Đặc điểm, mô hình địa chất và tiềm năng dầu khí thành tạo cacbonat trước kainozoi phần đông bắc bể sông hồng

Những phát hiện dầu khí mới đây cho thấy tính đúng đắn của ngành dầu khí khi tích cực triển khai các hoạt động tìm kiếm thăm dò vào đối tượng đá móng cacbonat trước Kainozoi khu vực phía

LÊ TRUNG TÂM

ĐẶC ĐIỂM, MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT VÀ TIỀM NĂNG DẦU KHÍ THÀNH TẠO CACBONAT TRƯỚC KAINOZOI

PHẦN ĐÔNG BẮC BỂ SÔNG HỒNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội- 2015

LÊ TRUNG TÂM

ĐẶC ĐIỂM, MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT VÀ TIỀM NĂNG

DẦU KHÍ THÀNH TẠO CACBONAT TRƯỚC KAINOZOI

PHẦN ĐÔNG BẮC BỂ SÔNG HỒNG

Ngành: Kỹ thuật địa chất

Mã số: 62.52.05.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.TS PHẠM VĂN TUẤN

2.TS.CÙ MINH HOÀNG

Hà Nội- 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các tài liệu sử dụng là trung thực, các kết quả nghiên cứu trong luận án chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Lê Trung Tâm

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với sự giúp đỡ và hướng đạo tận tình của hai nhà khoa học là Tiến sĩ Phạm Văn Tuấn – Trưởng Bộ môn Địa chất Dầu khí, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất và Tiến sĩ Cù Minh Hoàng – Giám đốc, Công ty Điều hành Thăm dò Khai thác Dầu khí Nước ngoài đã trực tiếp hướng dẫn để tác giả hoàn thành luận án này

Trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu, tác giả đã nhận được sự hỗ trợ quý báu và vô tư của các Thầy giáo, Cô giáo, Ban giám hiệu, Bộ môn Địa chất Dầu khí, Khoa Dầu khí, Phòng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Tác gải xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, Tiến sĩ Nguyễn Tiến Long – Phó Tổng Giám đốc, Tiến sĩ Lê Tuấn Việt – Trưởng Ban Tìm kiếm Thăm dò, cùng toàn thể các anh chị em, bạn bè đồng nghiệp tại Ban Tìm kiếm Thăm dò, Tổng Công Ty Thăm dò Khai thác Dầu khí đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi

để tôi hoàn thành luận án này

Một lần nữa cho phép tác giả, nhân dịp này, biểu lộ lòng biết ơn sâu sắc với tất cả sự hỗ trợ và giúp đỡ vô cùng quý báu đó

MUC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIÊT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

DANH MỤC CÁC BẢNG x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của Luận án 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án 4

7 Những luận điểm bảo vệ 5

8 Những điểm mới của luận án 5

9 Cơ sở tài liệu thực hiện luận án 6

10 Bố cục luận án 7

11 Nơi thực hiện luận án 7

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ PHẦN ĐÔNG BẮC BỂ SÔNG HỒNG 8

1.1 Vị trí địa lý 8

1.2 Lịch sử tìm kiếm thăm dò 10

1.2.1 Thăm dò địa chấn 10

1.2.2 Khoan thăm dò và các phát hiện dầu khí 12

1.3 Kiến tạo 15

1.3.1 Thềm Quảng Ninh (I) 17

1.3.2 Đới các địa hào Paleoxen (II) 17

1.3.3 Thềm Bạch Long Vĩ (III) 18

1.3.4 Đới nghịch đảo Mioxen (IV) 18

1.3.5 Đới nâng phía Tây (V) 19

1.3.6 Trũng Trung Tâm (VI) 19

1.4 Địa tầng 22

1.4.1 Đá móng trước Kainozoi 23

1.4.2 Giới Kainozoi 26

1.5 Hệ thống dầu khí 32

1.5.1 Đá mẹ 32

1.5.2 Đá chứa 34

1.5.3 Đá chắn 34

1.5.4 Bẫy chứa 35

1.5.5 Thời gian và dịch chuyển dầu khí 36

1.6 Lịch sử phát kiến tạo khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng và các vùng lân cận trong khung cấu trúc Đông Nam Á 37

1.6.1 Lịch sử phát triển kiến tạo trước Kainozoi 37

1.6.2 Lịch sử phát triển kiến tạo Kainozoi 39

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ CACBONAT 45

2.1 Định nghĩa và cơ chế thành tạo 45

2.1.1 Định nghĩa 45

2.1.2 Cơ chế thành tạo 46

2.2 Phân loại đá cacbonat 49

2.2.1 Phân loại theo thành phần và kiến trúc đá 49

2.2.2 Phân loại theo môi trường và điều kiện thành tạo 55

2.3 Các quá trình biến đổi thứ sinh 57

2.3.1 Quá trình hòa tan 57

2.3.2 Quá trình xi măng 58

2.3.3 Quá trình dolomit hóa 59

2.4 Đặc trưng cacbonat trên các tài liệu địa vật lý 62

2.4.1 Đặc trưng mặt phản xạ địa chấn 62

2.4.2 Đặc trưng cacbonat trên tài liệu địa vật lý giếng khoan 64

CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 67

3.1 Cơ sở tài liệu 67

3.2 Phương pháp nghiên cứu 68

3.2.1 Các phương pháp nghiên cứu đặc điểm thạch học trầm tích 68

3.2.2 Phương pháp mô hình hóa tầng chứa cacbonat 75

3.2.3 Chu trình nghiên cứu 86

CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM THẠCH HỌC TRẦM TÍCH VÀ MÔ HÌNH TẦNG CHỨA 88

4.1 Đặc điểm thạch học trầm tích 88

4.1.1 Thành phần thạch học 89

4.1.2 Tuổi và môi trường thành tạo 93

4.1.3 Phân loại đá 94

4.1.4 Các quá trình biến đổi thứ sinh 97

4.1.5 Đặc trưng trên địa chấn 99

4.1.6 Đặc trưng trên tài liệu địa vật lý giếng khoan 101

4.2 Mô hình tầng chứa 104

4.2.1 Đặc tính chứa từ tài liệu địa vật lý giếng khoan 104

4.2.2 Kết quả phân tích thuộc tính địa chấn 108

4.2.3 Kết quả xây dựng mô hình tầng chứa bằng mạng nơ-ron nhân tạo 114

4.2.4 Tiềm năng chứa dầu khí 119

4.3 Thảo luận về nghiên cứu thạch học trầm tích và xây dựng mô hình tầng chứa cho đá cacbonat 124

4.3.1 Đá cacbonat cổ có đặc điểm thạch học khác biệt với đá cacbonat trẻ 126

4.3.2 Qúa trình biến đổi thứ sinh cacbonat cổ khác biệt với cacbonat trẻ 127

4.3.3 Đặc tính chứa đá cacbonat cổ kém hơn đá cacbonat trẻ 128

4.3.4 Xây dựng mô hình tầng chứa trong đá cacbonat cổ khác với trong đá cacbonat trẻ 129 KẾT LUẬN 131 KIẾN NGHỊ 132 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ a TÀI LIỆU THAM KHẢO b

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT

DT Sonic transit time log Đường cong thời gian truyền sóng FMI Formation Micro Imager Chụp ảnh thành giếng khoan ANN Artificial Neural Networks Mạng nơ-ron nhân tạo

TOC Total Organic Carbon Tổng hàm lượng cacbon hữu cơ

ФT Total Effective Porosity Tổng độ rỗng hiệu dụng

TVD True Vertical Depth Chiều sâu thực thẳng đứng

MDT Modular Dynamic Tester Đo áp suất thành hệ

LLS LateroLog Shallow Đường cong điện trở nông

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Vị trí địa lý khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng 8

Hình 1.2 Mạng lưới tuyến địa chấn đã thực hiện 11

Hình 1.3 Bản đồ phân vùng cấu trúc ………… 16

Hình 1.4 Mặt cắt địa chấn qua các đơn vị cấu trúc chính 21

Hình 1.5 Cột địa tầng tổng hợp phần Đông Bắc Bể Sông Hồng 22

Hình 1.6 Hình ảnh nứt nẻ quan sát tại điểm khảo sát núi Con Voi 24

Hình 1.7 Hình ảnh Karst quan sát được tại khu vực Hạ Long 25

Hình 1.8 Mô hình liên hệ giữa đá móng khu vực nghiên cứu với đá móng lộ trên bề mặt địa hình 26

