Các thành tạo trầm tích mioxen phần tây bể cửu long và mối liên quan của chúng với khả năng chứa chắn dầu khí

Trần Văn Nhuận CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH MIOXEN PHẦN TÂY BỂ CỬU LONG VÀ MỐI LIÊN QUAN CỦA CHÚNG VỚI ĐẶC ĐIỂM CHỨA - CHẮN DẦU KHÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2013... BỘ GIÁO DỤC VÀ

Trần Văn Nhuận

CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH MIOXEN PHẦN TÂY BỂ CỬU LONG VÀ MỐI LIÊN QUAN CỦA CHÚNG

VỚI ĐẶC ĐIỂM CHỨA - CHẮN DẦU KHÍ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

HÀ NỘI - 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Trần Văn Nhuận

CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH MIOXEN PHẦN TÂY BỂ CỬU LONG VÀ MỐI LIÊN QUAN CỦA CHÚNG

VỚI ĐẶC ĐIỂM CHỨA - CHẮN DẦU KHÍ

Ngành: Khoáng vật học và Địa hóa học

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ một công trình nào khác

Ký tên

Trần Văn Nhuận

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

CÁC THUẬT NGỮ VÀ KÍ HIỆU VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢN VẼ ix

DANH MỤC CÁC ẢNH xii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN BỂ CỬU LONG VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU 9

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 9

1.1.1 Vị trí địa lý 9

1.1.2 Điều kiện tự nhiên 10

1.2 Lịch sử tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí 11

1.2.1 Giai đoạn trước năm 1975 11

1.2.2 Giai đoạn 1975 - 2010 13

1.3 Khái quát địa chất khu vực 15

1.3.1 Khung cảnh kiến tạo 15

1.3.2 Địa tầng 19

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Cơ sở lý luận 25

2.1.1 Các giai đoạn biến đổi đá trầm tích 25

2.1.2 Thành phần và phân loại đá trầm tích 29

2.1.2.1 Thành phần khoáng vật 30

2.1.2.2 Phân loại đá trầm tích 35

2.2 Các phương pháp nghiên cứu 40

2.2.1 Phương pháp địa vật lý 40

2.2.2 Phương pháp thạch địa tầng 42

2.2.3 Phương pháp sinh địa tầng 42

2.2.4 Phương pháp thạch học lát mỏng 43

2.2.5 Phương pháp nhiễu xạ tia X 44

2.2.6 Phương pháp hiển vi điện tử quét 44

2.2.7 Phương pháp phân tích phổ năng lượng tán xạ tia X 45

2.2.8 Phương pháp nghiên cứu thạch học nguồn gốc 45

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH MIOXEN PHẦN TÂY BỂ CỬU LONG 48 3.1 Đặc điểm thạch học khoáng vật 48

3.1.1 Phân loại và gọi tên đá 48

3.1.2 Thành phần khoáng vật 48

3.2 Kiến trúc 56

3.3 Nguồn gốc và môi trường thành tạo 57

3.4 Nguồn cung cấp vật liệu trầm tích theo thành phần hạt vụn của Dickinson & Suczker, 1979 65

3.5 Địa tầng hiện nay ở vùng nghiên cứu theo các tác giả 77

3.5.1 Thạch địa tầng 77

3.5.2 Địa chấn địa tầng 80

3.5.3 Sinh địa tầng 82

3.6 Sự phân chia địa tầng trầm tích Mioxen theo tài liệu địa vật lý 82

3.6.1 Tập T10 (Plioxen - Đệ Tứ) 82

3.6.2 Tập T20 (Mioxen trên) 83

3.6.3 Tập T30 (Mioxen giữa) 85

3.6.4 Tập T40 (Mioxen dưới) 87

3.6.5 Tập T50 (Mioxen dưới) 89

CHƯƠNG 4 NHỮNG YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHỨA,

CHẮN TRẦM TÍCH MIOXEN PHẦN TÂY BỂ CỬU LONG 93

4.1 Đặc điểm đá trầm tích 93

4.2 Đặc điểm biến đổi thứ sinh 98

4.3 Quá trình tạo đá 104

4.4 Hệ thống lỗ hổng 106

4.5 Khả năng chứa dầu khí 111

4.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng, độ thấm 111

4.5.2 Ảnh hưởng của quá trình biến đổi thứ sinh 111

4.6 Đánh giá khả năng chứa 112

4.7 Đánh giá khả năng chắn 113

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 118

Kết luận 118

Kiến nghị 119

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 120

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

CÁC THUẬT NGỮ VÀ KÍ HIỆU VIẾT TẮT

Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) SEM

Năng lƣợng tán xạ tia X (Energy Dispersive X- Ray Spectrum) EDS

Giai đoạn hậu sinh Katagene

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

Trang

1 Bảng 2 1 Thành phần hóa học trung bình của các đá trầm tích và đá

magma (theo Clack) 34

2 Bảng 3 1 Thông số thạch học nguồn gốc các đá cát kết khu vực nghiên

6 Bảng 3 5 Kết quả phân tích tổng thành phần đá (%) bằng phương pháp

nhiễu xạ tia X, giếng khoan A 73

7 Bảng 3 6 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét (%) bằng

phương pháp nhiễu xạ tia X, giếng khoan A 73

8 Bảng 3 7 Kết quả phân tích tổng thành phần đá (%) bằng phương pháp

nhiễu xạ tia X, giếng khoan B 74

9 Bảng 3 8 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét (%) bằng

phương pháp nhiễu xạ tia X, giếng khoan B 75

10 Bảng 3 9 Kết quả phân tích tổng thành phần đá (%) bằng phương pháp

nhiễu xạ tia X, giếng khoan C 76

11 Bảng 3 10 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật sét (%) bằng

phương pháp nhiễu xạ tia X, giếng khoan C 76

12 Bảng 3 11 Các đơn vị thạch địa tầng bể Cửu Long theo các tác giả 79

13 Bảng 3 12 Các đơn vị địa chấn địa tầng ở bể Cửu Long 81

14 Bảng 4 1 Thành phần (%) khoáng vật sét trong xi măng đá cát kết

Mioxen 98

15 Bảng 4 2 Đặc điểm các giai đoạn thành tạo đá cát kết 105

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

1 Hình 1 1 Sơ đồ khu vực bể Cửu Long và vùng nghiên cứu 9

2 Hình 1 2 Bể Cửu Long rìa Tây biển Đông Việt Nam (theo tài liệu trọng lực vệ tinh) 16

3 Hình 1 3 Bể Cửu long trên bình đồ kiến tạo Đông Nam Á 17

4 Hình 1 4 Cột địa tầng tổng hợp bể Cửu Long (theo VPI/VSP) 20

5 Hình 2 1 Thành phần và phân loại đá trầm tích 30

6 Hình 2 2 Biểu đồ phân loại cát kết theo thành phần hạt vụn khi hàm lượng nền và xi măng (Li) < 15%, theo R.L Folk, 1974 38

7 Hình 2 3 Biểu đồ phân loại cát kết theo thành phần hạt vụn khi hàm lượng nền và xi măng (Li) > 15%, theo R.L Folk, 1974 38

8 Hình 2 4 Biểu đồ phân loại cát kết theo thành phần hạt vụn theo F.J Pettijohn, 1973 39

9 Hình 2 5 Biểu đồ phân loại cát kết theo thành phần hạt vụn (theo A.G Koxovxkaia, 1959) 40

10 Hình 2 6 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu thạch học nguồn gốc (theo Dickinson & Suczker, 1979) 47

