tất cả cấu tạo chính của móng đều xuất hiện trong Oligoxen và ảnh hưởng địa hình của móng lên địa hình trầm tích Oligoxen giảm theo hướng từ dưới lên trên (hình 1.3)

Tầng kiến trúc Mioxen - Đệ Tứ: Với đặc điểm là các ranh giới có địa

hình tương đối bằng phẳng và giảm tối thiểu các đứt gãy phá hủy(hình 1.4) Trên diện tích mỏ NRDM đã xác định tồn tại hai hệ thống đứt gãy phá hủy:

Hệ thống thứ nhất (I ) là đứt gãy có phương Đông - Tây và hệ thống thứ hai (II) là đứt gãy có phương á kinh tuyến

Lịch sử phát triển địa chất diện tích nghiên cứu có thể chia ra các giai đoạn sau:

Trong Mezozoi bồn trũng Cửu Long nằm trong vùng hoạt động hút chìm của mảng Thái Bình Dương, dẫn đến hình thành cung đảo trải dài từ Nam Việt Nam đến cung magma Yến Sơn ở Đông Nam Trung Quốc và dọc theo rìa

Trang 17

mảng Âu-Á Cũng trong thời gian này xảy ra hoạt động magma mạnh mẽ, bằng chứng là rất nhiều đá phun trào magma axit có mặt trên đất liền và trong mặt cắt giếng khoan của trũng Cửu Long (Bạch Hổ, Rồng và các cấu tạo khác)

Cuối Creta - đầu Paleogen là giai đoạn xảy ra nâng trồi chung của lãnh thổ, kết quả là đá magma đã được đưa lên trên mặt đất (vùng Đà Lạt trên đất liền Việt Nam) và chịu tác động dài của quá trình bào mòn

Thời kỳ Paleoxen - Eoxen va chạm giữa mảng Ấn Độ và Nam Trung Quốc ở phía Bắc dẫn đến hình thành hàng loạt dịch chuyển lớn về phía Đông nam Trũng Cửu Long được hình thành do kết quả tách giãn vỏ lục địa giữa hai đứt gãy trượt lớn: đứt gãy Sông Hồng ở phía Đông và Maiping ở phía Tây Kết quả của quá trình tách giãn theo hướng Tây Bắc - Đông Nam dẫn đến hình thành trũng Cửu long cũng như phương của nó Giả thiết rằng thời gian hình thành chúng xảy ra vào Oligoxen sớm, có thể vào Eoxen muộn Pha tách giãn tiếp tục kéo dài đến cuối Oligoxen sớm

Cuối Oligoxen - đầu Oligoxen muộn chuyển động của mảng Ấn-Úc và mảng Âu-Á dẫn đến hình thành pha nén ép, đặc điểm là toàn bộ lãnh thổ bị nâng lên và bào mòn mạnh trên đỉnh của đới nâng

Từ Mioxen muộn đến Mioxen sớm: trong bồn trũng Cửu Long xảy ra lún chìm vỏ trái đất (giai đoạn sau tạo rift) Tổng quan trong vùng quá trình này xảy ra ít nhất hai lần, trong đó quan sát thấy thay đổi dấu hiệu chuyển động kiến tạo Bất chỉnh hợp lớn được hình thành trong một giai đoạn trên vào Mioxen trung, thực tế được khẳng định trùng với Đông Nam Á Mặt khác trong trũng Cửu long trong thời gian này chỉ xảy ra một vài hoạt động của đứt gãy phá hủy trong vùng cấu tạo Bạch Hổ, Rồng và các cấu tạo khác

Hình thái cấu trúc rõ ràng hơn cả được thể hiện theo tầng Móng (SHB),

là cơ sở chính để phân vùng kiến tạo của mỏ Tổ hợp trung gian (SHB – SH7)

kế thừa hình thái cấu trúc theo bề mặt móng, mặt khác theo mặt cắt từ dưới lên trên quan sát thấy thoải dần của bình đồ cấu trúc với giảm biên độ cấu tạo dương cũng như cấu tạo âm

Vào đầu giai đoạn phát triển thềm (SH-7, SH-5) một lần nữa thay đổi bình đồ cấu trúc Sự kế thừa hình thái cấu trúc quan sát rất khó và chỉ đối với phần Trung Tâm của cấu tạo Thay đổi tiếp theo dẫn đến san bằng hoàn toàn cấu trúc theo tầng trên (SH-3, SH-2 ) và biến bình đồ hiện tại thành cấu trúc lún chìm

Trang 21

I.3.2 Đặc điểm địa tầng trầm tích

Từ kết qủa khoan trong khu vực nghiên cứu cũng như ở khu vực lận cận cho thấy, địa tầng mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi bao gồm đá móng kết tinh, các trầm tích Paleogen (Oligoxen), trầm tích Neogen (Mioxen, Plioxen) và trầm tích Đệ Tứ Theo tài liệu địa chấn, độ sâu của đá móng tại khối móng nhô cao khoảng 3,2 – 3,4 km

Theo tài liệu địa vật lý-địa chất, chiều dày của trầm tích Kainozoi giới hạn trong khu vực mỏ thay đổi từ 3,2 – 3,4 km tại các khối cấu trúc nhô cao (theo tài liệu khoan) và 4,0–5,6 km tại nơi bị sụt lún sâu nhất

I.3.2.1 Móng trước Kainozoi

Theo tài liệu khoan đá móng trước Kainozoi ngoài thành phần chủ yếu

là granit và diorite còn bao gồm các đá biến chất và macma kết tinh hoàn toàn

Đá móng bị nứt nẻ, đôi khi có hang hốc; các nứt nẻ thường được gắn kết bởi canxit và zeolit Đá móng có tuổi tuyệt đối dao động từ 50 tới 178 triệu năm Nóc của móng kết tinh tương ứng với tập địa chấn SHB Theo tài liệu carota, nóc móng được thể hiện rõ bởi đường điện trở tăng và thời gian truyền sóng siêu âm tăng mạnh