Hình 1.9 Đặc trưng GR giếng khoan 104 28

Hình 1.10 GR 100 29

Hình 1.11 Mô hình kiến tạo khu vực Đông Nam Á 44

Hình 2.1 Phân loại đá cacbonat của R.L.Folk (1959) 51

Hình 2.2 Phân loại đá cacbonat của Dunham (1962); Embry và Klovan bổ sung (1971) 52

Hình 2.3 Phân loại cacbonat của Loucks (1993) và Bosscher and Schlager (1992) 55

Hình 2.4 Mối quan hệ giữa quá trình dolomit hóa và sự biến đổi độ rỗng trong đá cacbonat 62

Hình 2.5 Đặc trưng phản xạ địa chấn đá cacbonat lô M2 ngoài khơi Myanmar 63

Hình 2.6 Đặc trưng phản xạ địa chấn cacbonat cấu tạo Cá Voi Xanh, phía nam bể Sông Hồng 63

Hình 2.7 Tính chất vật lý đá trên tài liệu ĐVLGK 66

Hình 3.1 Sơ đồ phân bố giếng khoan và địa chấn khu vực nghiên cứu 67

Hình 3.2 Quy trình phương pháp nghiên cứu mẫu vụn khoan 70

Hình 3.3 Mô tả thạch học từ mẫu vụn 71

Hình 3.4 Vi ảnh lát mỏng thạch học đá cacbonat 72

Hình 3.5 Máy phân tích nhiễu xạ Rơnnghen (XRD) 73

Hình 3.6 Kết quả phân tích XRD 74

Hình 3.7 Hình ảnh nứt nẻ, hang hốc qua sát thấy tại điểm khảo sát Hạ Long, Điểm khảo sát 11, tọa độ GPS; X: 107o12’0.63” E; Y: 20o58’55.7” N 77

Hình 3.8 Phân tích định tính liệu FMI và Caliper 78

Hình 3.9 Mô hình minh giải tài liệu ĐVLGK……… 79

Hình 3.10 Các thuộc tính địa chấn liên quan đến đá cacbonat 82

Hình 3.11 Thuộc tính RMS 83

Hình 3.12 Thuộc tính Evelope 84

Hình 3.13 Mạng nơ-ron điển hình 85

Hình 3.14 Chu trình nghiên cứu 86

Hình 4.1 Bản đồcấu trúc nóc tầng cacbonat 88

Hình 4.2 Kết quả phân tích XRD giếng khoan 106-HRN-1X 89

Hình 4.3 Kết quả phân tích XRD giếng khoan 106-HR-2X 90

Hình 4.4 Kết quả phân tích XRD giếng khoan 106-HRD-1X 90

Hình 4.5 Cột địa tầng tổng hợp xây dựng từ tài liệu mẫu vụn khoan…….………92

Hình 4.6 Bảng các hóa đá đặc trưng cho từng thời kỳ 93

Hình 4.7 Hóa đá Fusuline trong mẫu thạch học lát mỏng 94

Hình 4.8 Phân loại đá cacbonat theo thành phần và kiến trúc 95

Hình 4.9 Dolomite trên mẫu lát mỏng thạch học……… …… 96

Hình 4.10 Dolomite trên kính hiển vi điện tử quét (SEM)……… 97

Hình 4.11 Các quá trình biến đổi thứ sinh quan sát trên mẫu thạch học lát mỏng 98

Hình 4.12 Kết quả phân tích độ rỗng……….…………99

Hình 4.13 Mặt cắt địa chấn qua các giếng khoan……… ………100

Hình 4.14 Kết quả phân tích thành phần thạch học 103

Hình 4.15 Kết quả phân tích tài liệu FMI các giếng khoan 106-HR-2X106-HRN-1X 105

Hình 4.16 Biểu đồ biểu diễn kết quả phân tích độ rỗng……… …… 106

Hình 4.17 Băng Composite tổng hợp kết quả minh giải độ rỗng và thành phần thạch học……….………107

Hình 4.18 Phân tích thuộc tính RMS theo khối 108

Hình 4.19 Phân tích thuộc tính Envelope theo khối 109

Hình 4.20 Kết quả phân tích thuộc tính địa chấn thể hiện trên mặt nóc tầng cacbonat 110

Hình 4.21 Kết quả phân tích thuộc tính địa chấn 40 ms dưới nóc tầng cacbonat 111

Hình 4.22 Kết quả phân tích thuộc tính địa chấn 55ms dưới nóc tầng cacbonat 112

Hình 4.23 Kết quả phân tích thuộc tính địa chấn 200ms dưới nóc tầng cacbonat 113

Hình 4.24 Qui trình mô hình hóa tầng chứa bằng mạng nơ-ron nhân tạo……….114

Hình 4.25 Mô hình tầng chứa theo ANN……….……… 115

Hình 4.26 Mặt cắt thể hiện mô hình độ rỗng theo ANN qua các cấu tạo Hàm Rồng, Hàm Rồng Nam, Hàm Rồng Đông 116

Hình 4.27 So sánh độ rỗng từ mô hình và độ rỗng theo minh giải ĐVLGK…….118

Hình 4.28 Mô hình độ rỗng trên bản đồ cấu trúc nóc cacbonat………119

Hình 4.29 Bản đồ phân bố đá cacbonat phát hiện trên thềm lục địa Việt Nam 125

Hình 4.30 Đặc điểm thạch học đá cacbonat……… …127

Hình 4.31 Qúa trình biến đổi thứ sinh……… … 128

Hình 4.32 Tổng độ rỗng hiệu dụng trong đá cacbonat……….… 129

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Khối lượng địa chấn đã thu nổ tại khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng 12

Bảng 1.2 Các giếng khoan thăm dò khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng 15

Bảng 2.1 Thành phần khoáng vật trong đá cacbonat .46

Bảng 2.2 Tính chất vật lý một số loại đá……….…………65

Bảng 3.1 Tài liệu giếng khoan phục vụ nghiên cứu……….68

Bảng 4.1 Tiềm năng chứa và xếp hạng cấu tạo……… ………124

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Đá chứa cacbonat là đối tượng tìm kiếm thăm dò hàng đầu của nhiều nước trên thế giới [Lê Hải An, 2014] đã tổng hợp các công trình nghiên cứu trước đây và cho rằng tính đến thời điểm hiện tại 60% trữ lượng dầu và 40% trữ lượng khí được phát hiện trong đá chứa cacbonat Vùng Trung Đông có 62% trữ lượng dầu trên thế giới, trong đó trên 70% trong số này là ở trong đá cacbonat; có 40% trữ lượng khí trên thế giới, trong đó 90% là ở trong đá cacbonat [Lucia 2007] tổng kết rằng dầu khí đã được phát hiện ở nhiều loại đá cacbonat khác nhau bao gồm: đá cacbonat ám tiêu, đá dolomite hoá Ví dụ dầu khí trong đá cacbonat như ở các mỏ Mississippian Chester, Guadalupe Mountains (Mỹ); Tubarao (Braxin); Idd el Shargi (Trung Đông); bể Alberta (Canada), trong đá vôi dolomite như ở các mỏ Red River, Andrews South Devonian (Mỹ); Ghawar (Tiểu vương quốc Ả-rập); mỏ San Andres, Elk Basin Mississippian, Ellenburger (Mỹ); bể Tarim (Trung Quốc); bể Maracaibo (Venezuela) Nhiều nhà khoa học đã tiếp cận bằng nhiều cách khác nhau để nghiên cứu đặc điểm đá cacbonat nhằm nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro khi tìm kiếm dầu khí trong đối tượng đá cacbonat, đặc biệt là đánh giá chính xác trữ lượng của đá chứa cacbonat