11 Hình 3 1 Sơ đồ phân loại cát kết Mioxen phần Tây bể Cửu Long 49

12 Hình 3 2 Năng lượng tán xạ tia X của khoáng vật pyrit tại điểm bắn (o) ảnh số 7, giếng khoan A, độ sâu 2.756m 55

13 Hình 3 3 Năng lượng tán xạ tia X của khoáng vật calcit tại điểm bắn (o) ảnh số 8, giếng khoan B, độ sâu 2.845m 56

14 Hình 3 4 Ảnh chụp mẫu lõi giếng khoan cho thấy cấu tạo phân lớp xiên chéo nhịp trầm tích mịn dần lên trên 61

15 Hình 3 5 Ảnh chụp mẫu lõi giếng khoan cho thấy bên dưới là cát hạt mịn, lên trên là trầm tích có độ hạt không đồng nhất (giếng khoan C) 62

16 Hình 3 6 Môi trường lắng đọng tập D - Oligoxen 63

17 Hình 3 7 Môi trường lắng đọng tập C- Oligoxen 63

18 Hình 3 8 Môi trường lắng đọng tập B1.1- Mioxen 64

19 Hình 3 9 Môi trường lắng đọng tập B1.2- Mioxen 64

20 Hình 3 10 Mặt cắt địa chấn có hướng TN - ĐB 65

21 Hình 3 11 Mặt cắt địa chấn có hướng TB - ĐN 65

22 Hình 3 12 Khoáng vật chủ yếu là kaolinit, illit, clorit, smectit và hỗn hợp lớp illit/smectit (giếng khoan A) 74

23 Hình 3 13 Khoáng vật chủ yếu là kaolinit, illit, clorit, smectit và hỗn hợp lớp illit/smectit (giếng khoan B) 75

24 Hình 3 14 Khoáng vật chủ yếu là kaolinit, illit, clorit, smectit và hỗn hợp lớp illit/smectit (giếng khoan C) 77

25 Hình 4 1 Quan hệ giữa độ rỗng và kích thước trung bình hạt vụn 94

26 Hình 4 2 Quan hệ giữa độ thấm và kích thước trung bình hạt vụn 95

27 Hình 4 3 Quan hệ giữa độ rỗng và độ lựa chọn hạt vụn 96

28 Hình 4 4 Quan hệ giữa độ thấm và độ lựa chọn hạt vụn 97

29 Hình 4 5 Đặc tính không gian rỗng cát kết Mioxen 97

30 Hình 4 6 Năng lượng tán xạ tia X của khoáng vật clorit tại điểm bắn (o) ảnh số 15 giếng khoan A, độ sâu 2.543,50m 100

31 Hình 4 7 Năng lượng tán xạ tia X của khoáng vật kaolinit tại điểm bắn (o) ảnh số 16 giếng khoan B, độ sâu 2.695,50m 101

32 Hình 4 8 Năng lượng tán xạ tia X của khoáng vật illit/smectit tại điểm bắn (o) ảnh số 21 giếng khoan B, độ sâu 2.808m 104

33 Hình 4 9 Biểu đồ biến đổi độ lỗ hổng theo chiều sâu 107

34 Hình 4 10 Kết quả minh giải địa vật lý giếng khoan tầng B1, giếng khoan A 108

35 Hình 4 11 Kết quả minh giải địa vật lý giếng khoan tầng B1, giếng khoan B 109

36 Hình 4 12 Kết quả minh giải địa vật lý giếng khoan tầng B1, giếng khoan C 110

37 Hình 4 13 Sự phân bố các tầng chắn trên mặt cắt địa chấn 117

DANH MỤC CÁC ẢNH

1 Ảnh 1 Mẫu giếng khoan A, độ sâu 2.643m 52

2 Ảnh 2 Mẫu giếng khoan A, độ sâu 2.841m 53

3 Ảnh 3 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.569m 53

4 Ảnh 4 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 3.069m 54

5 Ảnh 5 Mẫu giếng khoan C, độ sâu 2.740m 54

6 Ảnh 6 Mẫu giếng khoan C, độ sâu 2.946m 55

7 Ảnh 7 Mẫu giếng khoan A, độ sâu 2.756m 55

8 Ảnh 8 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.845m 56

9 Ảnh 9 Mẫu giếng khoan A, độ sâu 2.650m (2 nicol vuông góc) 58

10 Ảnh 10 Mẫu giếng khoan A, độ sâu 2.712m (2 nicol vuông góc) 59

11 Ảnh 11 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.703m (2 nicol vuông góc) 59

12 Ảnh 12 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.800m (2 nicol vuông góc) 60

13 Ảnh 13 Mẫu giếng khoan C, độ sâu 2.961m (2 nicol vuông góc) 60

14 Ảnh 14 Mẫu giếng khoan C, độ sâu 2.900m (2 nicol vuông góc) 61

15 Ảnh 15 Mẫu giếng khoan A, độ sâu 2.543,50m 99

16 Ảnh 16 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.695,50m 100

17 Ảnh 17 Mẫu giếng khoan C, độ sâu 2.701m 101

18 Ảnh 18 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.544m 102

19 Ảnh 19 Mẫu giếng khoan C, độ sâu 2.714,25m 102

20 Ảnh 20 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.820m 102

21 Ảnh 21 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.808m 103

22 Ảnh 22 Mẫu giếng khoan C, độ sâu 2.910m 103

23 Ảnh 23 Mẫu giếng khoan A, độ sâu 2.205,18m 115

24 Ảnh 24 Mẫu giếng khoan B, độ sâu 2.485m 115

25 Ảnh 25 Mẫu giếng khoan C, độ sâu 2.736m 116

26 Ảnh 26 Mẫu giếng khoan A, độ sâu 2.562m 116

MỞ ĐẦU

Bể Trầm tích Cửu Long nằm chủ yếu ở thềm lục địa Việt Nam và một phần đất liền thuộc khu vực sông Cửu Long Đây là bể trầm tích khép kín điển hình của Việt Nam, công tác khảo sát địa chất, địa vật lý tại bể Cửu Long được tiến hành từ những thập niên 70 Với tổng số giếng khoan thăm dò, thẩm lượng và khai thác đã khoan ở bể Cửu Long khoảng hơn 300 giếng Bằng kết quả khoan, nhiều phát hiện dầu khí đã được xác định với tổng sản lượng khoảng hơn 45.000 tấn/ngày

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việc nghiên cứu, phân loại đá cát kết, bột kết là công việc vô cùng quan trọng và là nhiệm vụ trọng tâm trong nghiên cứu trầm tích luận nói chung, cũng như trong nghiên cứu đá trầm tích vụn cát kết nói riêng Thạch học các đá trầm tích là một ngành khoa học nghiên cứu sự sinh thành và biến đổi của các đá trầm tích và khoáng sản trầm tích Thạch học các đá trầm tích nghiên cứu toàn diện thành phần vật chất, kiến trúc, cấu tạo, quy luật phân bố và nguyên nhân thành tạo các đá trầm tích và khoáng sản có liên quan, với mục đích:

- Xác định chính xác thành phần, kiến trúc, cấu tạo của đá làm cơ sở cho việc xác định nguồn gốc và quy luật và phân bố của đá trầm tích