Tại các giếng khoan R-20 và R-25, phần trên của móng có thành phần chủ yếu là biotit thạch anh – diorite hocblen và các kết tinh núi lửa (dăm kết) Các đá dăm kết núi lửa này là những mảnh vụn biotit thạch anh – diorite hocblen có góc cạnh mà được gắn kết cùng một loại mảnh vụn diorit cũng như andezin porphyrit và riolit của tro núi lửa Theo F.A Kireev các mảnh vụn núi lửa này được hình thành trong miệng núi lửa vì vậy nó không thể có liên quan trực tiếp tới đá móng, mặc dù nó có trong thành phần của cùng khối đá chứa dầu

Theo các phân tích mẫu lõi, độ rỗng của đá móng thay đổi từ 1% tới 3,1%, trong các nứt nẻ và phần còn lại trong các hang hốc thì độ rỗng khoảng 20-40%

I.3.2.2 Trầm tích Kainozoi

Nằm bất chỉnh hợp trên đá móng kết tinh là trầm tích Kainozoi bao gồm các trầm tích Paleogen (Oligoxen), trầm tích Neogen (Mioxen, Plioxen) và trầm tích Đệ Tứ và được chia thành sáu hệ tầng

- Trầm tích Oligoxen: bao gồm hệ tầng Trà Cú và Trà Tân

Hệ tầng Trà Cú (Oligoxen dưới) – Tập E1 nóc của hệ tầng Trà Cú là mặt

bất chỉnh hợp tương ứng với tập địa chấn SH-11 và tuổi của hệ tầng được xác

Trang 22

định là Oligocen sớm Hệ tầng này có thể được chia làm 2 phần: phần dưới (tập F) và phần trên (tập E1), nóc của các phần tương ứng với các tập địa chấn SH12 và SH11

Hệ tầng được thành tạo chủ yếu bởi sét kết ở phần trên với sét kết, bột kết xen kẽ và phần dưới là cát kết, đôi khi bắt gặp ít đá núi lửa mafic Trên diện tích mỏ Nam Rồng – Đồi Mồi, trầm tích của hệ tầng Trà Cú vắng mặt tại các khối nâng cao và các giếng khoan thăm dò đều chưa bắt gặp các trầm tích này Tuy nhiên, theo kết quả minh giải tài liệu địa chấn 3D, tại các khu vực vùng rìa của cấu tạo tồn tại các trầm tích hệ tầng Trà Cú với chiều dày có thể lên đến 900m Môi trường trầm tích là lục địa, tướng đầm hồ, đầm lầy, sông

có khả năng chứa dầu khí Hiện tại trầm tích của hệ tầng này đang được khai thác tại các khu vực như Đông Rồng (giếng R-11, 18), Đông Bắc Rồng (giếng R-3, 6, 8)

Hệ tầng Trà Tân (Oligoxen trên) phân bố tương đối rộng trên toàn bộ

diện tích bể Cửu Long và đã được gặp hầu hết tại các giếng khoan Trong khu vực nghiên cứu hệ tầng được chia thành 3 phần: phần dưới (tập E2), phần giữa (tập D) và phần trên (tập C) và nóc của chúng lần lượt tương ứng với các tầng địa chấn SH-10, SH-8, SH-7 Tại khu vực trung tâm của mỏ (tại các giếng khoan DM-1X,2X, 3X, R20, R25), các trầm tích của hệ tầng này nằm phủ trực tiếp lên trên móng, còn ở những vùng rìa là các trầm tích hệ tầng Trà Cú

Đặc điểm trầm tích của tập E2 có thành phần chủ yếu bao gồm sét kết

và cát kết, đôi khi xen kẽ các lớp đá núi lửa Nóc của tập này, trên tài liệu địa chấn (SH-10) được xác định tương ứng với mặt bất chỉnh hợp bào mòn có tuổi Oligocen muộn, còn trên tài liệu carota được xác định bởi sự suy giảm trên các đường cong GR, DT và giá trị điện trở suất tăng Trầm tích được thành tạo chủ yếu trong môi trường tam giác châu, ven biển

Tập D được đặc trưng chủ yếu là sét đầm hồ xen kẹp với một ít cát kết ven biển, sông Các tập sét trong hệ tầng này có hàm lượng vật chất hữu cơ cao và đóng vai trò là tầng chắn địa phương Trên tài liệu địa chấn, nóc của

hệ tầng này tương ứng với tầng phản xạ SH-8 còn trên tài liệu Địa vật lý giếng khoan được đặc trưng bởi giá trị Gama tăng và điện trở suất Chiều dày trầm tích của hệ tầng này giao động trong khoảng 200 m đến 300m và thay đổi từ Đông sang Tây

Tập C bao gồm cát kết, bột kết và sét kết lục địa xen kẽ có tuổiOligocen muộn Cát kết có độ hạt nhỏ-trung, bề dày của hệ tầng thay đổi lớn từ 180m tới 230m (tại giếng khoan R-25).Trên tài liệu địa chấn, nóc của hệ tầng này

Trang 23

tương ứng với tầng phản xạ SH-7, còn trên tài liệu Địa vật lý giếng khoan, các được đặc trưng như Gama, điện trở suất không ổn định do nóc của tập này tương ứng với bất chỉnh hợp góc (thành phần và tính chất thạch học thay đổi

từ giếng nay qua giếng khác)