Ở Việt Nam, công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí cho đến trước năm 2008 mới chỉ tập trung vào 3 đối tượng chủ yếu là trầm tích vụn tuổi Oligoxen, Mioxen, đá cacbonat nguồn gốc ám tiêu và đá móng granit nứt nẻ Năm 2008, Nhà thầu Petronas khoan giếng 106-HR-1X tại cấu tạo Hàm Rồng đã có phát hiện dầu trong đá móng cacbonat trước Kainozoi Kết quả thử vỉa cho dòng công nghiệp có lưu lượng lớn (7209 thùng/ngày đêm) Năm 2009, Petronas tiếp tục khoan giếng thẩm lượng 106-HR-2X, kết quả thử vỉa trong đối tượng cacbonat cho dòng dầu công nghiệp có lưu lượng 6000 thùng/ngày đêm Các kết quả này đã làm thay đổi quan niệm về tìm kiếm thăm dò dầu khí trong đối tượng đá móng trước Kainozoi ở khu vực phía Bắc bể Sông Hồng nói riêng và toàn bộ thềm lục địa Việt Nam nói

chung Công tác TKTD cho đối tượng cacbonat đã được triển khai tích cực hơn Trong các năm 2013 và 2014, Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí (PVEP) đã khoan các giếng thăm dò 106-HRN-1X, 106-HRD-1X trên các cấu tạo Hàm Rồng Nam và Hàm Rồng Đông, các giếng khoan này đều có phát hiện dầu khí trong đối tượng cacbonat trước Kainozoi Các giếng khoan này được khoan cách mỏ Hàm Rồng của Petronas khoảng 8 km về phía Nam và phía Đông Những phát hiện dầu khí mới đây cho thấy tính đúng đắn của ngành dầu khí khi tích cực triển khai các hoạt động tìm kiếm thăm dò vào đối tượng đá móng cacbonat trước Kainozoi khu vực phía Bắc bể trầm tích Sông Hồng và đã thu được những kết quả rất khả quan Tuy nhiên những nghiên cứu về đặc điểm địa chất, đặc điểm vật lý thạch học, tính chất chứa đá chứa cacbonat trước Kainozoi còn hạn chế Vì vậy đòi hỏi cần phải có những nghiên cứu mang tính tổng thể để đánh giá tiềm năng chứa dầu khí trong đối tượng này

Là một cán bộ của ngành Dầu khí Việt Nam công tác trong lĩnh vực tìm kiếm thăm dò và khai thác, đứng trước đòi hỏi cần nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp địa chất địa vật lý nhằm giải quyết vấn đề tầng chứa đối tượng đá

chứa cacbonat, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài: “Đặc điểm, mô hình địa chất

và tiềm năng dầu khí thành tạo cacbonat trước Kainozoi phần Đông Bắc bể Sông Hồng”

2 Mục đích nghiên cứu của luận án

Làm sáng tỏ các đặc điểm thạch học trầm tích từ đó lựa chọn hệ phương pháp phù hợp để xây dựng mô hình tầng chứa Trên cơ sở kết quả từ mô hình, tiến hành đánh giá định lượng tiềm năng chứa và xếp hạng triển vọng các cấu tạo trong

khu vực nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là đá móng cacbonat dưới lớp phủ Kainozoi thuộc diện tích Lô 106 thềm lục địa Việt Nam Phạm vi nghiên cứu bao gồm các nghiên

cứu về thành phần thạch học, nghiên cứu tuổi và môi trường thành tạo, các quá trình biến đổi thứ sinh và xây dựng mô hình độ rỗng cho đối tượng nghiên cứu.

4 Nội dung nghiên cứu

 Tổng hợp, phân tích các tài liệu địa tầng, kiến tạo và địa chất khu vực

 Nghiên cứu các đặc điểm thạch học trầm tích của đá cacbonat bao gồm: Thành phần khoáng vật tạo đá, phân loại đá, định tuổi, nguồn gốc và môi trường thành tạo, các quá trình biến đổi thứ sinh ảnh hưởng đến chất lượng

tầng chứa

 Xây dựng mô hình để đánh giá định lượng tiềm năng chứa các cấu tạo

 Định hướng công tác nghiên cứu cũng như công tác thăm dò thẩm lượng cho

đối tượng cacbonat trước Kainozoi trên cơ sở các kết quả của luận án

5 Phương pháp nghiên cứu

Các bước tiếp cận và tiến hành nghiên cứu trong luận án này được khái quát như sau: (i) Phân tích tổng hợp tài liệu địa chất - địa vật lý; tích hợp tài liệu địa vật

lý đo ghi trong giếng khoan với tài liệu phân tích trên mẫu lõi; tích hợp tài liệu phân tích ĐVLGK với tài liệu địa chấn; (ii) Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và các phương pháp phân loại đá cacbonat và các phương pháp đánh giá chất lượng tầng chứa trầm tích cacbonat; (iii) Nghiên cứu cơ sở lý thuyết mạng nơ-ron và các phương pháp phân tích thuộc tính địa chấn kết hợp với phân tích tài liệu ĐVLGK để xây dựng mô hình tầng chứa Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sử dụng trong luận án bao gồm:

- Phân tích mẫu vụn khoan (cuttings analysis)

- Phân tích lát mỏng thạch học (thin section analysis)

- Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD analysis)

- Phân tích hiển vi điện tử quét (SEM analysis)

- Phân tích địa vật lý giếng khoan (well log interpretation)

- Phân tích thuộc tính địa chấn (attributes analysis)

- Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo xây dựng mô hình tầng chứa (ANN)

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án

6.1 Ý nghĩa khoa học

- Luận án góp phần làm sáng tỏ đặc điểm thạch học trầm tích đối tượng đá cacbonat trước Kainozoi trong khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng và cho phép ứng dụng nghiên cứu đặc điểm đá chứa cacbonat tại các khu vực lân cận

- Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo với đầu vào là các thuộc tính địa chấn cùng kết quả phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan để xây dựng mô hình tầng chứa là phù hợp với các đặc điểm về thạch học trầm tích và đặc điểm tầng chứa đá cacbonat khu vực nghiên cứu

- Cung cấp phương pháp luận về lý thuyết và các đặc trưng của đá cabonat cho nghiên cứu tầng chứa Ứng dụng mô hình ba khoáng vật và hai độ rỗng trong minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan để phân tích địn lượng, qua đó xác định được thành phần thạch học, độ rỗng giữa hạt, độ rỗng thứ sinh

- Có thể áp dụng phương pháp luận trong luận án để nghiên cứu đá cacbonat trước Kainozoi ở các khu vực lân cận

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Thành công của luận án cho phép đánh giá tiềm năng chứa và xếp hạng triển vọng những cấu tạo chưa có giếng khoan làm cơ sở để lựa chọn và thiết kế các giếng khoan thăm dò trên các cấu tạo triển vọng chưa có giếng khoan

- Sử dụng các kết quả nghiên cứu của luận án cho phép định hướng công tác phát triển cụm mỏ Hàm Rồng, đặc biệt là lựa chọn vị trí các giếng khoan thẩm lượng, khai thác

- Các kết quả của Luận án sẽ được sử dụng và ứng dụng ngay trong các công việc của Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí (PVEP) trong quá trình triển

khai các công tác thăm dò thẩm lượng và khai thác tại cụm mỏ Hàm Rồng và vùng lân cận

- Các kết quả nghiên cứu của luận án cho phép nghiên cứu chi tiết hơn các tầng chứa cacbonat tại khu vực và mở rộng nghiên cứu ở các khu vực khác

7 Những luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1

Đá cacbonat khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng có thành phần thạch học chủ

yếu là canxit và dolomit, tuổi từ Cacbon đến Pecmi, nguồn gốc sinh hóa, chủ yếu là

đá vôi dạng bùn có kiến trúc ẩn tinh, thành tạo trong môi trường năng lượng thấp đến trung bình, đã trải qua quá trình biến đổi mạnh mẽ Độ rỗng thứ sinh đóng vai

trò quan trọng nhất đến chất lượng đá chứa

Luận điểm 2

Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo xây dựng mô hình tầng chứa với đầu vào là

03 thuộc tính địa chấn RMS, Envelope, Sweetness cùng kết quả phân tích địa vật lý giếng khoan là phù hợp với đá cacbonat Đông Bắc bể Sông Hồng Mô hình cho phép đánh giá định lượng tiềm năng chứa và xếp hạng các cấu tạo