- Nghiên cứu những vấn đề về lý luận trầm tích hiện đại và trầm tích

cổ, nghiên cứu những nhân tố ảnh hưởng đến sự thành tạo, phân bố các đá và khoáng sản trầm tích để góp phần chỉ đạo tìm kiếm các khoáng sản có ích

Các đá trầm tích được hình thành trong những điều kiện trầm tích khác nhau và sau đó lại chịu tác động của những quá trình biến đổi thứ sinh

không giống nhau nên đặc tính thấm, chứa của chúng cũng rất khác nhau

Việc đẩy mạnh nghiên cứu chi tiết về thành phần vật chất, các đặc điểm đá chứa, đá chắn, cũng như mức độ biến đổi thứ sinh là hết sức quan trọng và cấp bách, giúp chính xác lại đặc điểm trầm tích, cấu trúc địa chất

và đánh giá tiềm năng dầu khí của bể

Những đặc tính về tướng đá, môi trường thành tạo, thành phần thạch học, tỷ lệ xi măng, tính chất của khoáng vật sét, tỷ lệ cát/sét, bề dày các vỉa chứa và dạng phân bố của chúng là những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến đặc điểm vật lý - thạch học và khả năng thấm, chứa của đá, ngoài những yếu tố nêu trên, độ thấm, chứa bị ảnh hưởng chủ yếu bởi sự biến đổi thứ sinh của đá, quyết định từ giai đoạn katagene đến giai đoạn metagene

Các quá trình biến đổi này làm giảm đáng kể độ rỗng nguyên sinh giữa các hạt, mặt khác lại tạo ra một lượng nhất định các lỗ rỗng thứ sinh dạng hang hốc, khe nứt do hòa tan nén ép và nứt nẻ

Từ thực tế và những đòi hỏi, yêu cầu cấp bách của thực tiễn sản

xuất, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài: “Các thành tạo trầm tích

Mioxen phần Tây bể Cửu Long và mối liên quan của chúng với đặc điểm chứa - chắn dầu khí” để làm luận án tiến sĩ địa chất tại trường Đại học

Mỏ Địa Chất Hà Nội

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu làm sáng tỏ các đặc điểm trầm tích, đá chứa đá chắn, mức

độ biến đổi thứ sinh, các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng, độ thấm và xác định nguồn cung cấp vật liệu trầm tích Mioxen phần Tây của bể Cửu Long

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án là trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng hợp đầy đủ về những phương pháp nghiên cứu, những nguyên lý

cơ bản, những ứng dụng chủ yếu vào việc xác định đặc điểm thành phần vật chất của trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long,

- Nghiên cứu, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng, độ thấm trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long,

- Nghiên cứu, xác định mức độ ảnh hưởng của các quá trình biến đổi thứ sinh của đá chứa, đá chắn trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long,

- Phân tích và xác định nguồn cung cấp vật liệu trầm tích cho trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp địa chất - địa vật lý,

- Phương pháp thạch địa tầng,

- Phương pháp sinh địa tầng,

- Phương pháp thạch học lát mỏng (thin sections),

- Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM),

- Phương pháp phân tích vi nguyên tố (EDS),

- Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD),

- Phương pháp phân tích thạch học nguồn gốc theo W.R Dickinson và C.A Suczek, 1979

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Từ đó làm sáng tỏ môi trường trầm tích, nguồn cung cấp vật liệu, lịch

sử hình thành, phát triển và tiến hoá của bể trầm tích Kainozoi có tiềm năng lớn của đất nước

Ý nghĩa thực tiễn

Đặc điểm trầm tích đóng vai trò quan trọng trong công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí, không chỉ giúp ta biết được đặc điểm thạch học, thành phần khoáng vật, kiến trúc, độ lỗ hổng của đá chứa , mà còn cho phép đánh giá chất lượng đá chứa, đá chắn và mức độ biến đổi thứ sinh của chúng

Do vậy, chúng không chỉ mang tính lý thuyết, thạch luận mà còn có ý nghĩa thực tế vô cùng quan trọng, góp phần thiết thực phục vụ cho công tác định hướng tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí ở khu vực nghiên cứu cũng như cho toàn bể Cửu Long

Kết quả nghiên cứu của luận án đã giúp:

- Cho phép khai thác triệt để các thông tin từ tài liệu địa chất, địa vật lý, thạch học trầm tích… để xác định phân bố không gian cũng như đặc điểm các tầng chứa trong trầm tích Mioxen,

- Nhận biết rõ hơn đặc điểm trầm tích, hệ thống trầm tích trong Mioxen ở

bể trầm tích Cửu Long và có thể ngoại suy, đối sánh chúng với các thành tạo này ở các bể trầm tích Kainozoi khác trên thềm lục địa VN,

- Lịch sử phát triển địa chất, trầm tích trong giai đoạn Mioxen sẽ góp phần nghiên cứu thêm triển vọng dầu khí của bể trầm tích Cửu Long, một vấn đề đang được Tập đoàn dầu khí Quốc gia Việt Nam, cũng như các công ty dầu khí quốc tế trong khu vực Đông Nam Á quan tâm,

- Xác minh mối liên hệ của đá các thành tạo Mioxen với hệ thống dầu khí khu vực, góp phần định hướng công tác TKTD dầu khí

7 Nhiệm vụ của luận án

- Thu thập, tổng hợp có chọn lọc các nguồn tài liệu đã có trong vùng

- Nghiên cứu thành phần trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long bằng các phương pháp: địa chất- địa vật lý, thạch học lát mỏng, nhiễu xạ rơnghen, hiển vi điện tử quét, phân tích phổ năng lượng tán xạ tia X, thạch học nguồn gốc

- Nghiên cứu đặc điểm đá chứa, đá chắn, mức độ biến đổi thứ sinh trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng, độ thấm trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long

- Nghiên cứu xác định nguồn cung cấp vật liệu trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long

8 Điểm mới và ý nghĩa khoa học của luận án

Luận án là công trình nghiên cứu cụ thể chi tiết cho việc đánh giá đặc điểm trầm tích, đặc điểm đá chứa, đá chắn từ phòng thí nghiệm đến phục vụ cho sản xuất

Nghiên cứu và sử dụng các phương pháp phân tích khoáng vật nhằm xác định kiến trúc, phân loại và gọi tên đá Sự kết tủa của các khoáng vật sét, cũng như mức độ ảnh hưởng của chúng đến khả năng chứa chắn dầu khí

Kết quả nghiên cứu của luận án cho phép đề xuất các phương pháp nghiên cứu khác như trong quá trình khoan, khai thác khi gặp các tầng cát kết chứa các khoáng vật sét trương nở

Đá chứa cát kết tuổi Mioxen phần Tây bể Cửu Long chủ yếu thuộc các kiểu Arkos, Arkos lithic, một vài mẫu là Litharenit felspat, hạt mịn đến thô,

độ chọn lọc từ kém đến trung bình Hình dạng hạt chủ yếu là nửa góc cạnh đến nửa tròn cạnh, chúng được thành tạo chủ yếu trong môi trường sông, hồ, ven biển, biển nông

Các đá cát kết tuổi Mioxen phần Tây bể Cửu Long được đặc trưng bởi quá trình xi măng hoá và nén ép Quá trình hoà tan của các khoáng vật vững bền cũng rất kém Phổ biến là sự kết tủa các khoáng vật tại sinh nhiệt độ thấp như smectit, clorit, kaolinit và có sự chuyển hoá yếu của smectit thành khoáng vật hỗn hợp lớp illit/smectit

