bkt_00322

Tìm kiếm thăm dị dầu khí Nguyễn Trọng Tín, Hội Địa chất Dầu khí Việt Nam Nguyễn Văn Phịng, Viện Dầu khí Việt Nam 173 Trung Kính, n Hịa, Cầu Giấy, Hà Nội Giới thiệu Cơng tác tìm kiếm thăm dị dầu khí giai đoạn hoạt động quản lý mỏ, khởi đầu cho đời tích tụ dầu khí [H 1] Vì vậy, lịch sử cơng tác tìm kiếm thăm dị gắn liền với lịch sử cơng nghiệp dầu khí có 100 năm Hình 1.Mơ hình giai đoạn hoạt động quản lý mỏ dầu khí 2.Các phương pháp tìm kiếm thăm dị dầu khí 2.1 Các phương pháp địa vật lý Phương pháp địa chấn - địa tầng Phương pháp địa chấn - địa tầng kết hợp phương pháp địa chấn cấu tạo (hay cịn gọi địa chấn hình thái) phương pháp địa chấn thạch học - địa tầng: - Sử dụng tầng phản xạ chuẩn liên kết để xây dựng đồ cấu tạo, nhằm nghiên cứu cấu kiến tạo, hình thái phát triển bể trầm tích qua thời kỳ địa chất khác ( địa chấn hình thái) - Sử dụng trường sóng phản xạ tập địa chấn thuộc tính điạ chấ n đ ể xây dựng đồ tướng, đồ mơi trường dự đốn thạch học (qua dự đốn tầng chứa, chắn…) phản ánh mơi trường q trình lắng đọng trầm tích, có liên quan đến thay đổi mực nước biển lịch sử phát triển kiến tạo (Địa chấn thạch học - địa tầng) Phân tích tập địa chấn Một tập địa tầng (tập) Michum (1977) định nghĩa là: “Một đơn vị địa tầng bao gồm tập hợp lớp đất đá trầm tích liên tục chỉnh hợp có nguồn gốc giới hạn mặt bất chỉnh hợp chỉnh hợp tương ứng” Trên tài liệu địa chấn nhận biết BCH - ranh giới tập phản xạ [H 2] với dạng như: ­ Bào mòn cắt cụt (Erosional truncation) ­ Tựa (Top lap) 796 ­ Tựa đáy (On lap) ­ Phủ đáy (Downlap) ­ Chỉnh hợp (Concordance) Trong bể trầm tích yếu tố khống chế đến hình thành tập địa chấn: *Ví dụ: - Các dạng sigma, xiên chéo, liên quan đến thể nêm lấn (progradation) hình thành nơi sườn dốc điều kiện lún chìm nhẹ, mực nước biển tăng đầu giai đoạn mực nước biển dâng cao cuối giai đoạn mực nước biển xuố ng thấp , nguồn cung cấp vật liệu lớn tốc độ dâng cao mực biển (tướng biển ven bờ điểm uốn thềm chuyển dịch dần biển) - Các dạng song song, song song, uốn lượn liên quan đến thể bồi tụ đứng (aggradation) tạo thành vùng thềm đến sườn dốc, điều kiện nguồn cung cấp vật liệu cân với lún chìm bể hay cân với tốc độ nâng lên mực nước biển làm cho tướng ven bờ phát triển theo chiều thẳng đứng điểm uốn thềm không di chuyển biển vào đất liền - Các dạng đáy, phân kỳ, hội tụ liên quan đến hệ thống trầm tích biển tiến (trangressive) hình thành điều kiện ngập lụt, biển tiến nhanh, sâu vào đất liền Một biến thể biển tiến thể bồi tụ ngược (retregradation) hình thành điều kiện nguồn cung cấp vật liệu trầm tích nhỏ tỉ lệ mực nước biển tăng lên làm tướng ven bờ tiến dần vào đất liền - Các dạng tướng hỗn độn, gò đồi liên quan đến trình biển lùi bắt buộc, thể quạt đáy biển, quạt sườn … Hình Các dạng tập địa chấn Phân tích tướng địa chấn Phân tích tướng địa chấn sử dụng kiểu, dạng sóng tập địa chấn phân chia chúng thành đơn vị tướng địa chấn khác Một đơn vị tướng địa chấn xác định theo diện đă ̣c trưng sóng phản xạ thành phần hình dạng phản xạ , biên độ, tính liên tục, tần số, tốc độ lớp tương tự giống khác biệt so với đơn vị tướng bên cạnh