8 Những điểm mới của luận án

- Lần đầu tiên vấn đề nghiên cứu tầng chứa cacbonat trước Kainozoi ở Việt

Nam được thực hiện đầy đủ từ nghiên cứu đặc điểm thạch học trầm tích làm cơ sở

để lựa chọn hệ phương pháp để xây dựng mô hình tầng chứa Quá trình phân tích được thực hiện trên trạm workstation, sử dụng các phần mềm hiện đại nhất của ngành dầu khí hiện nay

- Luận án đã góp phần làm giàu cơ sở lý thuyết về đá cacbonat, sử dụng mô hình 02 độ rỗng và 03 khoáng vật để phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan, lựa chọn và phân tích 03 thuộc tính địa chấn phù hợp nhất với đá cacbonat ở khu vực nghiên cứu Từ đó mở rộng thêm ứng dụng của các phương pháp thạch học trầm

tích, địa vật lý giếng khoan, phân tích thuộc tính địa chấn trong công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí ở Việt Nam

- Đưa ra mối liên hệ giữa đá cacbonat lộ trên bề mặt địa hình với đá cacbonat dưới lớp phủ Kainozoi

- Làm sáng tỏ được tuổi, môi trường thành tạo, phân loại và đánh giá ảnh hưởng của các quá trình biến đổi thứ sinh đến chất lượng chứa của đá cacbonat thuộc phạm vi Lô 106, khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng

- Xây dựng thành công mô hình tầng chứa, mô hình cho phép đánh giá chi tiết tiềm năng chứa và xếp hạng triển vọng cụm cấu tạo Hàm Rồng và 04 cấu tạo triển vọng còn lại trong khu vực nghiên cứu

9 Cơ sở tài liệu thực hiện luận án

Cơ sở tài liệu chính để thực hiện nghiên cứu luận án được trình bày chi tiết trong mục 3.1 bao gồm:

- Tài liệu địa chấn: 350 km2 tài liệu địa chấn 3D khu vực cụm cấu tạo Hàm Rồng, thu nổ năm 2005

- Tài liệu địa vật lý giếng khoan: bao gồm tài liệu 04 giếng khoan ở khu

vực nghiên cứu cùng tài liệu của 04 giếng khoan lân cận

- Tài liệu mẫu: tổng cộng 280 mẫu vụn khoan và 48 mẫu sườn

- Tài liệu khu vực: các báo cáo địa chất khu vực, báo cáo đánh giá lô do các

nhà thầu trước đây thực hiện

- Các tài liệu tham khảo liên quan đến luận án được công bố trên các tạp

chí khoa học uy tín trong và ngoài nước như Tạp chí Dầu khí, Tạp chí Khoa học Mỏ - Địa chất, AAPG, SPE

Nhìn chung các tài liệu sử dụng để thực hiện nghiên cứu có chất lượng tốt,

có độ tin cậy cao

10 Bố cục luận án

Luận án gồm 132 trang đánh máy trong đó có 06 Bảng biểu và 64 Hình vẽ Ngoài mở đầu, kết luận, kiến nghị và danh mục tài liệu tham khảo, luận án gồm 04 chương được bố trí theo trình tự sau đây:

- Chương 1 Đặc điểm địa chất dầu khí phần đông bắc bể Sông Hồng: Gồm

36 trang trong đó có 02 Biểu bảng và 11 Hình vẽ Trình bày những đặc điểm địa chất dầu khí khu vực nghiên cứu trong đó có đề cập đến lịch sử tiến hóa địa chất cũng như mối liên hệ giữa thành tạo cacbonat dưới lớp phủ trầm tích Kainozoi và các thành tạo cacbonat lộ ra trên bề mặt địa hình

- Chương 2 Tổng quan về đá cacbonat: Gồm 22 trang trong đó có 02 Bảng

biểu và 07 Hình vẽ cung cấp lý thuyết tổng quan về đá cacbonat bao gồm định nghĩa, cơ chế thành tạo, các quá trình biến đổi thứ sinh và phân loại

đá cacbonat

- Chương 3 Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu: Gồm 21 trang

trong đó có 01 Bảng biểu và 14 Hình vẽ, trình bày cơ sở tài liệu và các phương pháp nghiên cứu

- Chương 4 Đặc điểm thạch học trầm tích và mô hình tầng chứa: Gồm 45

trang trong đó có 01 Bảng biểu và 32 Hình vẽ trình bày các kết quả nghiên cứu của luận án bao gồm các đặc điểm thạch học trầm tích, kết quả mô hình hóa tầng chứa, phân vùng triển vọng và thảo luận các kết quả nghiên cứu

11 Nơi thực hiện Luận án

Luận án được thực hiện tại Bộ môn Địa chất Dầu khí, Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Phạm Văn Tuấn – Trưởng Bộ môn Địa chất Dầu khí và Tiến sĩ Cù Minh Hoàng – Giám đốc, Công ty Điều hành Thăm dò Khai thác Dầu khí Nước ngoài

bởi các yếu tố thời tiết sau

Hình 1.1: Vị trí địa lý khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng

Gió mùa Đông Bắc: có độ mạnh cho tới cấp 7, cấp 8 theo từng đợt kéo dài khoảng từ 3 ngày tới 2 tuần, thường xuất hiện trong thời gian từ nửa cuối tháng 10 năm trước đến tháng 5 năm sau Với gió mùa Đông Bắc từ cấp 4, cấp 5 trở lên, trong khu vực biển động rất mạnh vào mùa mưa bão, các công tác thăm dò như thu

nổ địa chấn, khảo sát địa chất công trình biển và các hoạt động cung cấp vật tư thiết

bị, thực phẩm và xăng dầu trên biển có thể phải tạm thời ngừng hoạt động

Bão: Các cơn bão nhiệt đới có cường độ trên cấp 7 thường đi vào khu vực trong thời gian từ tháng 7 đến tháng 10 hàng năm Thời gian ảnh hưởng của các cơn bão thường ngắn, chỉ kéo dài từ 1 đến 5 ngày và đi kèm với các cơn bão thường có mưa lớn kéo dài trong vài ngày sau cơn bão đi qua

Trạm quan trắc và dự báo thời tiết - thuỷ văn có thể cung cấp những thông tin cần thiết và chính xác cho khu vực là trạm đặt trên đảo Bạch Long Vĩ chỉ cách điểm cực đông của khu vực nghiên cứu khoảng 16 hải lý về phía Tây Bắc và cách trung tâm Lô 103 nằm ở phía Tây Nam khoảng 100 hải lý

Độ sâu đáy biển trong khu vực dao động từ 20 mét tại khu vực ranh giới phía Tây Lô 102, 103 đến khoảng 40 mét (hoặc trên 40m) tại khu vực ranh giới phía Đông Lô 106, 107 Đáy biển nhìn chung tương đối bằng phẳng, dốc nhẹ từ Tây sang Đông và từ Tây Bắc xuống Đông Nam Mức chênh lệch thuỷ triều trung bình của khu vực là 2 mét Dòng chảy phổ biến theo phương ĐB – TN, phụ thuộc vào hệ thống sông ngòi đổ ra từ đồng bằng Bắc Bộ, thường có cường độ rất mạnh vào mùa

hè và yếu hơn về mùa đông

Vùng nghiên cứu nằm trong vùng biển của các tỉnh, thành phố: Hải Phòng, Nam Định, Thái Bình ở phía Bắc và Ninh Bình, Thanh Hoá ở phía Nam Đây là khu vực có mật độ dân số cao nhất Việt Nam, trừ thành phố Hải Phòng là thành phố công nghiệp, các địa phương còn lại đều có nền sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp nắm vai trò chủ đạo, mức sống của dân cư nhìn chung từ trung bình đến khá

Khí hydrocacbon mới chỉ biết đến và được sử dụng để sản xuất hàng hoá tại các cơ sở công nghiệp địa phương của tỉnh Thái Bình với mức tiêu thụ hàng năm

khoảng 40 triệu mét khối Tuy nhiên, lượng tiêu thụ có thể tăng lên rất nhanh và còn

mở rộng cho toàn bộ khu vực nếu như có nguồn cung cấp khí lớn hơn và lâu dài

lược theo các giai đoạn như sau:

- Giai đoạn 1983-1984: Tổng cục Dầu khí Việt Nam tiến hành thu nổ địa

chấn 2D theo mạng lưới tuyến nghiên cứu khu vực tỷ lệ 16x16 km tại các Lô 102,

103, 106, 107; mạng lưới tuyến 2x2 km thuộc khu vực trung tâm các Lô 102, 103

và khoảng 800 km tuyến tại một phần Lô 106 Đây là cơ sở để thành lập các bản đồ cấu trúc, đánh giá tiềm năng dầu khí và triển khai công tác khoan thăm dò dầu tại khu vực thềm lục địa phía Bắc Việt Nam

- Giai đoạn 1989-1990: Nhà thầu Total đã tiến hành thu nổ địa chấn 2D

với mạng lưới từ 1x1,5 km, 2x2 km đến 4x6 km tại Lô 103, 106 và một phần Lô

102 và Lô 107 với khối lượng tổng cộng khoảng 9200 km tuyến Minh giải tài liệu địa chấn để xây dựng các bản đồ cấu trúc, nhà thầu Total phát hiện một loạt cấu tạo trong trầm tích Mioxen và Oligoxen Ba cấu tạo triển vọng nhất được Total lựa chọn để khoan các giếng thăm dò đầu tiên trong đối tượng Oligoxen là: Cấu tạo H,

giếng khoan 103-T-H-1X (Lô 103), Cấu tạo G, giếng khoan 103-T-G-1X (Lô 102&103) và cấu tạo PA, giếng khoan 107-PA-1X (Lô 107)

- Giai đoạn 1991-1993: Nhà thầu Idemitsu đã tiến hành thu nổ 2270 km

tuyến địa chấn 2D, mạng lưới thăm dò từ 2x2 km đến 1x1 km tại khu vực góc Tây Bắc Lô 103 và khu vực liền kề thuộc Lô 102 Cấu tạo Cây Quất, Hoa Đào được Idemitsu lựa chọn để khoan các giếng thăm dò 102-CQ-1X và 102-HD-1X

- Giai đoạn 2001- 2009: Nhà thầu PCOSB đã thu nổ chấn 3D và bổ sung

địa chấn 2D trên các cấu tạo được đánh giá triển vọng dầu khí trên các Lô 103&107

và 102&106 Kết quả minh giải tài liệu địa chấn cho phép PCOSB đánh giá chi tiết tiềm năng dầu khí ở khu vực này để tiến hành khoan thăm dò sau đó Hai phát hiện dầu khí Hàm Rồng và Thái Bình là thành công lớn của PCOSB trong giai đoạn này

- Giai đoạn 2009 – 2014: Nhà thầu PCOSB giữ lại diện tích mỏ Thái Bình

và mỏ Hàm Rồng để phát triển PVEP đã tiếp nhận toàn bộ phần diện tích hoàn trả, thu nổ mới địa chấn 3D và khoan thăm dò Các phát hiện dầu khí tại cấu tạo Hàm Rồng Đông, Hàm Rồng Nam trong giai đoạn này cho thấy tính đúng đắn của PVEP

trong công tác TKTD ở khu vực Bắc bể Sông Hồng

Như vậy khu vực

nghiên cứu đã được tiến

hành khảo sát thu nổ địa

chất 2D, 3D rất chi tiết với

số lượng tương đối nhiều

Bảng 1.1: Khối lượng địa chấn đã thu nổ tại khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng

1.2.2 Khoan thăm dò và các phát hiện dầu khí

Tại phần Bắc bể Sông Hồng, trong giai đoạn 1989-2014 các Công ty Total, Petronas, Idemitsu, PetroVietnam và PVEP đã khoan thăm dò tổng cộng 20 giếng, trong đó 11 giếng khoan vào đối tượng cát kết trong trầm tích Mioxen - Oligoxen và

9 giếng khoan vào đối tượng móng cacbonat trước Kainozoi Công tác khoan thăm

dò và các phát hiện dầu khí có thể được tóm tắt như sau:

Nhà thầu Total (1990 – 1991): Khoan 03 giếng trên diện tích các Lô

103&107 bao gồm 103-T-H-1X, 103-T-G-1X, 107-T-PA-1X Chỉ có giếng khoan 103-T-H-1X có phát hiện khí với kết quả thử vỉa cho dòng yếu và trữ lượng tại chỗ nhỏ nên sau đó Total đã rút khỏi hợp đồng này

KHU VỰC THU NỔ NHÀ THẦU

Nhà thầu Idemitsu (1993-1994): Khoan thăm dò các giếng 102-CQ-1X trên

cấu tạo Cây Quất Lô 102 và giếng 102-HD-1X trên cấu tạo Hoa Đào Lô 102 đối tượng là cát kết tuổi Mioxen - Oligoxen Các giếng khoan chỉ có biểu hiện dầu khí, kết quả minh giải ĐVLGK xác định chất lượng tầng chứa kém nên không tiến hành thử vỉa Với kết quả giếng khoan không tốt nên sau đó Idemitsu đã rút khỏi hợp

đồng này

PetroVietnam (2000-2006): Sau khi Total và Idemitsu trả lại các diện tích

hợp đồng, PetroVietnam tiến hành tái minh giải toàn bộ tài liệu địa chấn 2D, thu nổ mới địa chấn 3D và khoan 02 giếng thăm dò PV-103-HOL-1X (2000) trên cấu tạo Hoàng Long và PV-107-BAL-1X (2006) trên cấu tạo Bạch Long Giếng khoan PV-103-HOL-1X thử vỉa cho dòng khí yếu, giếng khoan PV-107-BAL-1X kết quả thử vỉa cho dòng khí lưu lượng 8,46 triệu bộ khối/ngày và 16,8 triệu bộ khối/ngày trong

cát kết Mioxen giữa - dưới

Nhà thầu PCOSB (2001-3/2009): PCOSB đã khoan 06 giếng thăm dò tại

Lô 102&106 trên các cấu tạo Thái Bình (đối tượng cát kết Mioxen - Oligoxen, Lô 102), Yên Tử, Hạ Long, Hàm Rồng, Đồ Sơn (đối tượng cát kết Mioxen giữa và

cacbonat trước Kainozoi, Lô 106) với các kết quả chính như sau:

- Giếng 102-TB-1X, kết quả thử vỉa cho dòng khí - condensat và khí khô với lưu

lượng 23 và 24 triệu bộ khối/ngày tại các vỉa cát kết Mioxen giữa - dưới

- Giếng 106-YT-1X khoan trên cấu tạo Yên Tử, chiều sâu 1967m, đã phát hiện dấu

hiệu dầu thô qua kết quả phân tích tài liệu MDT tại chiều sâu 1317m (trong Mioxen giữa) lấy được 3125 ml dầu thô và 4,5m3 (160 bộ khối) khí Giếng đã khoan 350m vào móng cacbonat và có biểu hiện dầu khí, nhưng hàm lượng H2S cao (2000 ppm) nên bắt buộc phải đóng giếng sớm

- Giếng 106-HL-1X (2006) khoan trên cấu tạo Hạ Long đã khoan 550m vào móng

cacbonat, chiều sâu giếng khoan 1930m Lát cắt trầm tích Mioxen giữa có biểu hiện dầu khí yếu, móng cacbonat không có biểu hiện dầu khí

- Giếng 106-HR-1X khoan năm 2008 trên cấu tạo Hàm Rồng, chiều sâu

3767mMD/3479 mTVDss Kết quả thử vỉa trong đới quartzit và móng cacbonat

đã cho dòng dầu với lưu lượng 4860 thùng /ngày ở cỡ côn 40/64” và dòng cực đại 7200 thùng/ngày ở cỡ côn 128/64”

- Giếng thẩm lượng 106-HR-2X khoan năm 2009, chiều sâu 3920

mMD/3875mTVDss Kết quả thử vỉa trong móng cacbonat sau khi xử lí axit cho dòng dầu với lưu lượng 3400 thùng/ngày