9 Những luận điểm bảo vệ của luận án

Luận điểm 1: Đá chứa cát kết Mioxen phần Tây bể Cửu Long chủ yếu là

Arkos, Arkos lithic và thứ yếu là Litharenit felspat Chúng được thành tạo trong các môi trường sông, hồ, ven biển, biển nông có đặc điểm phân bố tương đối ổn định và với nguồn cung cấp vật liệu trầm tích từ các khối lục địa xung quanh bể

Luận điểm 2: Các quá trình biến đổi sau trầm tích của đá chứa Mioxen phần

Tây bể Cửu Long thuộc giai đoạn hậu sinh (katagenes), đó là quá trình xi măng hoá và nén ép Đây là nguyên nhân ảnh hưởng đến khả năng chứa chắn dầu khí vì độ rỗng nguyên sinh ban đầu bị suy giảm, còn sự giảm độ thấm là

hệ quả của sự giảm độ rỗng và sự có mặt của các khoáng vật sét kết tủa trong không gian rỗng của đá

10 Cơ sở tài liệu của luận án

Luận án đã được xây dựng trên cơ sở các tài liệu nghiên cứu của chính tác giả, các phân tích thí nghiệm cho mẫu lõi, mẫu sườn, mẫu vụn Bao gồm

03 giếng khoan với 183 mẫu, trong đó: 60 mẫu phân tích thạch học, 30 mẫu phân tích Rơnghen, 45 mẫu phân tích hiển vi điện tử quét, 20 mẫu phân tích phổ năng lượng tán xạ tia X và 28 mẫu phân tích thạch học nguồn gốc

Bên cạnh đó là các đề tài nghiên cứu khoa học về đặc điểm trầm tích, đặc điểm đá chứa, đá chắn cho trầm tích Mioxen nói riêng, cũng như cho toàn bể Cửu Long nói chung… do nghiên cứu sinh thực hiện và tham gia cùng với các chuyên gia trong lĩnh vực dầu khí Ngoài ra các kết quả đã được trình bày trong các tạp chí, tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học của Trường đại học Mỏ Địa Chất và của ngành Dầu Khí Việt Nam

11 Bố cu ̣c của luâ ̣n án

Luận án gồm phần mở đầu, 04 chương chính, kết luận, các phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo và các công trình khoa học Toàn bộ nội dung luận án được trình bày trong 132 trang A4, trong đó phần nội dung chính gồm

120 trang A4, 37 hình vẽ, 2 bản vẽ và 15 biểu bảng

12 Lời cảm ơn

Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Khoáng Thạch, Khoa Địa chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của Tiến sĩ Đỗ Văn Nhuận, Tiến sĩ Vũ Trụ

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, NCS nhận được sự quan tâm, động viên, giúp đỡ của các cơ quan, đơn vị: Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Ban chủ nhiệm Khoa Địa chất, Phòng

Đào tạo Sau đại học, Phòng Khoa học Công nghệ, các Bộ môn Khoáng Thạch, Môi trường Cơ sở, Địa chất Dầu khí, Viện Dầu khí Việt Nam (VPI), phòng Địa tầng Trầm tích, phòng Địa chất Dầu khí - Trung tâm Tìm kiếm Thăm dò và Khai thác Dầu khí (EPC), Phòng Quản lý Tài liệu Bắc - Trung tâm Lưu trữ Dầu khí (PAC), Phòng Thạch học Trầm tích- Trung tâm phân tích thí nghiệm (VPI-LABS) Bên cạnh đó là sự quan tâm, động viên, giúp

đỡ của PGS.TS Nguyễn Khắc Giảng, PGS.TS Nguyễn Tiến Dũng, PGS.TS

Đỗ Đình Toát, PGS.TS Lê Thanh Mẽ, PGS.TS Nguyễn Tất Trâm, PGS.TS Nguyễn Văn Bình, PGS.TS Nguyễn Quang Luật, PGS.TS Nguyễn Trọng Tín, ThS Phạm Thị Vân Anh Ngoài ra nghiên cứu sinh còn nhận được sự quan tâm, động viên, góp ý, giúp đỡ gián tiếp của nhiều nhà khoa học và bạn

bè đồng nghiệp khác

Qua đây, tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý giá của các cá nhân, cũng như các công ty, đơn vị… đã dành cho tác giả trong suốt quá trình hoàn thành luận án này Một lần nữa tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến sự đóng góp quý báu đó

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN BỂ CỬU LONG VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Bể trầm tích Kainozoi Cửu Long nằm nằm chủ yếu trên thềm lục địa phía Nam Việt Nam và một phần đất liền thuộc khu vực cửa sông Cửu Long còn phần lớn nằm trên thềm lục địa Việt Nam Bể có hình bầu dục, nằm dọc theo bờ biển Vũng Tàu - Bình Thuận Bể Cửu Long được xem là bể trầm tích Kainozoi khép kín điển hình của Việt Nam [2] (Hình 1.1)

Hình 1 1 Sơ đồ khu vực bể Cửu Long và vùng nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu

Tuy nhiên, nếu tính theo đường đẳng dày trầm tích 1000m thì bể có xu hướng mở về phía Đông Bắc, phía Biển Đông hiện tại Bể Cửu Long tiếp giáp với đất liền về phía Tây Bắc, ngăn cách với bể Nam Côn Sơn và đới nâng Côn Sơn, phía Tây Nam là đới nâng Khorat - Natuna và phía Đông Bắc là đới cắt trượt Tuy Hòa ngăn cách với bể Phú Khánh Bể có diện tích khoảng 36.000km2, bao gồm các lô: 09, 15, 16, 17 và một phần của các lô: 01, 02, 25

Bể được bồi lấp chủ yếu bởi trầm tích lục nguyên Đệ Tam, chiều dày lớn nhất tại trung tâm bể có thể đạt tới 8km

1.1.2 Điều kiện tự nhiên

Vùng nghiên cứu có khí hậu đặc trưng cho vùng xích đạo được chia làm hai mùa rõ rệt: mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau) và mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 9) Nhiệt độ trung bình trên bề mặt vào mùa mưa là

27oC - 28oC, mùa khô là 29oC- 30oC Tại độ sâu 20m nước, vào mùa mưa nhiệt độ trung bình là 26oC- 27oC và mùa khô là 28oC- 29oC Nhìn chung khí hậu khô ráo, độ ẩm trung bình 60%

Có hai chế độ gió mùa Chế độ gió mùa Đông đặc trưng bởi gió mùa Đông Bắc từ đầu tháng 11 năm trước đến cuối tháng 3 năm sau với ba hướng gió chính: Đông Bắc, Đông và Đông Đông Bắc Vào tháng 12 và tháng 1, hướng gió Đông Bắc chiếm ưu thế, còn tháng 3 thì hướng gió Đông chiếm ưu thế Đầu mùa tốc độ gió trung bình và cực đại thường nhỏ, sau đó tăng dần lên và lớn nhất vào tháng 1 và tháng 2 Gió mùa hè đặc trưng bởi gió mùa Tây Nam, kéo dài từ cuối tháng 5 đến giữa tháng 9 với các hướng gió ưu thế là Tây Nam và Tây Tây Nam