Mỗi đơn vị tướng địa chấn luận giải mặt địa chất thành phần thạch học, môi trường, phân lớp trình lắng đọng trầm tích tạo nên sóng phản xạ Các thông số để nhận biết tướng địa chấn: - Hình dạng phản xạ: dạng song song, phân kỳ/ hội tụ, dạng sigma, xiên chéo, chữ S, ụ đống, dạng tự do… 797 - Dạng bao bọc (thấu kính, lấp đầy, gị đồi…) - Độ liên tục sóng phản xạ [H 3] - Biên độ tần số sóng phản xạ [H.4] - Tốc độ lớp Tất thơng số phân tích, minh giải tập hợp lại để thành lập đồ tướng địa chấn, từ luận giải ngơn ngữ địa chất, cung cấp thông tin cho công tác tìm kiếm thăm dị dầu khí Đường cong thăng giám mực nước biển Đường cong thăng giáng mực nước biểnđươ ̣c sử du ̣ng đ ể xác định tuổi địa chất cho tập địa chấn Haq, Hardenbol Vail (1988) phân tích trầm tích kề áp đáy ven bờ (coast onlap) tài liệu địa Hình Độ liên tục của phản xạ chấn (chủ yếu vùng Đông Nam Á) xây dựng đường cong thăng giáng mực nước biển theo thang thời gian địa chất từ Paleozoic đến Đệ Tứ Đường cong thể theo chu kỳ: Chu kỳ bậc với thời gian khoảng 200-400 tr.n, bậc khoảng 10-200 tr.n, bậc khoảng 1-10 tr.n, bậc khoảng 0,2-1,0 tr.n bậc từ 0,01-0,2 tr.n Những chu kỳ thể đợt biển tiến, thối (lùi) bình diện toàn cầu địa phương Ba yếu tố ảnh hưởng đến biển tiến, thối lún chìm bể, thay đổi khí hậu nguồn cung cấp vật liệu trầm tích Biển tiến biểu nước biển dâng cao, biển lùi xảy nước biển dâng cao xuống thấp Khái niệm biển tiến, lùi biển dừng xác định theo vị trí lắng đọng tướng biển ven bờ (littoralfacies) Sự lún chim bể cũng phụ thuộc ̀ vào hoạt động kiến tạo , đă ̣c biê ̣t là các yế u tố kiế n ta ̣o bâ ̣c Phân tić h các quá trình kiến tạo xảy , người ta phân chia làm bâ ̣c: Hình Biên đợ sóng phản xạ Các yếu tố kiến tạo có tính tồn cầu : Ngun nhân quá trình nhiệt động lực (thermodynamic) vỏ quả đấ t và phầ n của Mantle , đó là các quá trình tách giañ ta ̣o rift, tách giãn đáy biển, hoạt động dịch chuyển Kế t quả là ta ̣o các bể trầ m tích và điạ tầ ng toàn bể 798 Các yếu tố kiến tạo bậc xảy trình phát triển bể , mà nguyên nhân thay đổ i tố c đô ̣ lún chìm hoă ̣c tái tổ chức la ̣i của các mảng để la ̣i điạ tầ ng là chu kỳ của các trầ m tích biể n tiế n, thoái Các yếu tố kiến tạo loại hoạt động uốn nếp , đứt gaỹ , Diapia và các hoa ̣t đô ̣ng magma Chúng thường kèm với tượng sụt lở, xâm nhâ ̣p, phun trào v.v Phương pháp địa vật lý giếng khoan Phương pháp địa vật lý giếng khoan chủ yếu sử dụng để xác định thông số vật lý - thạch học Thành phần thạch học Thành phần thạch học theo lát cắt giếng khoan xác định dựa sở tổ hợp đường cong địa vật lý giếng khoan như: gamma, mật độ, nơtron, siêu âm điện trở Đường cong điện tự nhiên (PS) cũng sử dụng tốt cho mục đích trường hợp có đủ độ phân dị.