- Giếng 106-DS-1X khoan năm 2009 trên cấu tạo Đồ Sơn, có biểu hiện dầu khí

trong móng cacbonat nhưng thử vỉa chỉ thu được dòng nước

PVEP Bạch Đằng (2006-2009): Khoan hai giếng 103-HAL-1X trên cấu tạo

Hắc Long và 103-DL-1X trên cấu tạo Địa Long, chiều sâu 3201m Cả hai giếng khoan đều có phát hiện khí - condensat trong trầm tích Mioxen giữa với kết quả thử vỉa cho lưu lượng từ 14 đến 17 triệu bộ khối/ngày

PVEP (2009 – 2014): Sau khi nhà thầu PCOSB trả lại phần diện tích Lô

102&106, PVEP đã tiếp quản và tiến hành công tác thu nổ địa chấn xác định các cấu tạo triển vọng và khoan 04 giếng khoan thăm dò với các kết quả chính như sau:

- Giếng 107-PL-1X trên cấu tạo Phả Lại khoan qua đối tượng cacbonat tuy nhiên

không có biểu hiện dầu khí

- Giếng 102-SP-1X trên cấu tạo Sa Pa khoan vào đối tượng cát kết Mioxen cũng

không có biểu hiện dầu khí

- Giếng khoan 106-HRN-1X trên cấu tạo Hàm Rồng Nam đã có phát hiện dầu khí

trong đối tượng cacbonat với kết quả thử vỉa cho dòng 20 triệu bộ khối khí/ngày

và 1500 thùng condensate/ngày

- Giếng khoan 106-HRD-1X trên cấu tạo Hàm Rồng Đông cũng có phát hiện khí

condensate trong cacbonat và cát kết Oligoxen với kết quả thử vỉa cho dòng 25 triệu bộ khối khí/ngày

Bảng 1.2 trình bày thông tin chi tiết 20 giếng đã được khoan thăm dò tại phần Đông Bắc bể Sông Hồng

Bảng 1.2: Các giếng khoan thăm dò khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng

1.3 Kiến tạo

Khu vực nghiên cứu tiếp giáp với Miền võng Hà Nội (MVHN) về phía Tây, phát triển địa chất của khu vực gắn liền với hoạt động địa chất, kiến tạo chung của phần Bắc bể Sông Hồng

Bể Sông Hồng được hình thành do kết quả của các hoạt động kiến tạo khu vực xảy ra vào cuối Eoxen - đầu Oligoxen và mở rộng, chìm dần ra phía Vịnh Bắc

Bộ tạo thành bể theo kiểu kéo toạc (pull-apart) và phần Bắc bể được giới hạn bởi hệ

STT Tên GK Chiều

sâu (m) Đối tượng Lô Ghi chú

thống đứt gãy cổ trượt bằng (strike-slip) Sông Chảy phía Tây Nam và Sông Lô phía Đông Bắc, chủ yếu phương TB - ĐN khống chế khung kiến tạo chung cũng như quá trình phát triển của Bể Sông Hồng Cùng với những tác động kiến tạo kể trên còn xảy ra hoạt động tách giãn vào cuối Oligoxen theo phương Đông - Tây, gây ra nén

ép tạo thành những nghịch đảo kiến tạo, tiếp theo là bào mòn mạnh mẽ để lại dấu ấn

là bề mặt bất chỉnh hợp góc vào cuối Oligoxen, điều này thể hiện rất rõ trên mặt cắt địa chấn khu vực Đây cũng là bề mặt phân cách giữa 2 thời kỳ tách giãn (syn-rift)

và sau tách giãn (post-rift) ở khu vực này

Viện dầu khí Việt Nam (2014) chia khu vực phía Đông Bắc bể Sông Hồng thành 06 đơn vị kiến tạo: (I) Thềm Quảng Ninh; (II) Đới các địa hào Paleoxen; (III) Thềm Bạch Long Vĩ; (IV) Đới nghịch đảo Mioxen; (V) Đới nâng phía Tây; (VI) Trũng Trung Tâm được thể hiện trên Hình 1.3

Hình 1.3: Bản đồ phân vùng kiến tạo [VPI, 2014]

1.3.1 Thềm Quảng Ninh (I)

Thềm Quảng Ninh có tác giả gọi là thềm Hạ Long giới hạn với các địa hào Paleoxen qua đứt gãy cổ hình vòng cung Tại đây lớp phủ trầm tích Kainozoi mỏng, móng nâng cao lộ trên mặt ở đất liền tài rìa Đông Bắc MVHN Móng của phần rìa nổi lên cao và lộ ra nhiều nơi như Đồ Sơn, Kiến An, Vịnh Hạ Long với các thành tạo cacbonat và lục nguyên trước Kainozoi Lớp phủ trầm tích Kainozoi không quá

2000 m trong một số địa hào rất hẹp và mỏng dần về phía Bắc, Tây Bắc Trên bản

đồ Địa chất Việt Nam có thể thấy đây là miền móng đơn nghiêng mà phổ biến hơn

cả là đá cacbonat có tuổi Cacbon-Pecmi (hệ tầng Bắc Sơn), đá vôi chủ yếu là phiến silic Devon giữa-trên

Các đối tượng TKTD là địa hình vùi lấp cacbonat, chiếm một diện tích nhỏ trong các địa hào nhỏ hẹp kéo dài từ đất liền ra phía Đông Bắc Lô 102 Nhìn chung đối tượng TKTD khu vực không lớn và chỉ tập trung vào đối tượng móng ở một số địa hào nhỏ hẹp

1.3.2 Đới các địa hào Paleoxen (II)

Chủ yếu phân bố ở Lô 106, một phần diện tích phía Đông Bắc Lô 102, đặc trưng bởi sự hiện diện các địa hào cổ như Kiến An, Thủy Nguyên và Cẩm Phả xen

kẽ với các địa lũy gồm những đỉnh núi cacbonat như dải nâng Bạch Long Vĩ, Yên

Tử - Hạ Long, dải nâng Tiên Lãng - Chí Linh và dải nâng Tràng Kênh bởi hệ thống đứt gãy móng cổ phát triển theo phương TB-ĐN và TN-ĐB với biên độ sụt lún đạt tới hàng ngàn mét Chiều sâu móng trước Kainozoi thay đổi từ 600 đến 800 m (phía Tây Bắc Lô 102) đến 3500 m và tăng dần đến 6000m về phía Đông Nam Lô 106 Lớp phủ trầm tích Kainozoi trong các địa hào Paleoxen phía Đông Bắc có mặt đầy

đủ trầm tích tuổi từ Eoxen đến Plioxen - Đệ tứ Các thành tạo tuổi Eoxen có thể nằm ngay trên móng cacbonat và được phủ bởi trầm tích Oligoxen đủ dày vừa là tầng sinh và là tầng chắn dầu khí Móng tồn tại dưới dạng những dải khối nhô bị chôn vùi Ngoài ra, các lòng sông cổ trong Mioxen giữa cũng là dạng bẫy chứa dầu khí quan trọng

1.3.3 Thềm Bạch Long Vĩ (III )

Thềm Bạch Long Vĩ được ngăn cách với đới móng nâng cao phía Bắc bởi đứt gãy vòng cung Khu vực này móng nhô rất cao, trầm tích mỏng tương tự như Thềm Quảng Ninh Phía Đông Nam tồn tại một địa hào nhỏ hẹp từ giữa Lô 107 theo phương ĐB-TN của Lô 106 và ven theo rìa phía Tây Bắc đảo Bạch Long Vĩ Khu vực chịu tác động của hoạt động kiến tạo nghịch đảo thời kỳ Oligoxen trên-Mioxen dưới Chế độ kiến tạo này chỉ xảy ra ở vùng giao nhau của hai hệ thống đứt gãy khác phương TB-ĐN với ĐB-TN Nhìn chung tiềm năng dầu khí tại đới này được đánh giá là trung bình đến kém

1.3.4 Đới nghịch đảo Mioxen (IV)

Đới nghịch đảo Mioxen nằm trong giới hạn giữa đứt gãy Sông Chảy ở phía Tây Nam và đứt gãy Sông Lô ở phía Đông Bắc, kéo dài từ đất liền ra biển Đới nghịch đảo Mioxen đặc trưng bởi trầm tích có chiều dày lớn và móng sụt lún sâu nên khó xác định trên tài liệu địa chấn