- Trầm tích Mioxen: bao gồm hệ tầng Bạch Hổ, Côn Sơn và Đồng Nai

Hệ tầng Bạch Hổ (Mioxen dưới) nằm giữa hai tầng địa chấn SH-7 và

SH-3 (nóc Mioxen dưới) với chiều dày thay đổi từ thay đổi từ 600-800m Theo kết quả khoan, hệ tầng này có thể chia ra làm 02 phần:

Phần dưới - Tập BI.1 được giới hạn bởi các tầng phản xạ địa chấn

SH-7 và SH-5 với trầm tích đặc trưng chủ yếu là cát kết xen kẽ với các lớp sét mỏng, cát kết có độ hạt từ nhỏ tới trung bình, có độ rỗng tương đối cao và được trầm tích trong điều kiện vũng vịnh, tam giác châu, biển nông ven bờ Tại một số khu vực của mỏ Rồng đã phát hiện ra dòng dầu thương mại từ các tập cát kết trong hệ tầng này Trên lát cắt địa chấn, nóc của tập này tương ứng với tầng phản xạ SH-5, còn trên tài liệu Địa vật lý giếng khoan được đặc trưng bởi giá trị Gama, DT thấp và điện trở suất cao

Phần trên – Tập BI.2 được giới hạn bởi các tầng phản xạ địa chấn SH-5

và SH-3 với trầm tích đặc trưng sét kết và cát kết xen kẹp được trầm tích trong điều kiện vũng vịnh và môi trường biển nông ven bờ Chiều dày trầm tích của tập này tương đối ổn định

Theo kết quả khoan, nóc của tập BI.1 được đặc trưng bởi tập trầm tích bao gồm sét monmorilonit, sét phiến rotaly và đóng vai trò là tầng chắn khu vực Tập sét này phân bố rộng rãi trên toàn bộ bể Cửu Long và được bắt gặp

ở hầu hết các giếng khoan với chiều dày thay đổi từ 50-100m Nóc của tập này trùng với tầng địa chấn SH-3 và được xác định rõ trên tài liệu Địa vật lý giếng khoan bởi giá trị DT tăng, còn điện trở suất và Gama giảm

Hệ tầng Côn Sơn (Mioxen giữa) nằm giữa hai tầng địa chấn SH-3 và

SH-2 Trầm tích chủ yếu là cát kết acco nằm xen kẽ với sét bột kết và sét, ngoài ra còn có sét macnơ và than nâu Bề dày của hệ tầng từ 550 -700m Môi trường trầm tích là biển nông và ven biển Dầu khí không được phát hiện tại hệ tầng này

Hệ tầng Đồng Nai (Mioxen trên) nằm giữa hai tầng địa chấn SH-2 và

SH-1 Hệ tầng này bao gồm cát kết thạch anh và sỏi xen kẽ với sét bột kết, sét Ngoài ra còn có các lớp cacbonat mỏng và các thấu kính than được thành tạo trong môi trường biển nông và ven biển Bề dày trầm tích thay đổi trong

Trang 24

khoảng từ 700 -820m Hệ tầng này không có triển vọng chứa dầu khí

- Trầm tích Plioxen + Đệ tứ bao gồm hệ tầng Biển Đông:

Hệ tầng Biển Đông nằm ở phần trên cùng của lát cắt trầm tích và bao

gồm chủ yếu sét hạt thô bở rời (đôi khi có cát kết), sỏi với các lớp sét macnơ

và bột kết mỏng Sự có mặt của sinh vật biển và glaunonit đã được xác định

Bề dày trầm tích thay đổi trong khoảng 500-700 m

Đặc trưng địa tầng – thạch học mỏ NRDM được thể hiện ở bảng 1.1

Bảng 1.1: Đặc trưng địa tầng – thạch học mỏ NR-ĐM

Plioxen-Pleistoxen Biển Đông

Cát bột kết, môi trường biển nông ven bờ

Mioxen trên Đồng Nai

Cát bột kết, môi trường vũng vịnh, biển nông ven bờ

Trà Tân (SH7-SH8) Tập C Cát và sét kết, môi trường lục địa

Trà Tân (SH8-SH10) (Tập D)

Sét hồ với chiều dày lớn, ít gặp cát kết ven bờ, sông ngòi

Oligoxen trên

Trà Tân (SH10-SH11) (Tập E2)

Cát kết và sét, môi trường tam giác châu, đồng bằng châu thổ, ven biển

Oligoxen dưới

Trà Cú

(SH11-Móng) (Tập E1)

Sét kết, bột kết xen kẽ và phần dưới

là cát kết, môi trường đầm hồ, sông

Trước Kainozoi - Granit và Granitoids

Trang 25

mô hình về địa tầng, mô hình về đặc trưng thấm/chứa, mô hình về tính chất vật lý dầu khí v.v Kết quả xây dựng mô hình địa chất cho phép tính toán trữ lượng mỏ, thiết kế tối ưu quỹ đạo giếng khoan thăm dò – khai thác, xây dựng

mô hình thủy động nhằm lập ra các phương án khai thác, đánh giá hiệu quả kinh tế, quản lý mỏ một cách có hiệu quả và nâng cao hệ số thu hồi