Đối với giếng khoan khoan nước biển (các giếng khoan thềm lục địa) đường cong PS khơng phân dị nên sử dụng khơng có hiệu Dựa đặc điểm vật lý khác mà cát, bột, sét, đá vôi, than, đá núi lửa đá móng… phân chia, xác định cách xác Hàm lượng sét (Vcl ) Trong tự nhiên, vỉa chứa có độ rỗng hạt chứa lượng sét định.Thực tế, vỉa chứa coi vỉa hàm lượng sét chứa nhỏ 5%.Trong trường hợp tính độ rỗng hiệu dụng độ bão hồ khơng cần phải hiệu chỉnh ảnh hưởng sét.Vỉa có chứa hàm lượng sét cao độ rỗng độ thấm bị giảm nhiều.Vì vậy, việc xác định hàm lượng sét cần thiết nhằm tính thơng số vật lý- thạch học có độ xác Có nhiều phương pháp để tính hàm lượng sét sử dụng gamma tự nhiên, mật độ, nơtron siêu âm, song cách xác định đơn giản cũng dễ dàng sử dụng số đo độ phóng xạ γ tự nhiên đá nhờ quan hệ chặt chẽ Vcl số Gamma Quan hệ thể theo biểu thức sau: Vcl  I  I Imax  I Trong đó: I cường độ Gamma tự nhiên vị trí cần tính I cường độ Gamma tự nhiên vỉa cát gần Imax cường độ Gamma tự nhiên vỉa sét dày, đồng gần nhấtViệc xác định hàm lượng sét cho vỉa sét cũng có ý nghĩa quan trọng nhằm đánh giá khả chắn dầu khí chúng Vỉa có hàm lượng sét cao độ thấm giảm dẫn tới khả chắn tốt Độ rỗng Là tính chất loại đá thể lỗ hổng có đó.Các lỗ hổng liên thơng với bị cách ly.Đá có độ rỗng nguyên sinh độ rỗng thứ sinh Trong phân tích định lượng tài liệu địa vật lý giếng khoan nhằm xác định tham số trữ lượng, độ rỗng đá chia làm loại- độ rỗng tổng độ rỗng hiệu dụng - Độ rỗng tổng (ΦT) Theo định nghĩa độ rỗng tổng tính tỉ số tổng thể tích tất lỗ hổng (liên thơng khơng liên thơng) thể tích đá Với tài liệu địa vật lý giếng khoan, độ rỗng 799 xác định theo nhiều phương pháp như: tính theo mật độ (2), tính theo nơtron hay siêu âm (3) Các cơng thức kinh điển để tính độ rỗng tổng : T      ma    ma   f T(t )  (2) t  t ma t f t ma (3) Trong đó: ΦT(δ) - độ rỗng tổng tính theo mật độ ΦT (∆t)- độ rỗng tổng tính theo siêu âm δ ma - mật độ khung đá ( g/ cm3) δ - mật độ đo điểm cần tính ( g/ cm3) δf - mật độ chất lưu( g/ cm3) ∆t - thời khoảng đo điểm cần tính (μs/ 0.3048m) ∆tma - thời khoảng khung đá(μs / 0.3048 m) ∆tf - thời khoảng chất lưu (μs / 0.3048 m) Ngày nay, người ta không sử dụng phương pháp đơn lẻ để tính độ rỗng mà thường kết hợp hai phương pháp với để vừa xác định độ rỗng mà cịn xác định ln thành phần thạch học đá - Độ rỗng hiệu dụng (Φeff) Là độ rỗng tính cho thể tích lỗ hổng liên thơng với nhau, mà qua chất lưu chuyển động tự Độ rỗng hiệu dụng cũng độ rỗng có khả chứa dầu, khí nước tự cho phép chúng lưu thông trình khai thác Đối với đá chứa hạt yếu tố ảnh hưởng lớn tới độ rỗng hiệu dụng có mặt khống vật sét (nước bao quanh hạt sét có lực liên kết lớn làm cho chúng di chuyển được) Vì mà muốn tính độ rỗng hiệu dụng, phải loại bỏ ảnh hưởng sét cách áp dụng công thức sau: Φeff(δ) = ΦT(δ) – Vcl*Φcl(δ) (4) Φcl(∆t) = ΦT(∆t) – Vcl*Φcl(∆t) (5) Φeff(N) = ΦT(N) – Vcl*Φcl(N) (6) Trong đó: Φeff(δ) độ rỗng hiệu dụng tính theo mật độ Φeff(∆t) độ rỗng hiệu dụng tính theo siêu âm Φeff(N) độ rỗng hiệu dụng tính theo nơtron Φcl(δ) độ rỗng vỉa sét lân cận tính theo mật độ Φcl(∆t) độ rỗng vỉa sét lân cận tính theo siêu âm Φcl(N) độ rỗng vỉa sét lân cận tính theo nơtron Trong thực tế độ rỗng hiệu dụng vỉa nước dầu thường xác định kết hợp (4) (6) theo:  eff     eff  N  800 (7) Cịn vỉa khí, ảnh hưởng khí lên giá trị đo đường cong địa vật lý giếng khoan mà độ rỗng tính theo mật độ tăng lên, theo nơtron giảm so với độ rỗng thật Hiện tại, cơng ty dầu khí thường áp dụng cơng thức sau để hiệu chỉnh độ rỗng (8):  eff     eff  N  2 (8) - Độ bão hồ nước Sw Đây thơng số quan trọng cần xác định tài liệu địa vật lý giếng khoan Dựa vào người ta biết vỉa quan tâm có chứa dầu khí hay chứa nước Đối với vỉa có độ rỗng hạt hàm lượng sét Vcl < 0.05 độ bão hồ nước xác định theo mơ hình đơn giản củaArchie (9): Sw  Rw Rt *  (9) Trong đó: Sw độ bão hoà nước Rw điện trở suất nước vỉa Rt điện trở suất thật Φ độ rỗng Trong trường hợp vỉa chứa có Vcl cao việc hiệu chỉnh phức tạp Một công thức thường sử dụng để xác định độ bão hoà nước có mặt sét phân tán cơng thức Simandoux (10):  0, Rw(1  Vcl )      Vcl   5 eff Sw    *       eff     RtRw(1  Vcl )   Rsh   0.5  Vcl   Rsh   (10) Trong đó: Rsh điện trở suất vỉa sét dày, đồng cạnh Độ bão hồ dầu khí tính (11):SHC= 1- Sw (11) Độ dày - Độ dày tổng Độ dày tổng vỉa hay tập vỉa khoảng cách giới hạn ranh giới đáy vỉa tập vỉa trường hợp giếng khoan thẳng đứng vỉa nằm ngang Trong trường hợp giếng khoan xiên vỉa nằm nghiêng việc xác định độ dày thật vỉa phức tạp theo công thức (12): H = H’*[cos(h)  sin(h)*tan(t)*cos(d – a)] (12) Trong H: độ dày thật vỉa H’: độ dày đo dọc theogiếng khoan h: góc xiên giếng khoan so với chiều thẳng đứng t: góc nghiêng vỉa so với chiều nằm ngang 801 d: phương xiên giếng khoan a : phương đổ vỉa - Độ dày vỉa cát kết Trong tìm kiếm thăm dị dầu khí thành hệ cát- sét, việc xác định vỉa cát kết cần thiết Phân chia, xác định nó, khơng giúp cho việc nghiên cứu mơi trường thành tạo mà cịn góp phần để đánh giá tiềm dầu khí.Thực tế, có cát kết (hoặc bột kết) có khả thấm, chứa dầu khí Để xác định độ dày cát kết thành hệ theo lát cắt giếng khoan , người ta dựa vào số hàm lượng sét (Vcl) với giá trị ngưỡng 40% Vỉa có chứa Vcl > 40% xem vỉa sét, khơng có khả thấm chứa dầu khí Độ dày vỉa sét cũng thông số cần thiết xác định nhằm đánh giá khả chắn dầu khí, đặc biệt tầng chắn - Độ dày vỉa (tầng) chứa Ngay xác định vỉa (tầng) cát kết thành hệ cát- sét khơng phải lúc cũng gặp 100% chiều dày có khả chứa.Bản thân vỉa thường có lớp chặt sít có độ rỗng thấp.Như độ dày vỉa (tầng) chứa gồm phần (hoặc toàn bộ) độ dày cát kết, mà có độ rỗng, độ thấm lớn giá trị ngưỡng Trong cơng nghiệp dầu khí ngày giá trị ngưỡng xác định thơng qua phân tích, đo thí nghiệm mẫu lõi cho thành hệ riêng biệt giếng mỏ cụ thể Đối với đá có độ rỗng nứt nẻ, hang hốc độ dày tầng chứa xác định đới nứt nẻ gặp giếng khoan Ngày nay, với công nghệ tiên tiến khảo sát địa vật lý giếng khoan , cơng việc hồn tồn giải phương pháp như: FMI, DSI, PLT… - Độ dày hiệu dụng Là phần độ dày vỉa (tầng) chứa, mà có chứa dầu khí Việc xác định độ dày phụ thuộc vào kết xác định độ bão hồ dầu khí vỉa tài liệu địa vật lý giếng khoan Các vỉa có độ bão hồ dầu khí lớn giá trị ngưỡng xem vỉa sản phẩm.Trong thực tế, giá trị ngưỡng thay đổi khác loại đá, phụ thuộc vào thành phần thạch học cấu trúc không gian rỗng chúng Phương pháp trọng lực Trong nghiên cứu biển, phương pháp trọng lực đóng vai trò quan trọng sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực cấu trúc địa chất, kiến tạo-địa động lực, tìm kiếm thăm dị dầu khí.Các yếu tố địa chất mật độ đất đá, tham số