[Nguyễn Mạnh Huyền và Hồ Đắc Hoài, 2007] cho rằng đới này trước kia nằm trong một địa hào sâu, chiều sâu móng trên 8 km trong phạm vi từ đất liền ra đến Lô 102, 103 nhưng sau đó bị nghịch đảo trong thời kỳ từ Mioxen giữa đến cuối Mioxen trên, ở vài nơi nghịch đảo kiến tạo còn hoạt động trong cả đầu thời kỳ Plioxen

Đặc trưng cho nghịch đảo kiến tạo Mioxen là cấu tạo Tiền Hải, Hoa Đào, Cây Quất, Hoàng Long, Bạch Long, Thái Bình, Sapa, phần trũng Đông Quan kéo dài ở các Lô 102, 103, 106, 107 Hoạt động nghịch đảo này giảm dần, tạo thành mũi nhô kéo dài ra biển về phía trũng Trung tâm Nguồn gốc của nghịch đảo kiến tạo là

do dịch chuyển trượt bằng phải của hệ thống đứt gãy Sông Hồng vào thời kỳ cuối Mioxen Vì vậy mặt cắt trầm tích Mioxen bị nép ép, nâng lên, bị bào mòn cắt xén mạnh, mất trầm tích từ vài trăm đến vài nghìn mét, thời gian thiếu vắng trầm tích từ một đến vài triệu năm Càng về phía Tây Nam của MVHN hiện tượng bào mòn cắt cụt càng mạnh hơn do ở đây vừa có hiện tượng dịch chuyển ngang vừa có hiện

tượng quay theo chiều kim đồng hồ Tuy đây là một đối tượng TKTD hết sức quan trọng, nhưng do cấu tạo được hình thành muộn hơn pha tạo dầu chính và lại bị bào mòn cắt xén quá mạnh nên khả năng tích tụ dầu khí bị hạn chế Vì thế đây có thể xem là rủi ro thứ nhất của các bẫy dầu khí loại này Rủi ro thứ hai liên quan đến chất lượng tầng chứa, vì trước đó, trầm tích Mioxen đã nằm rất sâu trong địa hào cổ nên đất đá đã từng bị nén ép chặt bởi áp suất địa tĩnh, cho dù sau khi nghịch đảo mặt cắt được nâng lên nhưng đất đá này vẫn giữ độ rỗng giữa hạt thấp có từ trước, rồi lại chịu thêm các quá trình biến đối thứ sinh nên độ rỗng kém đi Vì vậy phương hướng tìm kiếm thăm dò cho các cấu tạo loại này là chọn các cấu tạo bình ổn về mặt kiến tạo, ít bị bào mòn và có thời gian bào mòn ngắn nhất trong Mioxen

1.3.5 Đới nâng phía Tây (V)

Đới nâng phía Tây chạy dọc theo đường bờ từ rìa Tây Nam MVHN qua các

Lô 103, 104 xuống phía Bắc Lô 111 Đây là phần nhô cao của móng kết tinh Proterozoi thuộc đới cắt trượt Sông Hồng và cấu trúc Mesozoi Ninh Bình – Sông

Đà Móng trước Kainozoi bao gồm các phức hệ biến chất kết tinh Proterozoi và phổ biến hơn còn là các thành tạo cacbonat và lục nguyên Mesozoi Các thành tạo gneis Proterozoi và cacbonat Mesozoi chiếm vị trí nhô cao của mặt móng, còn các trầm tích lục nguyên và sét vôi Mesozoi thường nằm trong lõm sâu mà trên đó các trầm tích Kainozoi có thể dày tới 2000m Về phía Nam của khu vực nhìn chung có xu thế nghiêng đổ dốc ra biển, gồm nhiều loại đá trầm tích tuổi khác nhau từ Paleozoi đến Mesozoi và các thành tạo xâm nhập có tuổi Paleozoi Trong phạm vi thềm có một vài cấu tạo dạng vùi lấp với lớp phủ trầm tích mỏng có tuổi từ Mioxen đến hiện tại Dưới chân thềm cổ này có một vài bẫy địa tầng dạng kề áp lên móng nhưng với tiềm năng không lớn do đá chứa có độ rỗng nhỏ Đối tượng TKTD đới nâng phía Tây là các bẫy địa tầng cát kết tuổi Oligoxen đến Mioxen sớm

1.3.6 Trũng Trung Tâm (VI)

Trũng Trung Tâm kéo dài từ phần Nam của Lô 102 ra phía Đông Lô 103 và Tây Nam Lô 107 kéo dài ra phía Trung Tâm bể Sông Hồng Trầm tích trong Trũng

khá bình ổn về mặt kiến tạo; móng nằm rất sâu, có chỗ chiều dày lớp phủ móng xác định trên tài liệu địa chấn có thể đạt đến 14 km Tại tâm bồn trũng thành phần hạt mịn chiếu ưu thế, còn các diapir sét phát triển và trên đó các trầm tích Mioxen trên – Plioxen bị nâng với biên độ nhỏ Vào cuối Mioxen đầu Plioxen, do ảnh hưởng của nghịch đảo kiến tạo ở phần Tây Bắc vịnh Bắc bộ nên trầm tích Plioxen bị nâng lên chút ít tạo thành đới nâng kéo dài từ Lô 108 đến Lô 111 Do hướng đổ vật liệu từ Tây Bắc xuống Đông Nam và hướng á vĩ tuyến từ đất liền ra biển, nên có nhiều thân cát dạng nón phóng vật và các tập turbidite có tuổi Mioxen

Đối tượng tìm kiếm thăm dò ở trũng Trung Tâm chủ yếu là các trầm tích Mioxen và Plioxen Trầm tích Oligoxen bị chôn vùi rất sâu nên không còn được bảo tồn về độ rỗng

Trên tài liệu địa chấn thể hiện rõ hình thái cấu trúc và đặc điểm kiến tạo, địa tầng các đơn vị kiến tạo trên Một số mặt cắt địa chấn điển hình qua các đơn vị kiến tạo như trong Hình 1.4 dưới đây bao gồm:

(A) Mặt cắt địa chấn phương ĐB-TN qua đới các địa hào trong Paleoxen, Thềm Quảng Ninh: Đới các địa hào Paleoxen tồn tại nhiều cấu trúc móng nhô cao,

thềm Quảng Ninh móng nhô cao, trầm tích mỏng triển vọng dầu khí kém

(B) Mặt cắt phương TB-ĐN qua đới nghịch đảo Mioxen và Trũng Trung Tâm: Thể hiện sự khác nhau về chiều dày lớp phủ trầm tích và chiều sâu móng theo

hướng từ đất liền ra phần Trung Tâm của bể Sông Hồng

(C) Mặt cắt địa chấn phương ĐB-TN qua đới nâng phía Tây, đới nghịch đảo Mioxen và đới các địa hào Paleoxen: Thể hiện sự khác nhau về đặc điểm cấu trúc

móng và lớp phủ giữa các đơn vị kiến tạo

Hình 1.4 Mặt cắt địa chấn qua các đơn vị kiến tạo chính

[VPI, 2014]

1.4 Địa tầng

Cột địa tầng khu vực Đông Bắc bể Sông Hồng được thực hiện thông qua các tài liệu giếng khoan trong khu vực Với số lượng giếng khoan tương đối nhiều và đã khoan qua hầu hết các đối tượng nghiên cứu nên cột địa tầng tổng hợp được xây dựng có độ tin cậy cao Hình 1.5 mô tả cột địa tầng tổng hợp được PVEP cập nhật trên cơ sở các giếng khoan mới nhất trong khu vực, địa tầng được chia thành 02

phần chính là móng trước Kainozoi và trầm tích Kainozoi:

Hình 1.5 Cột địa tầng tổng hợp phần Đông Bắc bể Sông Hồng [PVEP, 2014]