Ngoài ra, còn hai thời kỳ chuyển tiếp từ đầu tháng 4 đến cuối tháng 5 (chuyển từ chế độ gió mùa Đông Bắc sang chế độ gió mùa Tây Nam) và từ tháng 9 đến đầu tháng 11 và 12 có nhiều khả năng xảy ra bão Bão thường di

chuyển về hướng Tây hoặc Tây Nam Tốc độ gió mạnh nhất trong vòng bão đạt tới 50m/s Trong 80 năm qua chỉ xảy ra 4 cơn bão (trong đó cơn bão số 5 năm 1997 gần đây nhất)

Chế độ sóng ở khu vực này mang tính chất sóng gió rõ rệt Mùa Đông, hướng sóng Đông Bắc chiếm ưu thế gần tuyệt đối với độ cao sóng đạt giá trị cao nhất trong cả năm Tháng 1 năm 1984, độ cao của sóng đạt cực đại tới 8m

ở khu vực vòm Trung Tâm mỏ Bạch Hổ Mùa Đông hướng sóng ưu thế Đông Bắc, Bắc Đông Bắc và Đông Đông Bắc Mùa hè, hướng sóng chính là Tây Nam, hướng Tây và Đông Nam cũng xuất hiện với tần suất tương đối cao

Dòng chảy được hình thành dưới tác động của gió mùa ở vùng biển Đông Hướng và tốc độ dòng chảy xác định được bằng hướng gió và sức gió

Nhìn chung, khu vực bể Cửu Long có địa hình phức tạp, khí hậu mang tính chất nhiệt đới gió mùa Đây là một khu vực tìm kiếm, thăm dò dầu khí quan trọng, có mật độ dày đặc nhất và hiệu suất cao nhất

Ngày nay, bể Cửu Long đã hình thành lên một quần thể khai thác dầu khí lớn nhất Việt Nam bao gồm các mỏ như Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Ruby với sản lượng khai thác chiếm 96% sản lượng khai thác dầu thô của Việt Nam

1.2 Lịch sử tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí

Lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí bể Cửu Long gắn liền với lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí của thềm lục địa Nam Việt Nam Trên cơ sở quy mô, mốc lịch sử và kết quả thăm dò có thể chia thành các giai đoạn [2]

1.2.1 Giai đoạn trước năm 1975

Giai đoạn này là thời kỳ khảo sát địa vật lý khu vực như từ, trọng lực

và địa chấn để phân chia các lô, chuẩn bị cho công tác đấu thầu, ký kết hợp

bể Cửu Long [2]

Trong năm 1969 US Navy Oceanographic cũng tiến hành đo song song 20.000km tuyến địa chấn bằng hai tàu R/V E.V Hunt ở vịnh Thái Lan và phía Nam Biển Đông trong đó có tuyến cắt qua bể Cửu Long

Đầu năm 1970, Công ty Ray Geophysical Mandrel lại tiến hành đo đợt hai ở Nam Biển Đông và dọc bờ biển 8.639km, đảm bảo mạng lưới cỡ 30x50km, kết hợp giữa các phương pháp từ, trọng lực và hàng không trong đó

có tuyến cắt qua bể Cửu Long

Năm 1973 - 1974 đã đấu thầu trên 11 lô, trong đó có 3 lô thuộc bể Cửu Long là lô 09, lô 15 và lô 16

Năm 1974, Công ty Mobil trúng thầu trên lô 09 đã tiến hành khảo sát địa vật lý, chủ yếu là địa chấn phản xạ, có từ trọng lực với khối lượng là 3.000km tuyến Vào cuối năm 1974 và đầu năm 1975, Công ty Mobil đã khoan giếng khoan tìm kiếm đầu tiên trong bể Cửu Long, BH - 1X ở phần đỉnh của cấu tạo Bạch Hổ Kết quả thử vỉa đối tượng cát kết Mioxen dưới ở chiều sâu 2,755 - 2,819m đã cho dòng dầu công nghiệp, lưu lượng dầu đạt 342m3/ ngày Kết quả này đã khảng định triển vọng và tiềm năng dầu khí của

bể Cửu Long

1.2.2 Giai đoạn 1975 - 2010

Năm 1976, Công ty địa vật lý CGG của Pháp khảo sát 1.210,9km theo các con sông của đồng bằng sông Cửu Long và vùng ven biển Vũng Tàu - Côn Sơn Kết quả của công tác khảo sát địa chấn đã xây dựng được các phần phản xạ chính và khẳng định sự tồn tại của bể Cửu Long với một mặt cắt trầm tích Đệ Tam dày [2]

Năm 1978, Công ty Geco (Nauy) thu nổ địa chấn 2D trên lô 10, 9, 16,

19, 20, 21 với tổng số 11.898,5km và làm chi tiết trên cấu tạo Bạch Hổ với mạng lưới tuyển 2 x 2km và 1 x 1km Riêng đối với lô 15, Công ty Deminex

đã hợp đồng với Geco khảo sát 3.221,7km tuyến địa chấn với mạng lưới 3,5x3,5km trên lô 15 và cấu tạo Cửu Long (nay là Rạng Đông)

Căn cứ vào kết quả minh giải tài liệu địa chấn này Deminex đã khoan 4 giếng khoan tìm kiếm trên các cấu tạo triển vọng nhất Trà Tân, Sông Ba, Cửu Long và Đồng Nai Kết quả khoan các giếng này đều gặp các biểu hiện dầu khí trong cát kết tuổi Mioxen dưới và Oligoxen, nhưng dòng không có ý nghĩa công nghiệp

Công tác tìm kiếm, thăm dò, dầu khí ở thềm lục địa Việt Nam trong giai đoạn này được triển khai rộng khắp, nhưng tập trung chủ yếu vào một đơn vị, đó là xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro Năm 1980 tàu nghiên cứu POISK đã tiến hành khảo sát 4.057km tuyến địa chấn điểm sâu chung, từ và 3.250km tuyến trọng lực Kết quả của đợt khảo sát này đã phân chia ra được tập địa chấn B, C, D, E và F, đã xây dựng được một số sơ đồ cấu tạo dị thường từ và trọng lực Bouguer

Năm 1981 tàu nghiên cứu Iskatel đã tiến hành khảo sát địa vật lý với mạng lưới 2 x 2,2 - 3 x 2,3km địa chấn MOB - ORT - 48, trọng lực, từ ở phạm

Cuối giai đoạn 1980 - 1988 được đánh dấu bằng việc Vietsovpetro đã khai thác những tấn dầu từ hai đối tượng khai thác Mioxen, Oligoxen dưới của mỏ Bạch Hổ vào năm 1986 và phát hiện ra dầu trong đá móng granit nứt

nẻ vào tháng 9 năm 1988

Tiếp theo là giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhất công tác tìm kiếm, thăm

dò và khai thác dầu khí ở bể Cửu Long Với sự ra đời của luật đầu tư nước ngoài và luật dầu khí, hàng loạt các công ty dầu nước ngoài đã ký hợp đồng phân chia sản phẩm hoặc cùng đầu tư vào các lô mở và có triển vọng tại bể Cửu Long Đến cuối năm 2003 đã có rất nhiều hợp đồng tìm kiếm thăm dò được ký kết trên các lô: 09, 01 & 02, 15, 16 và 17