hình học đứt gãy, cấu trúc móng Trước Kainozoi cấu trúc có khả chứa dầu, xác định với độ xác thực tính khả thi cao phương pháp minh giải tài liệu trọng lực Đặc biệt phương pháp áp dụng vùng biển nước sâu xa bờ Phương pháp lọc trường theo tần số Xét cách tổng quát dị thường trọng lực tần số cao với bước sóng ngắn liên quan đến đối tượng địa chất chiều sâu nhỏ, ngược lại dị thường tần thấp có bước sóng dài liên quan đến cấu trúc địa chất độ sâu lớn Vì sử dụng phương pháp lọc tần số tách bỏ hiệu ứng trọng lực gây lớp trầm tích Kainozoi khỏi trường tổng để xác định ranh giới mật độ, cấu trúc nâng hạ cũng đứt gãy phát triển móng trước Kainozoi sâu 802 Phương pháp gradient ngang gradient ngang trọng lực cực đại Sử dụng trường dị thường trọng lực Bughe dị thường lọc bước sóng khác =50, 100 150 kmđể tính gradient ngang gradient ngang trọng lực cực đại tương ứng với mức đó.Mục đích lựa chọn bước sóng khác để làm bật cấu trúc tầng khác đưa tranh không gian trình liên kết cấu trúc móng trước Kainozoi Phương pháp gradient trọng lực chuẩn hóa tồn phần Dị thường trọng lực gradient chuẩn hóa tồn phần (NTG) xác định dựa phép biến đổi trường logarit Berezkin, W M, Hualin zeng et al.,đã xây dựng tính tốn dị thường NTG gây thấu kính lồi có mật độ đồng thấu kính lồi có mật độ khơng đồng với giả thiết phần chứa dầu khí Trường hợp thứ gây nên dị thường cựa đại vị trí thấu kính, trường hợp thứ gây nên dị thường cực tiểu bao quanh dị thường cực đại Kết nghiên cứu tồn dị thường cực tiểu NTG coi dấu hiệu để phát dị thường mật độ liên quan đến tầng chứa dầu, khí 2.2 Các phương pháp nghiên cứu địa tầng Các đá phân lớp vỏ trái đất phân chia tập hợp nhóm lớp thành phân vị địa tầng theo đặc điểm khác chúng loại đá, thành phần thạch học, đặc điểm thạch vật lý (độ dẫn điện, mật độ, độ rỗng, trở kháng sóng địa chấn, v.v ) Những phương pháp sử dụng để nghiên cứu phân chia địa tầng bao gồm: Phương pháp thạch địa tầng Phương pháp thạch địa tầng phương pháp chủ đạo để nghiên cứu, phân chia liên kết địa tầng Mục đích phương pháp phân định lớp đất đá để lập đơn vị địa tầng dựa sở nghiên cứu thạch học Một đơn vi thạch địa tầng xác lập bao gồm tập hợp đá có thành phần thạch học tương tự gần tương tự phân biệt với tập hợp đá nằm chúng theo đặc điểm thạch học trầm tích màu sắc, kiến trúc, cấu tạo, kích thước hạt, tính phân nhịp vv Đơn vị thạch địa tầng sử dụng báo cáo “hệ tầng” với ý nghĩa: Hệ tầng thể đá có thành phần thạch học tương đối đồng bao gồm loại đá chủ yếu có xen lẫn lớp đá khác Bản thân khái niệm hệ tầng cũng chứa đựng yếu tố đơn vị phân loại địa tầng khác sinh địa tầng (thành phần hố đá có ý nghĩa để xác lập phân vị, trước hết chúng coi cấu phần thạch học), địa chấn địa tầng (đặc trưng sóng địa chấn phản ánh trực tiếp tính chất thạch vật lý đất đá) Những đặc điểm thạch học trầm tích sau sử dụng để nghiên cứu phân chia liên kết địa tầng : - Tướng đá trầm tích (lục địa, biển, chuyển tiếp biển lục địa, kiểu đá lục nguyên, cacbonat, ) - Đặc điểm kiến trúc (kích thước, độ lựa chọn, mài trịn ) - Cấu tạo (đặc tính phân lớp, phân nhịp, dấu vết hoạt động sinh vật ) - Khống