Nhu cầu về năng lượng đòi hỏi khoa học dầu khí phải phát triển mạnh

mẽ trong các lĩnh vực về công nghệ khoan, khai thác, khoa học địa chất – địa vật lý nói chung và lĩnh vực xây dựng mô hình địa chất nói riêng Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ máy tính bao gồm cả phần cứng và phần mềm, cho phép tính toán một khối lượng lớn dữ liệu và mô phỏng tầng chứa cho phép tiệm cận hơn với điều kiện địa chất thực tế của mỏ Tuy nhiên, các thành tựu và giải pháp trong lĩnh vực này, phần lớn chỉ tập trung nghiên cứu các đối tượng chứa dầu khí truyền thống là đá trầm tích, trên cơ sở phân tích

về tướng trầm tích, môi trường thành tạo cũng như quy luật phân bố của chúng Sau đó ứng dụng các thuật toán xác suất thống kê để mô phỏng tầng chứa trên không gian 3 chiều Việc ứng dụng giải pháp này có hiệu quả và tính tin cậy tương đối cao trong việc xây dựng mô hình địa chất 3D trong đối tượng trên

Việc phát hiện ra đối tượng chứa dầu là tầng đá móng nứt nẻ là thành tựu lớn trong công tác tìm kiếm - thăm dò và khai dầu khí của Việt Nam Tuy nhiên, các kết qủa nghiên cứu chỉ ra rằng, đối với tầng móng nứt nẻ có đặc trưng thấm chứa khác hoàn toàn với các tầng chứa là đá trầm tích Chúng được hình thành trên cơ sở đa khóang vật và chịu ảnh hưởng của các qúa trình hoạt động kiến tạo phức tạp, nhiệt dịch, co ngót, biến đổi thứ sinh v.v, các yếu tố trên gây nên tính bất đồng nhất rất cao, nứt nẻ phân bố phức tạp

và có tính quy luật rất thấp Vì vậy, để nghiên cứu chúng đòi hỏi phải đưa ra các giải pháp kỹ thuật có tính ưu việt, phù hợp với đặc trưng của tầng móng Các vấn đề phức tạp trên đã và đang là vấn đề thách thức đối với các công ty

Trang 26

dầu khí đang hoạt động ở Việt Nam và trên thế giới trong việc nghiên cứu tầng móng cũng như công tác xây dựng mô hình địa chất 3D của tầng chứa là đá móng

Hiện nay, để xây dựng mô hình địa chất 3D cho tầng móng, các công ty dầu khí chỉ thuần túy dựa vào phương pháp phân tích địa thống kê hoặc phương pháp Halo Model (ở Vietsovpetro đã ứng dụng phương pháp này từ những năm 1996) Tuy nhiên, do tính chất hết sức phức tạp của đối tượng nghiên cứu, sau thời gian ứng dụng phương pháp trên tại một số mỏ của Vietsovpetro cũng như một số mỏ dầu khí ở bồn trũng Cửu Long đã xuất hiện một số vấn đề: Dự báo sai về trữ lượng địa chất, dự báo sự phân bố độ thấm/rỗng cho độ tin cậy thấp và từ đó đã dẫn tới sự sai lệch trong việc xây dựng mô hình thủy động cũng như thiết kế các giếng khoan thăm dò - khai thác

Xuất phát từ điều kiện thực tế nêu trên, trong phạm vi nghiên cứu đề tài

đã tập trung vào xây dựng giải pháp “Tích hợp tài liệu địa chấn 3D và tài

liệu địa vật lý giếng khoan nhằm xây dựng mô hình địa chất cho tầng móng” và “quy trình hóa” công tác xây dựng mô hình địa chất 3D cho tầng

chứa là đá móng nứt nẻ Kết quả nghiên cứu đã và đang được ứng dụng một cách có hiệu quả với mực độ tin cậy cao tại Vietsovpetro và một số công ty khác

Trong phạm vi luận văn, tác giả chỉ đề cập đến việc xây dựng mô hình

độ rỗng và mô hình độ thấm

2.2 Phương pháp luận và các bước tiến hành

Quy trình xây dựng mô hình địa chấn 3D cho tầng móng được thể hiện trên biểu đồ mô tả chi tiết (hình 2.1) Biểu đồ này được bắt đầu với việc minh giải cấu trúc và kiến tạo tài liệu địa chấn 3D, từ đó mô hình cấu trúc 3D được xây dựng với kích thước các ô lưới tối ưu Song song với quá trình trên là tiến hành minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan để xác định độ rỗng/thấm tại giếng và sau đó được đưa vào mô hình bằng phương pháp trung bình hóa, mục đích của công đoạn này là mỗi ô lưới dọc theo thân giếng khoan đều mang một giá trị duy nhất Quá trình này được gọi là quá trình scale up (thô hóa) giá trị giếng khoan Bước tiếp theo là tính toán các thuộc tính địa chấn và lựa chọn các thuộc tính tối ưu Việc lựa chọn các thuộc tính địa chấn chủ yếu dựa trên hệ số tương quan giữa thuộc tính địa chấn với kết quả phân tích tài liệu giếng khoan như độ rỗng, độ thấm Bước thứ ba là tích hợp các thuộc tính địa chấn với kết quả phân tích tài liệu giếng khoan bằng việc ứng dụng kỹ

Trang 27

thuật mạng ANN - Artificial Neural Network (mạng nơron nhân tạo) nhằm tạo

ra các khối dự báo phân bố đặc tính theo độ rỗng hoặc theo độ thấm Bước cuối cùng là áp dụng phương pháp Co-kriging với mục đích chuyển khối dự báo (có thể là khối dự báo độ rỗng hoặc độ thấm) theo giá trị thực của giếng khoan Trong quá trình thực hiện bước Co-kriging, các thông số như góc nghiêng, góc phương vị của các đới nứt nẻ được xác định từ tài liệu FMS/FMI được sử dụng Kết quả cuối cùng là mô hình rỗng/thấm trên không gian 3 chiều Trong biểu đồ tiến trình công việc, các kết quả PLT và DST có thể sử dụng để điều chỉnh giá trị mô hình thấm 3D với mục đích tối ưu hóa mô hình thủy động lực