Triển khai các hợp đồng đã ký về công tác khảo sát địa vật lý thăm dò, các công ty dầu khí đã ký hợp đồng với các công ty dịch vụ khảo sát địa chấn

có nhiều kinh nghiệm trên thế giới như: CGG, Geco - Prakla, Western Geophysical Company, PGS v.v Hầu hết các lô trong bể đã được khảo sát địa chấn tỉ mỉ không chỉ phục vụ cho công tác thăm dò mà cả cho công tác chính xác mô hình vỉa chứa Khối lượng khảo sát địa chấn trong giai đoạn này, 2D là 21.408km2 và 3D là 7.340,6km2 Khảo sát địa chấn 3D được tiến hành trên hầu hết các diện tích có triển vọng và trên tất cả các vùng mỏ đã phát hiện

Trong lĩnh vực xử lý tài liệu địa chấn 3D có những tiến bộ rõ rệt khi áp dụng quy trình xử lý dịch chuyển thời gian và độ sâu trước cộng (PSTM, PSDM)

Năm 2001, Vietsovpetro đã kỷ niệm khai thác tấn dầu thô thứ 100 triệu Đây là một dấu ấn quan trọng trong bước tiến của ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam

Cho đến hết năm 2003, tổng số giếng khoan thăm dò, thẩm lượng và khai thác đã khoan ở bể Cửu Long khoảng hơn 300 giếng, trong đó riêng Vietsopetro chiếm 70%

Bằng kết quả khoan, nhiều phát hiện dầu khí đã được phát hiện: Rạng Đông, Topaz North, Diamond, Pearl, Emerald, Cá Ngừ Vàng, Voi Trắng, Đông Rồng, Đông Nam Rồng Trong số phát hiện này có năm mỏ dầu: Bạch

Hổ, Rồng (bao gồm cả Đông Rồng và Đông Nam Rồng), Rạng Đông, Sư Tử Đen, Hồng Ngọc hiện đang được khai thác với tổng sản lượng khoảng 45.000tấn/ ngày Tổng lượng dầu đã thu hồi từ 5 mỏ kể từ khi đưa vào khai thác cho đến đầu năm 2005 khoảng 170 triệu tấn

Đến năm 2010 đã tiến hành khoan trên các phát hiện mới như: Kình Ngư Trắng, Lạc Đà Vàng, Dương Đông, Dơi Nâu và Hà Mã Xám…

1.3 Khái quát địa chất khu vực

1.3.1 Khung cảnh kiến tạo

Bể Cửu Long là một trong các bể trầm tích Đệ Tam có triển vọng dầu khí phân bố quanh mảng Đông Dương Bể trầm tích này nằm ở thềm lục địa nam Việt Nam, chếch về hướng Đông và Đông Nam đồng bằng châu thổ sông Cửu Long Kích thước của bể Cửu Long cỡ 110 x 360km với trục dài của bể phân bố theo hướng Đông Bắc - Tây Nam [2] (Hình 1.2)

Hình 1 2 Bể Cửu Long rìa Tây biển Đông Việt Nam (theo tài liệu trọng lực vệ tinh) (theo VPI)

Về mặt cấu trúc bể Cửu Long hình thành tại khu vực có sự tác động lẫn nhau giữa ba hệ thống đứt gãy chính Hệ thống đứt gãy thứ nhất và quan trọng nhất của khu vực này là hệ thống đứt gãy có hướng Đông Bắc - Tây Nam liên quan với quá trình tách dãn Biển Đông vào Oligoxen kéo dài đến Mioxen giữa Hệ thống đứt gãy thứ hai có hướng Tây Bắc - Đông Nam và hệ thống đứt gãy thứ ba có hướng Đông - Tây (Hình 1.3)

Bể Cửu Long

Hình 1 3 Bể Cửu long trên bình đồ kiến tạo Đông Nam Á (theo VPI)

Bể Cửu Long được phân chia thành hai phụ bể: phụ bể Đông Bạch Hổ

và phụ bể Tây Bạch Hổ (hoặc chia thành Trũng Trung Tâm Đông và Trũng Trung Tâm Tây theo quan điểm của công ty dầu khí Enterprise), ngăn cách nhau bởi đới nâng Rồng - Bạch Hổ - Rạng Đông (còn gọi là nâng Trung Tâm) Bề dày trầm tích Đệ Tam ở phụ bể Tây Bạch Hổ lớn nhất có thể đạt tới hơn 8.500m

Cấu trúc của bể được cho là hình thành dưới sự tác động của hai pha kiến tạo Pha tách dãn chính của bể trầm tích có thể khởi đầu từ thế Eoxen và quá trình tách dãn đó trở lên mạnh mẽ hơn trong thế Oligoxen Địa lũy Chôm

Chôm - Cam cũng như nâng Trung Tâm Rồng - Bạch Hổ - Rạng Đông, hình thành trong thời gian này tạo thành một dải nâng lớn và chia bể Cửu Long thành hai phụ bể Tây Bạch Hổ và Đông Bạch Hổ Trong mỗi phụ bể đó lại có hàng loạt các trũng có hình đa giác hoặc các địa hào và bán địa hào ngăn cách nhau bởi các địa lũy hoặc khối nâng móng có hướng Đông Bắc - Tây Nam hoặc Đông - Tây được coi là những đối tượng thăm dò dầu khí Nghịch đảo kiến tạo kèm theo bào mòn đã xảy ra trong thế Oligoxen trên, cũng như vào cuối thời kỳ Oligoxen

Trong pha tách dãn chính các phụ bể và trũng (hoặc địa hào và bán địa hào) nói trên được lấp đầy các loạt trầm tích lục địa, chủ yếu là trầm tích châu thổ sông ngòi và đầm hồ giàu vật chất hữu cơ về sau trở thành các dạng đá mẹ tiềm năng Cho đến thời điểm hiện nay, trên thềm lục địa Việt Nam bể trầm tích Cửu Long dẫn đầu về sản lượng dầu khai thác với tổng sản lượng cộng dồn gần 200 triệu tấn, trong đó trên 80% sản lượng dầu được khai thác từ đối tượng móng phong hóa nứt nẻ trước Đệ Tam

Pha kiến tạo thứ hai bắt đầu từ Mioxen dưới đến hết Mioxen giữa Pha kiến tạo này được biết như là pha lún chìm nhiệt sau tách dãn hoặc đơn giản

là oằn võng sớm Đặc trưng của pha này là ngừng toàn bộ vận động nâng lên Địa hình thấp trong suốt pha kiến tạo này tạo điều kiện cho trầm tích biển và

hồ phát triển rộng cũng như trầm tích châu thổ sông ngòi sau đó

Từ Mioxen trên đến hết Plioxen đặc trưng bởi quá trình oằn võng muộn với ưu thế tích tụ trầm tích biển

Số liệu của các hoạt động tìm kiếm thăm dò trong các năm 1989 - 1996 cho ta thấy đối tượng triển vọng quan trọng hàng đầu là móng phong hóa nứt

nẻ trước Đệ Tam, còn đối tượng thứ hai là cát kết Oligoxen trong tập E, phụ

hệ tầng Trà Tân dưới

Pha tách dãn tuổi Paleogen trong Biển Đông xảy ra đồng thời với sự va

chạm giữa mảng Ấn Độ với mảng Á - Âu và tiến hóa các đới trượt ngang chiều trái (như đới đứt gãy Sông Hồng, Maiping, Ba Chùa) từ miền tạo núi Himalaya xuống đến Đông Dương cho phép ta nhận thấy có mối quan hệ trực tiếp giữa quá trình tách dãn bể với các chuyển động trượt ngang dọc theo các đới đứt gãy đó