vật đặc trưng mơi trường thành tạo trầm tích Phương pháp sinh địa tầng Phương pháp sinh địa tầng dựa nghiên cứu di tích hố đá có chứa lớp 803 đá trầm tích Trên sở có khác biệt phức hệ hoá đá mà phân chia thành đơn vị sinh địa tầng liên kết kết chúng vùng bể trầm tích với bể trầm tích khác Đối với đá trầm tích Kainozoi, phương pháp sinh địa tầng thường dựa vào phân bố hoá đá đặc trưng tập hợp phức hệ hoá đá bao gồm:Bào tử phấn, Foraminifera, Nannoplankton (tảo), vv mà sinh đới xác định Các đơn vị sinh địa tầng gọi sinh đới (chủ yếu đới phức hệ đới phân bố, đơi cịn đới cực thịnh) Đây phương pháp chủ yếu để xác định tuổi tương đối lớp đá trầm tích theo đới hố đá chuẩn khu vực Ngồi phương pháp thạch địa tầng sinh địa tầng kể trên, nghiên cứu phân chia địa tầng vùng, kết hợp sử dụng kết xác định ranh giới tập địa tầng Phương pháp địa chấn địa tầng 2.3 Hệ phương pháp nghiên cứu địa hóa dầu khí Địa hóa tìm kiếm thăm dị dầu khí nghiên cứu có mặt nguồn cung cấp dầu khí (tầng sinh), khả di cư bảo tồn sản phẩm chúng tích tụ Hầu hết nhà địa chất dầu khí cơng nhận thuyết hữu thành tạo dầu khí Cơ sở thuyết hữu qúa trình biến đổi nhiệt động vật chất hữu (VCHC) chôn vùi qúa trình trầm tích, tạo thành hydrocarbon (HC) tầng đá mẹ, từ chúng dịch chuyển, tích tụ vào bẫy chứa bể trầm tích Trên quan điểm đó, việc xác định tầng đá mẹ đánh giá khả sinh sản phẩm chúng vùng tìm kiếm thăm dị (TKTD) cần thiết Những tập trầm tích hạt mịn, có đủ độ giàu VCHC (TOC>0.5%Wt, trầm tích lục nguyên; TOC>0.25%Wt, trầm tích cacbonat) đạt tới ngưỡng trưởng thành VCHC (Tmax>435oC, Ro>0.55%…) có khả sinh HC Nghiên cứu phân tích phịng thí nghiệm Phân tích mẫu đá (mẫu lộ thiên, mẫu giếng khoan ) nhằm đánh giá mức độ giàu/nghèo đá mẹ, xác định loại vật chất hữu cơ, môi trường lắng đọng phân hủy VCHC, khả sinh hydrocacbon, mức độ trưởng thành vật chất hữu Phân tích lưu thể (dầu, khí, nước) nhằm xác định tính chất lý hóa chúng liên quan tới điều kiện bảo tồn vật chất hữu cơ, mức độ trưởng thành đá mẹ vào thời điểm sinh hydrocacbon, trình sinh hydrocacbon đá mẹ, khả khoảng cách di cư, thay đổi tính chất dầu khí trình khai thác Phương pháp nhiệt phân tiêu chuẩn Rock-Eval (RE) phân tích số tiêu: TOC (%), S1, S2, Tmax Các phương pháp phân tích chi tiết như: chiết bitum, tách thành phần (LC), sắc ký khí (GC), sắc ký nhiệt độ cao (HTGC), sắc ký khối phổ (GCMS), độ phản xạ vitrinit (%Ro) Tổng hàm lượng bon hữu (TOC %Wt) - Đối tượng: mẫu phân tích TOC thường mẫu rắn mẫu bùn đáy lõi khoan, sườn khoan, vụn khoan, mẫu đá điểm lộ, mẫu bùn Chuẩn bị mẫu: Mẫu rửa sạch, để khô tự nhiên sấy nhiệt độ không 40oC, nghiền nát tới cỡ hạt 0,25mm Dùng HCL 10% để loại cacbon vô cơ, sấy cặn không tan tới trọng lượng không đổi - Đốt mẫu: Mẫu đốt oxy nhiệt độ 800-12000C, xác định hàm lượng cacbon hữu mẫu Hàm lượng VCHC đá tính % trọng lượng cacbon hữu mẫu đá 804 - Áp dụng: Để đánh giá mức độ giàu nghèo VCHC đá, sử dụng bảng phân loại theo công ty Geochem Group Phân loại hàm lượng vật chất hữu Thơng thường, mẫu có hàm lượng VCHC đạt tiêu chuẩn đá mẹ từ mức trung bình trở lên phân tích tiếp tiêu chi tiết Bảng 