Với quy trình mô tả như trên cho thấy, mức độ tin cậy của việc xây dựng mô hình độ rỗng/độ thấm phụ thuộc rất “Hữu cơ” vào mức độ tin cậy của phương pháp cũng như dữ liệu đầu vào Cụ thể là: Phụ thuộc vào kỹ thuật luyện mạng và mức độ tin cậy của mạng ANN; Phương pháp Co-kriging; Kết quả xây dựng mô hình cấu trúc; Kết qủa minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan để xác định độ rỗng/thấm; Kết quả tính toán và lựa chọn các thuộc tính địa chấn; Kết quả phân tích tài liệu FMS/FMI Việc mô tả chi tiết bản chất, phương pháp luận của các thuật toán được ứng dụng và phương pháp tính toán các dữ liệu đầu vào được trình bày trong các mục kết tiếp

Hình 2.1: Quy trình xây dựng mô hình địa chất

Trang 28

2.2.1 Mạng Nơron nhân tạo - ANN (Artificial Neural Network)

Khái niệm mạng nơron nhân tạo xuất hiện trong khoảng thời gian gần đây (tuy vậy nó đã xuất hiện trước khi máy tính ra đời) Năm 1941 Nhà nghiên cứu thần kinh học Warren McCulloch và nhà Logic học Walter Pits đã đề xướng hệ thần kinh nhân tạo (Artificial neuron) Song do điều kiện kỹ thuật lúc bấy giờ còn hạn chế nên chỉ dừng ở mức khái niệm Trong khoảng thời gian tiếp theo khái niệm thần kinh nhân tạo vẫn tồn tại nhưng chỉ được một số ít các nhà nghiên cứu quan tâm Cho tới tận năm 1969, hai nhà nghiên cứu Minsky và Papert đã công bố công trình đề cập đến những nguyên nhân dẫn đến thất bại của các ý niệm về nơtron nhân tạo trước đây và đưa ra hàng loạt những khái niệm mới tạo tiền đề để khái niệm mạng nơron nhân tạo được khôi phục trở lại và phát triển như ngày nay

ANN thực chất là một sản phẩm của chương trình máy tính và là công

cụ để tự động tìm ra mối quan hệ giữa các tham số đã biết và một tham số đơn chưa biết ANN có thể được phân chia sơ bộ thành 2 dạng theo cách mà mạng được luyện: giám sát và không giám sát Trong quá trình nhận dạng (Learning) mạng nơron tự điều chỉnh các thông số nội tại (Weights) của mô hình cho phù hợp với tập số liệu dùng để nhận dạng (Trainning data set) Các

mô hình mạng nơron sau khi trải qua quá trình nhận dạng được dùng để ước lượng trên các tập số liệu tương tự khác Như vậy, mỗi mạng nơron đều trải qua hai quá trình : quá trình nhận dạng (Learning hay Trainning) và quá trình thực thi (Executing hay Running)

2.2.1.1 Cấu trúc mạng nơron – các khái niệm cơ bản

Hình 2.2: Sơ đồ mô phỏng cấu trúc mạng nơron

Trang 29

§ Nơron: Được hiểu là thành phần cơ bản của mạng nơron Mỗi nơron

có nhiệm vụ tiếp nhận thông tin và trả lại thông tin sau khi đã xử lý Thành phần của một nơron bao gồm các mối liên kết (Connections) với các nơron xung quanh, kèm theo các liên kết này là các trọng số (Weights)

§ Lớp mạng (layers): Một mạng ANNs bao gồm nhiều lớp (thường tù 3

lớp trở lên) Các lớp trong mạng ANNs được chia ra thành 3 nhóm : Nhóm tiếp nhận số liệu (Input layer); Nhóm xử lý số liệu (hay còn gọi là lớp ẩn - Hidden layers) và nhóm xuất số liệu ra (Output layer) Mổi lớp mạng bao gốm

từ 1 đến nhiều nơron Hình 2.2 là mô hình mô phỏng cấu trúc mạng nơron

§ Hàm thực thi (Active Function): Như đã đề cập ở trên, mỗi nơron có

nhiệm vụ xử lý các thông tin nhận được Việc xử lý này được thông qua một hàm toán học gọi là hàm thực thi (Active Function) Cho đến thời điểm hiện tại, phổ biến nhất là loại mạng nơron sử dụng chung một loại hàm thực thi cho từng nhóm lớp (hình 2.3)

i

net net

X

i

net i

e

-+

=11

Logistic Function

net i

x i

1 Hyperbolic Tangent

é

£

£ -

=

0

0 1

1

i

i i

net

net X

Hình 2.3: Một số hàm thực thi dùng trong ANNs (Active function)

Trang 30

- Lớp tiếp nhận số liệu (Input layer): Nhiệm vụ của lớp này là tiếp nhận số liệu đầu vào và truyền số liệu này cho lớp tiếp theo Số liệu đầu vào và số liệu đầu ra của lớp là như nhau Hàm thực thi của lớp này là hàm tuyến tính có hệ

số góc a bằng 1 và hằng số b bằng 0

- Lớp xuất số liệu ra (Output layer): Tùy theo mục đích thiết kế và sử dụng mạng, hàm của lớp này có thể được lựa chọn khác hoặc trùng với hàm của lớp trước nó và đặc biệt, để nhận được kết quả mong muốn, hàm này có thể thay đổi khác nhau giữa hai quá trình nhận dạng và quá trình thực thi

- Lớp ẩn (Hidden layers): Tùy theo mục đích mà một mạng nơron có một hoặc nhiều lớp ần (có một số trường hợp mạng nơron được thiết kế không có lớp ẩn) Mạng nơron có ít nhất một lớp ần được gọi là mạng nhiều lớp (Multilayers Perceptron - MLP)

Các hàm thực thi được dùng trong mạng nơron gồm một số nhóm : nhóm hàm tuyến tính (Linear); Nhóm hàm phi tuyến tính (Nonlinear)

2.2.1.2 Các tiến trình trong mạng nơron

§ Phần tử thực thi – Pes (simple processing elements)

Mỗi mạng nơron được tạo ra nhằm mục đính giải quyết những vấn đề phức tạp Theo mô hình mạng nơron, một vấn đề phức tạp được giải quyết bằng nhiều quá trình đơn giản hơn được gọi là những phần tử thực thi (simple

processing elements - PEs) và để giải quyết một vấn đề phức tạp mạng nơron

được cấu tạo bởi nhiều PEs Sơ đồ mô phỏng cấu trúc của một PE được thể hiện trên hình 2.4

Mỗi PE có nhiệm vụ đơn giản là là tiến hành tổng hợp các dữ liệu đầu vào theo các trọng số liên kết tương ứng (bằng hàm tuyến tính), sau đó, kết quả này được xử lý bằng hàm thực thi Quá trình này có thể biểu diễn bằng công thức :

Trong thực tế, mổi mạng nơron có thể biểu diễn bằng một sơ đồ trọng

số (Hình 2.5) hoặc bằng một sơ đồ mạng nơron đơn giản hơn

[ ] 1 )

( 1 1 2 2 n n

Trong đó :

Yout : số liệu đầu ra

X1, X2…Xn : Các số liệu đầu vào

W1,W2….Wn : Các trọng số tương ứng Ư( ) : Hàm thực thi

Trang 31

§ Quá trình lan truyền ngược (Feedback networks)

Đây là một thuộc tính quan trọng của mạng nơron khả năng tự nhận dạng của mạng Trong quá trình tự nhận dạng, đầu ra của mạng bao gồm hai tập hợp giá trị : Tập giá trị đầu ra do mạng tính toán (yk) và tập giá trị đầu ra mong muốn (desired data - dk), trọng số các liên kết của mạng (wi) trong quá trình nhận dạng sẽ tự được điều chỉnh sao cho bình phương sai lệch giữa hai giá trị (yk-dk)2 là nhỏ nhất Có nhiều thuật toán (Algorithms) được nghiên cứu

để thực hiện quá trình này và hiện tại thuật toán backpropagation với phương

Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc của phần tử thực thi PE (Simple element)

Hình 2.5: Sơ đồ mạng nơron và ma trận trọng số

Trang 32

pháp bình phương tối thiểu (Lease Mean Square - LMS) được dùng nhiều nhất và cho ra kết quả tốt

Sau khi các số liệu đầu vào xi được lan truyền qua mạng tới đầu ra, mạng sẽ nhận được độ sai lệch ek

§ Quá trình nhận dạng (Trainning- Learning)

Trên cơ sở tập số liệu dùng để nhận dạng (Trainning data set), mạng nơron nhân tạo tự hiệu chỉnh (Adapter) các thông số nội tại(wi) sao cho sai số bình phương đạt tối thiểu (sử dụng quá trình lan truyền ngược) Đây chính là quá trình mạng nơron tự nhận dạng Hiện tại các nhà nghiên cứu đã xây dựng nhiều thuật toán để thực hiện quá trình này, song chủ yếu được chia làm hai nhóm : Nhận dạng theo từng bước (sample-by-sample) và nhận dạng theo khối (batch training) Các thuật toán này nhằm mục đích tăng tốc độ nhận dạng, điều khiển mạng sao cho quá trình nhận dạng tiến nhanh tới sai số nhỏ nhất Quá trình nhận dạng là quá trình mạng tự điều chỉnh các tham số thông qua tập hợp số liệu dùng để nhận dạng Quá trình này được lặp đi lặp lại và chỉ dừng khi : Sai số của mạng nhỏ hơn một sai số tới hạn cho trước (Error

Criteria) hoặc vượt qua số vòng lặp định sẵn (Epoches)

Theo lý thuyết, với bất kỳ tập số liệu dùng để nhận dạng nào, bằng cách thay đổi các cấu trúc và hàm thực thi khác nhau, mạng nơron có thể tự điều chỉnh các tham số nội tại sao cho sai số mạng đạt giá trị nhỏ như yêu cầu (sai

số này có thể xấp xỉ 0)

Trong thực tế, có nhiều tập số liệu mạng nơron rất khó nhận dạng với sai số bình phương nhỏ - sai số mạng thường lớn hơn 0.001) Có trường hợp sai số mạng quá nhỏ thì có thể dẫn tới mạng mất tính thống kê Khi đó mạng không có khả năng loại trừ các ảnh hưởng nhiễu của tập số liệu và người ta gọi trường hợp này là quá trùng lặp – (Over fit) Khái niệm Over fit cũng được dùng trong trường hợp mạng rơi vào vùng có tối thiểu cục bộ (Local

Minimum) Trong trường hợp này sai số của mạng sẽ không tiến tới sai số tới

hạn (nếu sai số tới hạn nhỏ hơn sai số cục bộ)

§ Quá trình thực thi (Runing - Executing):

Trang 33

Mỗi mạng nơron, sau quá trình nhận dạng, được dùng để dự đoán các giá trị mong muốn trên các tập số liệu tương tự Hiện tại, nhiều nhà nghiên cứu đang chú trọng xây dựng các giải pháp thẩm định để nâng cao mức độ tin tưởng các kết quả mà mạng nơron tính được Tuỳ theo chuyên ngành hoặc tuỳ theo từng mục đích, các nhà nghiên cứu đưa ra các mô hình thẩm định rất khác nhau Và chủ yếu là kiểm tra chéo giữa các tập dữ liệu khác nhau