1.3.2 Địa tầng

1.3.2.1 Trước Đệ Tam

Kết quả khoan cho thấy lát cắt trước Đệ Tam ở bể Cửu Long chủ yếu là

đá granit tuổi Creta giữa (phức hệ Cà Ná) và ở mức độ ít hơn gồm đá magma tuổi Jura (phức hệ Định Quán) và đá magma tuổi Trias (phức hệ Hòn Khoai)

bị cả mạng lưới đá xâm nhập bazơ tuổi Oligoxen, Mioxen trên có nguồn gốc xâm nhập, xuyên cắt Ngoại trừ đá xâm nhập bazơ liên quan đến quá trình tách dãn bể trầm tích, đá móng ở bể Cửu Long cũng gần tương tự như các loại

đá ở các vết lộ trên đất liền Nam Việt Nam bao gồm đá granit và các loại đá trầm tích, phun trào núi lửa có tuổi từ Trias đến Creta giữa [1] [2] (Hình 1.4)

Các khối granit xâm nhập tạo dãy núi phương Đông Bắc - Tây Nam phân bố rộng khắp ở miền Nam Việt Nam và bờ biển phía Đông Trung Quốc (Rlimetz, 1989) bao gồm cả vùng Sarawak, Sabah và đá móng trong các bể

Đệ Tam quanh Biển Đông (Cửu Long, Nam Côn Sơn, Natuna Tây) Chúng được xem là liên quan đến sự va chạm của mảng Borneo với mảng Á - Âu để tạo ra đai chờm nghịch dọc theo khu vực Nam Việt Nam ?

Một phần lớn trữ lượng hydrocarbon ở cấp chứng minh của bể Cửu Long đều nằm trong đá granit phong hóa, nứt nẻ và các lỗ hổng do hoạt động nhiệt dịch Creta giữa Tính chất chứa của đá móng đã được xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro và Viện Dầu Khí Việt Nam xác định bằng các phương tiện kỹ thuật tiên tiến hiện đại

Hình 1 4 Cột địa tầng tổng hợp bể Cửu Long (theo VPI/VSP)

1.3.2.2 Địa tầng Paleogen

Oligoxen dưới, hệ tầng Trà Cú

Kết quả khoan cho thấy loạt trầm tích cổ nhất trong bể Cửu Long ghi nhận được thuộc về tập F (trước đây gọi là E1), hệ tầng Trà Cú, tuổi Oligoxen sớm Chúng bao gồm các trầm tích bãi bồi, lòng sông và là đá chứa chính tuổi Oligoxen ở các mỏ Bạch Hổ và Sư Tử Trắng được giới hạn bên dưới là móng trước Đệ Tam và đáy Oligoxen trên (còn gọi là mặt bất chỉnh hợp nóc Oligoxen dưới)

Oligoxen trên, hệ tầng Trà Tân

Hệ tầng Trà Tân phát triển rộng khắp trong bể Cửu Long và là tập phủ trên tập F Hệ tầng Trà Tân có thể chia thành 3 phụ hệ tầng khác biệt nhau về thành phần trầm tích:

Phụ hệ tầng Trà Tân dưới (trong địa chấn địa tầng gọi là tập E) là phần

khối lượng nằm giữa mặt bất chỉnh hợp trong Oligoxen trên và bất chỉnh hợp nóc Oligoxen dưới hoặc mặt móng trước Kainozoi khi vắng mặt tập F Thường thì phụ hệ tầng Trà Tân dưới được chia thành 3 tập nhỏ hơn: trầm tích của tập trên và tập dưới được cho là hình thành trong môi trường đồng bằng thấp ven bờ với ưu thế cát, còn trầm tích tập giữa được cho là hình thành trong môi trường hồ với ưu thế sét - Tập sét này được coi là tập đá sinh dầu khí tiềm năng

Phụ hệ tầng Trà Tân giữa trong văn liệu và địa chấn địa tầng thường

gọi là tập D, phân bố giữa bất chỉnh hợp trong Oligoxen trên và bất chỉnh hợp

số 2 (cũng trong Oligoxen trên) Phụ hệ tầng Trà Tân giữa có biên độ sóng phản xạ từ thấp đến rất thấp, độ liên tục và tần số ở mức trung bình, hình thái ranh giới phản xạ song song hoặc tỏa tia

Trầm tích phụ hệ tầng Trà Tân giữa thường được coi là hình thành trong điều kiện hồ với ưu thế sét là chủ yếu (tỉ lệ cát/sét nhỏ hơn 40%) Vì vậy, chúng còn được gọi là tập đá sét Oligoxen, tập đá sét này được đánh giá

là tập đá sinh chủ yếu ở bể Cửu Long

Phụ hệ tầng Trà Tân trên trong địa chấn địa tầng gọi là tập C, phân bố

giữa bất chỉnh hợp số 2 và bất chỉnh hợp Oligoxen trên hoặc nóc Oligoxen Tập này có xu thế cát nhiều hơn Trầm tích chủ yếu gồm cát, bột xen kẽ với một ít than hình thành trong môi trường đồng bằng thấp (đôi khi là đồng bằng ngập lụt) đến môi trường đầm hồ với tỉ lệ cát/sét thường là trên 50%

1.3.2.3 Địa tầng Mioxen

Trầm tích Mioxen phát triển rộng khắp trong bể Cửu Long Mặt bất chỉnh hợp đáy Mioxen hình thành bởi chuyển động xô đẩy lần thứ hai của hoạt động kiến tạo trượt ngang trái dọc theo hệ thống đứt gãy Đông Bắc - Tây Nam Chúng liên quan đến vận động nâng lên trở lại của khu vực Nam Việt Nam và sự phát triển dần dần lần thứ hai khối trầm tích hình nêm theo hướng Đông Bắc của bể

Quá trình lắng đọng trầm tích cát, bột lòng sông và một ít than tạo điều kiện cho sự hình thành sau đó tập trầm tích bãi bồi màu đỏ phổ biến khắp bể phân chia lát cắt giữa và trên của hệ tầng Bạch Hổ Nóc của hệ tầng Mioxen dưới Bạch Hổ được đánh dấu bằng tập sét biển Rotalia như là một tập địa tầng đánh dấu và cũng là tập chắn khu vực cho cả bể Cửu Long

Mặt bất chỉnh hợp nóc Mioxen dưới hình thành bởi chuyển động xô đẩy lần thứ ba của chuyển động kiến tạo trượt ngang trái dọc theo hệ thống đứt gãy hướng Đông Bắc - Tây Nam liên quan đến hoạt động nâng lên lần tiếp theo của khu vực Nam Việt Nam kèm theo phun trào magma bazơ trong

bể Cửu Long Trong suốt Mioxen giữa và Mioxen trên quá trình tích tụ khối

trầm tích hình nêm theo hướng Đông - Bắc đã đưa bể trầm tích về pha (hay giai đoạn) phát triển rộng rãi các trầm tích tướng châu thổ lòng sông Nóc của

hệ tầng Đồng Nai thuộc Mioxen trên ở lô 17 được đánh dấu bằng lớp sét kết màu đỏ nâu

Biển tiến bao trùm cả bể Cửu Long suốt từ Plioxen sớm và lát cắt Plioxen - Pleistoxen đặc trưng bởi các tập cát thềm