1.4.1 Đá móng trước Kainozoi

Dưới lớp phủ trầm tích Kainozoi là sự phân dị, lún chìm phức tạp của nhiều loại đá có tuổi rất khác nhau Cụ thể phía Đông Bắc đứt gãy Sông Lô là sự lún chìm của các đá cacbonat dạng khối và trầm tích lục nguyên tuổi Paleozoi muộn, bị phong hóa mạnh giống như các đá lộ ra ở khu vực Hạ Long và Đồ Sơn Chúng đã được phát hiện ở các giếng khoan 106-YT-1X, 106-YT-2X, 106-HR-2X Phía Tây Nam của đứt gãy Sông Lô là các thành tạo tiền Cambri biến chất cao giống như đá

ở núi Gôi Nam Định

Trong quá trình nghiên cứu, nghiên cứu sinh đã tiến hành khảo sát thực địa tại khu vực có các thành hệ cacbonat trước Kainozoi lộ ra trên bề mặt đất liền để có

sự liên hệ với đá cacbonat dưới lớp phủ Kainozoi khi nghiên cứu tầng chứa Cùng với các nghiên cứu của các nhà địa chất trước cho thấy tại khu vực đất liền xác định

03 hệ tầng cacbonat phổ biến và có nhiều đặc điểm địa chất tương đồng như đối tượng cacbonat dưới lớp phủ trầm tích Kainozoi khu vực Đông Bắc Bể Sông Hồng, được mô tả như sau:

Hình 1.6 Hình ảnh khe nứt quan sát tại điểm khảo sát núi Con Voi

- Hệ tầng Cát Bà (C 1cb )

Có tuổi Cacbon sớm (C1cb), phân bố phổ biến ở khu vực đảo Cát Bà và một

số đảo ở Vịnh Hạ Long, khu vực Tràng Kênh lộ thành một dải kéo dài theo phương

TB – ĐN Các đá lộ thành các chỏm núi riêng biệt, thành phần chủ yếu là đá vôi màu xám xen kẹp lớp mỏng đá vôi silic và đá vôi sét, đá bị uốn nếp mạnh, hệ thống nứt nẻ hang hốc khá phổ biến

- Hệ tầng Bắc Sơn (C 2 – P 2bs ),

Đá cacbonat hệ tầng Bắc Sơn phân bố rộng rãi ở khu vực Vịnh Bắc Bộ được xác định có tuổi từ Cacbon giữa đến Pecmi giữa (C2 – P2bs), nhiều khu vực đá bị dolomite mạnh mẽ, hệ thống hang động phát triển rất mạnh mẽ với bề rộng tới hàng chục mét đồng thời đá bị cà nát mạnh

Hình 1.7 Hình ảnh Karst quan sát được tại khu vực Hạ Long

Kết quả các giếng khoan cho thấy đá cacbonat dưới lớp phủ trầm tích Kainozoi tại khu vực nghiên cứu và đá cacbonat lộ trên bề mặt địa hình nêu ở trên

có nhiều điểm tương đồng về đặc điểm địa chất Như vậy các kết quả nghiên cứu về đặc điểm địa chất đá cacbonat lộ trên bề mặt địa hình có thể được sử dụng tham khảo khi tiến hành nghiên cứu đối tượng cacbonat dưới sâu, đặc biệt là việc lựa chọn hệ các phương pháp nghiên cứu khi tiến hành mô hình hóa tầng chứa

Hình 1.8 mô phỏng một cách tương đối mối liến hệ giữa đá móng trước Kainozoi lộ ra trên bề mặt địa hình và đá móng dưới lớp phủ trầm tích Kainozoi

Hình 1.8 Mô hình liên hệ giữa đá móng khu vực nghiên cứu với đá móng lộ trên bề

mặt địa hình

1.4.2 Giới Kainozoi

1.4.2.1 Hệ Paleogen - Thống Eoxen - Hệ tầng Phù Tiên (E 2pt )

Mặt cắt chuẩn được Phạm Hồng Quế (1981) mô tả tại GK.104 Phù Tiên – Hưng Yên từ độ sâu 3544m đến 3860m và đặt tên là Điệp Xuân Hòa bao gồm cát kết, sét bột kết màu nâu tím, màu xám xen các lớp cuội kết có độ hạt rất khác nhau

từ vài cm đến vài chục cm Thành phần hạt cuội thường là ryolit, thạch anh, đá phiến kết tinh và quarzit Cát kết có thành phần đa khoáng, độ mài tròn và chọn lọc kém, nhiều hạt thạch anh, calcite bị gặm mòn, xi măng calcite-serixit Bột kết rắn chắc thường màu tím chứa serixit và oxyt sắt Trên cùng là lớp cuội kết hỗn tạp màu tím, màu đỏ xen các đá phiến sét với nhiều vết trượt láng bóng Bề dày của hệ tầng tại giếng khoan này đạt 316m Năm 1982 trong các công trình nghiên cứu tổng hợp các tác giả Đỗ Bạt, Phan Huy Quýnh đã đổi thành Điệp Phù Tiên, còn Lê Văn Cự (1982) đổi thành hệ tầng Phù Tiên theo địa danh huyện Phù Tiên (Hưng Yên), nơi giếng khoan 104 đã phát hiện ra hệ tầng này Ở ngoài khơi Vịnh Bắc bộ sau này hệ tầng Phù Tiên đã được phát hiện tại GK 107-PA-1X (3050-3535m) với thành phần

là cuội kết sạn kết có kích thước nhỏ, thành phần chủ yếu là các mảnh đá granit và

đá biến chất xen với cát kết, sét kết màu xám, màu nâu có các mặt trượt hoặc bị

phân phiến mạnh Các đá kể trên bị biến đổi thứ sinh mạnh, bề dày hệ tầng ở đây khoảng 485m

Trên các mặt cắt địa chấn, hệ tầng Phù Tiên được thể hiện bằng tập địa chấn nằm ngang phủ bất chỉnh hợp ngay trên mặt đá móng trước Kainozoi, chỉ được theo dõi tốt ở vùng Vịnh Bắc Bộ Tập địa chấn này có các phản xạ biên độ cao, tần số thấp, độ liên tục từ trung bình đến kém ở miền võng Hà Nội và chuyển sang dạng phản xạ song song, độ liên tục tốt ở Vịnh Bắc Bộ

Tuổi Eoxen của hệ tầng được xác định dựa theo các dạng bào tử phấn hoa, đặc biệt là Trudopollis và Ephedripites Nguyễn Địch Dỹ (1981) và Phạm Quang Trung (1998) cho rằng chúng có tuổi Kreta-Paleogen, có nhiều khả năng là Eoxen Tuy nhiên, dựa vào quan hệ nằm dưới các trầm tích Oligoxen nên xếp hệ tầng Phù Tiên vào Eoxen Hệ tầng được thành tạo trong môi trường sườn tích đến sông hồ

Đó là trầm tích lấp đầy các địa hào sụt lún nhanh, diện phân bố hẹp

1.4.2.2 Hệ Paleogen - Thống Oligoxen - Hệ tầng Đình Cao (E 3 đc)

Hệ tầng mang tên xã Đình Cao, nơi đặt giếng khoan 104 đã mở ra mặt cắt chuẩn của hệ tầng Tại đây, từ độ sâu 2396m đến 3544m, mặt cắt chủ yếu gồm cát kết màu xám sáng, xám sẫm đôi chỗ phớt tím, xen các lớp kẹp cuội kết, sạn kết chuyển lên các lớp bột kết, sét kết màu xám, xám đen, rắn chắc xen ít lớp cuội sạn kết Các đường cong đo địa vật lý giếng khoan phân dị rõ với giá trị điện trở suất cao Bề dày của hệ tầng ở mặt cắt này là 1148m

Hệ tầng Đình Cao phát triển mạnh ở Đông Quan, Thái Thụy, Tiền Hải và Vịnh Bắc Bộ, bao gồm cát kết màu xám sáng, sáng sẫm, hạt nhỏ đến vừa, ít hạt thô, đôi khi gặp cuội kết, sạn kết có độ lựa chọn trung bình đến tốt Đá gắn kết chắc bằng xi măng cacbonat, sét và oxyt sắt Cát kết đôi khi chứa glauconit Sét kết xám sáng, xám sẫm có các mặt trượt láng bóng, đôi chỗ có các thấu kính than hoặc các lớp kẹp mỏng sét vôi, chứa hóa thạch động vật, chiều dày hệ tầng thay đổi từ 300m đến 1148m