2.2.1.3 Khái niệm “tham số tựa”

Tập hợp số liệu mà mạng nơron dùng để nhận dạng bao gồm các tham

số đầu vào và các tham số đầu ra Các tham số đầu vào được hiểu theo nghĩa rộng Đây chính là các tham số mà mạng nơron sử dụng để nhận dạng cũng như để tính kết quả Có thể gọi các tham số này là các “tham số tựa” Trong quá trình nhận dạng, mạng nơron dựa vào các “tham số tựa”, kết hợp với các tham số mong muốn (desired data) để tự điều chỉnh các trọng số (wi) của mạng Và trong quá trình thực thi mạng chỉ dùng các “tham số tựa” để tính

ra kết quả Đây chính là một đặc điểm rất quan trọng của mạng nơron là với một tập hợp các “tham số tựa” có thề dùng để tựa cho nhiều tham số mong muốn (desired data)

2.2.2 Mô hình cấu trúc

Mục đích của việc xây dựng mô hình cấu trúc là phân chia và mô phỏng cấu trúc tầng chứa thành các ô lưới, mỗi ô này sẽ có giá trị X, Y, Z trong không gian ba chiều và mỗi ô lưới mang thông tin về vị trí, độ sâu của đối tượng nghiên cứu Quá trình xây dựng mô hình cấu trúc là bước khởi đầu cho công việc xây dựng mô hình địa chất Nó bao gồm quá trình minh giải tài liệu địa chấn, xây dựng đứt gãy, xây dựng mạng ô lưới (skeleton), từ đó xây dựng các mặt/tầng ranh giới (horizons) Tới đây một ô lưới (cell) mới chỉ được xác định bởi giá trị X,Y theo phương ngang Do đó để có một ô lưới (cell) hoàn chỉnh cần xác định giá trị Z theo phương thẳng đứng thông qua quá trình chia lớp (layering) Kết thúc quá trình xây dựng mô hình cấu trúc là hệ thống mạng

ô lưới trên không gian 3 chiều của đối tượng nghiên cứu (hình 2.6)

Các bước xây dựng mô hình cấu trúc được mô tả như sau:

Chuẩn bị số liệu và xây dựng mô hình đứt gãy:

- Lựa chọn các đứt gãy có trong mô hình

- Đánh giá tài liệu đứt gãy, chỉnh sửa lại khi cần thiết

- Đánh giá mức độ thích hợp của hệ thống đứt gãy với số liệu địa chấn

- Xây dựng mô hình đứt gãy từ số liệu đầu vào

Trang 34

- Liên kết các đứt gãy có mối quan hệ với nhau

- Kiểm tra và chỉnh sửa cần thiết, phù hợp với số liệu giếng khoan

Xây dựng mô hình lưới 3D:

- Xác định ranh giới của lưới

- Thiết kế trục của hệ thống ô lưới theo hướng cùng với các đứt gãy

- Xây dựng các đường chuẩn (đường định hướng) cho mạng lưới

Xây dựng mô hình tầng chứa và phân lớp:

- Xác định mô hình 3D từ tầng phản xạ và các dấu hiệu trong giếng

- Xác định đặc tính của đứt gãy và thông số cho xây dựng mô hình

- Định hướng các ô lưới xung quanh đứt gãy để đảm bảo chính xác vị trí của các đứt gãy

- Xác định đặc tính cấu trúc cho từng đới phân chia Trong mô hình này, các ô lưới được thiết kế từ dưới lên trên

- Đảm bảo tính bất đồng nhất được duy trì bằng cách tạo đủ số lớp của mô hình địa chất

Hình 2.6: Quy trình xây dựng mô hình cấu trúc

Trang 35

2.2.3 Xác định độ rỗng/ thấm từ tài liệu địa vật lý giếng khoan

2.2.3.1 Đặc trưng thạch học và vật lý thạch học của đá móng

Đá móng chủ yếu bao gồm granite, granodiorite, monzodiorite và diorite

và hỗn hợp của chúng với tỷ lệ rất khác nhau Trong quá trình thành tạo, chúng bị tác động bởi các trường lực địa chất khác nhau do hoạt động địa chất thứ sinh, và kết quả là thành phần khoáng vật của chúng trở nên phức tạp hơn bởi xuất hiện thêm các khoáng vật thứ sinh Các kết quả nghiên cứu

về thành phần thạch học cho thấy hàm lượng khoáng vật của đá móng nêu trên là hết sức phức tạp và thay đổi trong phạm vị rất rộng (hình 2.7 – 2.9) Các khoáng vật, như Plagioclase chẳng hạn, tham gia vào thành phần của đá móng từ 20 đến 80%, K-Feldspar 2-50%, quartz 0-40%, nhóm khoáng vật màu 0-31% và nhóm khoáng vật thứ sinh 0-20%

Xác định tham số tầng chứa cũng như xây dựng mô hình địa chất cho đối tượng móng là một công việc rất phức tạp Để thực hiện công việc nêu trên một cách hiệu qủa và tin cậy cần phải có những khái niệm cơ bản của mô hình cấu trúc không gian rỗng của đá móng nứt nẻ Đặc điểm nứt nẻ trong đá móng không chỉ phụ thuộc vào các yếu tố kiến tạo mà còn phụ thuộc rất lớn vào thành phần thạch học của đá Cấu trúc không gian rỗng của đá móng (hình 2.10) được minh họa như sau:

Hệ thống nứt nẻ lớn (marcro fracture): được hình thành chủ yếu từ

các hoạt động kiến tạo, có tính định hướng cao và đặt trưng bởi khả năng thấm thủy lực Các nứt nẻ loại macro phân bố không đồng đều với khoảng cách giữa chúng từ một vài mét đến vài trăm mét

Hệ thống vi khe nứt (micro fracture): được hình thành từ các hoạt

động kiến tạo, co giãn khối macma ,phát triển dọc theo mặt các đới đứt gãy lớn hoặc giữa chúng, phát triển bất định hướng tạo thành một hệ thống chứa

và lưu thông chất lưu phức tạp Đặt trưng bởi khả năng thấm mao dẫn

Hệ thống hang hốc (vuggy): được hình thành bởi quá trình hoạt động

thuỷ nhiệt diễn ra tronh hàng triệu năm Phát triển dọc theo các đới nứt nẻ lớn Góp phần đáng kể cho việc gia tăng khả năng chứa và thấm thuỷ động lực

Khối đá rắn chắc (unchanged rock - block): là khối đá macma

nguyên sinh, không bị phá huỷ, không có khả năng thấm, chứa chất lưu

Các kết quả nghiên cứu về chế độ thủy động học cho thấy hình dạng đường cong áp suất Mobility-weighted Datum Pressure hầu như thỏa mãn mọi điều kiện và phù hợp với mô hình hai độ rỗng và hai độ thấm của Warrent &

Trang 36

Rot [2] Đồ thị mối tương quan giữa lưu lượng dòng chảy và độ chênh áp Q =

f (DP) - (Chỉ số đường cong) tại các giếng khai thác có hai phần: phần thứ

nhất hoàn toàn tuyến tính và đặc trưng cho chu kỳ làm việc ban đầu, khi phần lớn chất lưu vận động trong các nứt nẻ macro, và phần thứ hai bị uốn cong của đồ thị đặc trưng cho chu kỳ làm việc của giếng với sự tham gia của các nứt nẻ micro Điều đó có nghĩa đá chứa của móng nứt nẻ có cấu trúc phù hợp với mô hình hai độ rỗng và hai độ thấm Loại độ rỗng thứ nhất bao gồm các vi khe nứt và vi hang hốc với đặc trưng thấm mao dẫn, còn loại thứ hai bao gồm các nứt nẻ macro và hang hốc với đặc trưng thấm dẫn theo cơ chế thủy động học

Trang 37

Hình 2.7: Thành phần khoáng vật của đá Granite

Hình 2.8: Thành phần khoáng vật của đá Granodiorite

Trang 38

Hình 2.9: Thành phần khoáng vật của đá Monzodiorite

Macro fractureaperture: 100-500 mm perm: upto 20 D porosity: 1-2 %

By: Pham Anh Tuan

Research & Design Institute,

VietsovpetroHình 2.10: Cấu trúc không gian rỗng của đá móng

Trang 39

2.2.3.2 Đánh giá các đặc tính chứa của đá móng nứt nẻ hang hốc

Như đã nêu trên, các thân dầu trong đã móng nứt nẻ hang hốc rất phức tạp trên cả hai phương diện – thạch học và cấu trúc không gian rỗng Do đó không thể áp dụng các phương pháp thông thường để đánh giá các đặc tính thấm chứa (hay các thông số) của chúng vì mô hình không phù hợp Hơn nữa, tất cả các tài liệu địa vật lý giếng khoan chỉ có thể áp dụng trong trường hợp môi trường đồng nhất và mối tương quan giữa tham số vật lý đo được và các tính chất của đá chứa chỉ phù hợp cho mô hình độ rỗng giữa hạt Như vậy, để nâng cao độ chính xác trong việc xác định các thông số của đá chứa cần phải có các giải pháp mới trên cả hai phương diện - phương pháp nghiên cứu và lựa chọn thuật toán

Trên cơ sở xây dựng mô hình vật lý - thạch học, các thông số quan trọng nhất được sử dụng trong việc nghiên cứu vỉa và xây dựng mô hình đá móng nứt nẻ là độ rỗng tổng (Ft), độ rỗng thứ sinh (F2), độ rỗng nứt nẻ (Ffr)

và độ thấm (K)

Việc xác định độ rỗng/thấm trong đá móng bằng phần mềm BASROC 3.0 là phần mềm duy nhất cho đến nay chuyên nghiên cứu đá móng nứt nẻ, hang hốc (Tác giả: Hoàng Văn Quý) đã áp dụng rất thành công trên một số

mỏ dầu với nội dung cơ bản như sau:

Phương pháp xác định độ rỗng tổng

Đá móng nứt nẻ là loại đá đa khoáng với tỷ lệ về thể tích và thành phần khác nhau, do đó việc xác định độ rỗng theo phương pháp truyền thống thường sẽ gây sai số lớn do gặp nhiều khó khăn trong việc xác định các thông

số của khung đá Để loại trừ ảnh hưởng của yếu tố đa khoáng đối với các giá trị vật lý đo được bằng các phương pháp địa vật lý giếng khoan, trong phần mềm BASROC 3.0 đã áp dụng thuật toán đặc biệt để giải hệ phương trình đa nghiệm trong đó bao gồm cả về thể tích của khoáng vật (hoặc nhóm khoáng vật) lẫn độ rỗng tổng

Phương pháp này áp dụng kỹ thuật giảm thiểu sai số (EMT) nhằm nâng cao hệ số liên kết giữa các đường cong xây dựng lý thuyết với các đường cong thực tế đo được (hình 2.11)

Trang 40

Hình 2.11: Sơ đồ khối các bước xác đinh độ rỗng tổng

V 1 , V 2 , …, V n , Ft

Định dạng
Số trang	106
Dung lượng	12,85 MB