1.3.2.4 Hoạt động magma

Đá magma phun trào và xâm nhập thường gặp phổ biến trong bể Cửu Long Chúng đã được phát hiện trong hàng loạt giếng khoan tìm kiếm và thăm dò như Bà đen, Ba vì, Rồng, Jade, Ruby, Diamond ở giếng khoan Bà đen đã phát hiện đến 12 thể phun trào với tổng chiều dày đến 394m trong hệ tầng Trà Tân [1] [2]

Kết quả phân tích mẫu cho thấy độ rỗng thay đổi từ một vài phần trăm đến trên 10% song độ thấm của chúng lại khá thấp 2,7- 3,2mD (Ngô Xuân Vinh, Viện Dầu Khí Việt Nam, 2003) Trong các giếng khoan ở lô 01 phát hiện được 6 tập phun trào song chiều dày tổng cộng của các tập phun trào đó lên tới 416m Thành phần đá phun trào thay đổi, bao gồm cả các đá acit (rhyolit, dacit) lẫn bazơ (bazan, diabas) và các đá trung tính (andesit, trachyt-andesit)

Ở những mức độ khác nhau các đá magma này bị biến đổi bởi các quá trình phong hóa, nhiệt dịch, dập vỡ nứt nẻ ảnh hưởng rất mạnh đến thành phần cũng như đặc tính vật lý thạch học của chúng Một số thân đá phun trào

có chứa dầu như: giếng khoan Rồng 6, còn các thể đá phun trào khác có những đặc tính của đá chứa chất lượng trung bình đến thấp hơn tùy thuộc vào đặc trưng thấm của đá

Ở lô 17 đá phun trào đã phát hiện trong các giếng khoan lô 17 (khoảng

chiều sâu 2.645m - 2.754m và 3.120m - 3.160m) và đều thuộc lát cắt Trà Tân dưới Các đá phun trào này bao gồm basalt, diabas và túp andesit (Ngô Xuân Vinh, Viện Dầu Khí Việt Nam, 2003)[23] Điều lý thú là điện trở của tập đá phun trào trong giếng khoan lô 17 này tương đối thấp

Kết quả phân tích các đường cong địa vật lý giếng khoan cho thấy độ rỗng ở đoạn dưới của thể phun trào này đạt tới hơn 13%, song ở đoạn trên của

nó có thể đạt hơn 16% với độ bão hòa nước chỉ 54% và rất có thể có dầu ở đoạn trên Độ rỗng của tập đá phun trào dày 144m ở giếng khoan lô 17 còn cao hơn, thay đổi trong khoảng 12 - 27% song tập này không chứa dầu do không có tầng chắn

Hoạt động phun trào magma trong lô 17 xảy ra mạnh mẽ vào Oligoxen muộn Trên mặt cắt địa chấn các thể phun trào này rất dễ xác định trong tập địa chấn D có ưu thế sét kết nhưng tương đối khó xác định trong tập E Nhìn chung các tập phun trào thường gặp chủ yếu trong các tập địa chấn E và D và

do chế độ nhiệt của chúng có thể tăng cường thúc đẩy quá trình trưởng thành

đá mẹ

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Cơ sở lý luận

2.1.1 Các giai đoạn biến đổi đá trầm tích

Sau khi biến đổi vật liệu trầm tích thành đá trầm tích, nếu như bể tiếp tục sụt lún thì các đá trầm tích bị nhấn chìm sâu hơn, khi đó chúng sẽ bị trải qua các quá trình biến đổi, làm biến đổi từng phần các đá về thành phần, kiến trúc, cấu tạo, song vẫn giữ được bản chất thạch học trầm tích ban đầu dưới tác dụng của áp suất, gradien địa nhiệt, với sự tham gia của nước ngầm và dung dịch lỗ hổng gọi là quá trình biến đổi thứ sinh.Tính chất và cường độ biến đổi thứ sinh quyết định bởi thành phần khoáng vật nguyên sinh, bề dày trầm tích,

độ sâu sụt lún (chôn vùi), thành phần và nồng độ dung dịch lỗ hổng, áp suất một chiều và bối cảnh kiến tạo của bồn trầm tích

2.1.1.1 Giai đoạn hậu sinh (katagenes)

Là giai đoạn làm biến đổi đá trầm tích xảy ra sau giai đoạn thành đá dưới tác dụng của các quá trình hóa lý, cơ lý, chấm dứt hoạt động của vi sinh vật Khác với tác dụng thành đá, các tác dụng hậu sinh xảy ra trong vỏ Trái đất ở chiều sâu chôn vùi từ vài trăm mét tới hàng ngàn mét dưới tác dụng của các yếu tố nhiệt độ, áp suất tăng cao, với sự tham gia của nước dưới đất và dung dịch lỗ hổng Nhiệt độ tăng cao chủ yếu do gradien địa nhiệt tăng lên khi đá bị nhấn chìm xuống sâu Áp suất thuộc loại áp suất thủy tĩnh được thực hiện bởi các lớp đá phủ bên trên nhưng đôi khi cũng có sự tham gia của áp suất định hướng do các quá trình kiến tạo gây nên [3] [10] [11] [14] [15]

Tác dụng biến đổi trong giai đoạn hậu sinh chủ yếu là tác dụng nén ép, thành tạo những khoáng vật mới, trao đổi thay thế, phân bố lại thành phần vật

chất ở trong đá, ngoài ra còn có tái kết tinh Kiến trúc, cấu tạo của đá ít nhiều

bị biến đổi nhưng nói chung vẫn còn giữ lại những nét điển hình ban đầu của

đá trầm tích

Tác dụng nén ép (nén chặt) xảy ra chủ yếu do tác dụng của áp suất thủy

tĩnh, đôi khi có sự tham gia của áp suất định hướng Dưới tác dụng của áp suất tăng cao đá bị nén ép, chặt xít kéo theo sự giảm thể tích, tỷ trọng của đá tăng, nước, khí tự do trong các lớp đá bị di chuyển Chính do tác dụng nén ép những sản phẩm hydrocacbon khí - lỏng phát sinh trong giai đoạn thành đá ở trạng thái phân tán được di chuyển đến những nơi có cấu tạo thuận tiện tạo các mỏ dầu khí

Tác dụng tái kết tinh - Dưới tác dụng của nhiệt độ tăng cao với sự tham

gia của áp suất, các khoáng vật nhất là những khoáng vật tự sinh thành tạo từ dung dịch thật hay keo dẫn bị mất nước, tái kết tinh Hiện tượng tái kết tinh kèm theo kích thước các tinh thể tăng lên

Tác dụng trao đổi thay thế và thành tạo khoáng vật mới - Tác dụng của

quá trình hậu sinh xảy ra trong đới nước di chuyển, đồng thời do điều kiện nhiệt độ, áp suất thay đổi do đó xảy ra quá trình thành đá thay thế thành tạo tập hợp các loại khoáng vật mới ổn định trong điều kiện địa chất mới Có thể chia ra 2 thời kỳ:

a Thời kỳ hậu sinh sớm

Thời kỳ này có các biểu hiện:

- Các khoáng vật nguyên thuỷ pyroxen, amphibol, biotit, felspat, muscovit thường bị clorit hóa, hydromica hóa, kaolinit hóa nhẹ, vật liệu núi lửa bị zeolit hóa nhẹ kiểu nhiều nước (geilandit, analcim), kaolinit dần chuyển thành hydromica nhiệt độ thấp (hydromica 1M), các khoáng vật sét khác chỉ bị sericit hóa yếu từng phần,