1: Phân bậc hàm lượng vật chất hữu - Nhiệt phân tiêu chuẩn Rock- Eval (RE) Phân bậc Dựa khả tạo sản phẩm vật hàm lượng chất hữu mẫu đá trầm tích xúc tác Nghèo nhiệt mơi trường khơng có phản Trung bình ứng phụ khác Một lượng mẫu đá nghiền nát Tốt đốt nóng khí trơ (thường helium Rất tốt nitrogen) với nhiệt độ tăng dần theo Đặc biệt tốt chương trình đặt trước từ 100-5500C Trong qúa trình đốt nóng sản phẩm thoát thu hồi vào thiết bị (bẫy) ghi nhận biểu đồ máy tính tích phân Trầm tích lục nguyên(% Wt) Trầm tích cacbonat (% Wt) 2 -Tmax(C):Nhiệt độ ứng với đỉnh cực đại S2 -S1(mg/g): Lượng HC tự có đá giải phóng nhiệt độ 3000C -S2 (mg/g): Lượng HC tiếp tục giải phóng qúa trình cracking kerogen tăng nhiệt độ từ 3000C lên 5500C -S3(mg/g): khí carbonic nước (CO2 H2O) giải phóng qúa trình nhiệt phân Hình Biểu đồ Tmax theo thời gian Bảng 2: Hàm lượng bitum đá (chiết dung môi hữu cơ) Bậc hàm lượng S1(mg/g) S2(mg/g) Nghèo < 0,4 < 2,0 • Chỉ số oxygen(OI) : S3/TOC Trung bình 0,4-0,8 2,0-3,0 • Chỉ số sản phẩm (PI): S1/( S1 + S2) Tốt 0,8-1,6 3,0-5,0 Rất tốt 1,6-3,2 5,0-10,0 Đặc biệt tốt > 3,2 > 10,0 Từ thơng số trên, tính hệ số liên quan: • Chỉ số hydrogen (HI): S2/TOC (mgHC/gTOC) Tại Viện Dầu khí Việt Nam sử dụng bảng phân loại đá mẹ theo tiêu RE sau bảng 2) Chỉ số sản phẩm (PI): S1/( S1 + S2) chủ yếu sử dụng để đánh giá hydrocacbon (HC) mẫu sinh hay di cư ( PI < 0,3 - HC sinh, PI > 0,3 -HC di cư) Chỉ số hydrogen (HI) tính theo cơng thức S2/TOC (mgHC/gTOC) sử dụng để đánh giá khả sinh HC VCHC Bảng 3: Phân loại đá mẹ theo tiêu HI HI (mgHC/gTOC) Khả sinh 300 Sinh dầu Phân loại đá mẹ theo tiêu RE Mẫu rửa sạch, sấy khô nhiệt độ 400C nghiền tới cỡ hạt khoảng 0.25mm Dùng dung môi hữu (clorofoorm, dichloromethane) chiết lấy phần bitum mẫu đá Bitum tách thành ba thành phần HC no, HC thơm hợp phần nặng phương pháp sắc ký lỏng Dựa vào hàm lượng bitum hàm lượng thành phần nhóm bitum phân chia độ giàu 805 nghèo đá mẹ sau: Bảng 4: Đánh giá mức độ trưởng thành theo giá trị T max (0C) ( T max : nhiệt độ ứng với đỉnh cực đại S2) Mức độ trưởng thành Giá trị Tmax ( C) Chưa trưởng thành 500 Trên phép phân tích sơ bộ, Bảng 5: Phân loại đá mẹ theo hàm lượng HC để nghiên cứu chất, nguồn gốc có Theo John Hunt,1980) Hàm lượng tính theo ppm phép phân tích chi tiết.Nhiều nhà Loại đá mẹ nghiên cứu chứng minh dấu ấn sinh Hàm lượng HC no+ HC no bitum HCthơm vật lưu lại mẫu dầu mỏ có mối liên Nghèo < 500 < 300 < 200 hệ mật thiết với vật chất hữu sinh có giá trị dạng “hố thạch địa Trung bình 500-1000 300-600 200-400 hóa”.Trong địa hố dầu khí, nghiên cứu Tốt 1000-2000 600-1200 400-800 dấu hiệu sinh vật lưu lại mẫu cũng Rất tốt 2000-4000 1200-2400 800-1600 có “hố thạch đạo để định tuổi cổ sinh mà Cực tốt > 4000 > 2400 >1600 để xác định loại nguồn VCHC ban đầu Chẳng hạn tính trội cao hydrocacbon (HC) có số nguyên tử cacbon lẻ dải phân bố sắc ký khí cho C15+ khơng thể liên quan với VCHC biển, có mặt dự thấp Oleanane kết phân tích GCMS cũng xác nhận nguồn VCHC ban đầu thực vật bậc cao có tuổi khơng cổ Crêta Rất nhiều phương pháp sử dụng cho mục đích nghiên cứu dấu hiệu sinh vật phục vụ liên kết dầu thô đá mẹ liên kết dầu – dầu Nhóm phương pháp phân tích ứng dụng nhiều gồm tách thành phần bitum (sắc ký lỏng), sắc ký khí, sắc ký nhiệt độ cao, đồng vị cacbon Tuy nhiên, việc nghiên cứu dấu hiệu sinh vật địa hố dầu khó khăn phức tạp HC chịu nhiều tác động mơi trường xung quanh loại VCHC ban đầu, môi trường lắng đọng, bảo tồn phân huỷ chúng, tác động đá chứa HC cũng môi trường mà chúng di cư qua Đôi sắc ký lỏng, sắc ký khí thơng thường chưa đủ độ phân giải để xác định dấu hiệu sinh vật có “trùm lấp” cấu tử lên tạo “thông tin giả” Với phát triển khoa khọc, phương pháp sắc ký khối phổ (GCMS GCMSMS) đời, phương pháp nghiên cứu dấu hiệu sinh vật hữu hiệu nay, đặc biệt sắc ký khối phổ kép (GCMSMS).Chính để nghiên cứu sâu cần phân tích tiêu GC GCMS Sắc ký khí (GC) Phân tích sắc ký khí hợp chất no, thơm mẫu chất chiết từ đá, condensat dầu Kết biểu thị hàm lượng cấu tử hydrocacbon từ C12+ dạng sắc đồ Định dạng dải phân bố nAlkane sử dụng để đánh giá nguồn gốc, mức độ trưởng thành môi trường lắng đọng cũng phân hủy VCHC sinh chúng Tỷ số C21+C22/C28+C29 thường thay đổi theo môi trường tồn VCHC (>1.5 với vật liệu hữu môi trường ngập nước, 10,0 thực vật bậc cao lắng đọng môi trường khử -C29 diasteranes/ C29 Tỉ số C27/C29Diasterane Nguồn gốc Sterane steranes + C29steranes: Giá trị cao (đạt < 0,85 Vật liệu hữu lục địa tới 10) đặc trưng cho môi trường lắng 0,85-1,43 Vật liệu hữu hỗn hợp đọng oxyhóa, giá trị thấp (xuống tới 0,1) đặc trưng cho môi trường lắng đọng > 1,43 Vật liệu hữu biển chủ yếu khử Mối tương quan C27 - C28 C29steranes cũng phản ánh môi trường bảo tồn VCHC ban đầu Độ phản xạ ánh sáng Vitrinite (%Ro) Vitrinite thành phần nhóm maceral than kerogen tách từ cellulosis từ tế bào lignitic thực vật cạn (terestrial plants) Đo độ phản xạ Vitrinite (%Ro) phương pháp quang học để xác định phần trăm phản xạ ánh sáng tới Vitrinite Khả phản xạ ánh sáng Vitrinite tăng theo mức độ biến đổi nhiệt VCHC, phản ánh nhiệt độ cao mà VCHC trải qua 807 2.4 Hệ phương pháp nghiên cứu cấu trúc kiến tạo lịch sử tiến hoá địa chất Đây phương pháp luận bao trùm lên khâu xử lý, phân tích, tổng hợp giải thích số liệu có, để đến nhận biết cách có hệ thống logic đặc điểm cấu trúc kiến tạo lịch sử tiến hoá địa chất vùng để cung cấp cách nhìn tổng quan đưa quan điểm, kết luận đánh giá khách quan xác tiềm khu vực nghiên cứu sở tài liệu tổng hợp qua tiêu cấu trúc, kiến tạo lịch sử tiến hoá địa chất chúng Phương pháp nghiên cứu đứt gãy Nghiên cứu đặc điểm đứt gãy kích thước, biên độ dịch chuyển, nằm, kiểu đứt gãy, Hình 6: Biểu đồ hình tam giác C27-C28-C29 Steranes thời gian hình thành phát triển, thờigian hoạt Asphalt động chúng, mối tươngquan thời gian sinh thành hoạt động đứt gãy với trình trầm tích (tức đồng trầm tích hay sau trầm tích) để giải thích hoạt động kiến tạo nội sinh làm sáng tỏ vai trò chúng trong hình thành phá huỷ tích tụ dầu khí Phương pháp phân tích gián đoạn bất chỉnh hợp Đây phương pháp nghiên cứu cấu trúc kiến tạo vùng hay bể trầm tích, nhằm để xác định kiểu bất chỉnh hợp xem chúng dấu hiệu quan trọng trình trầm tích, phát triển địa chất, mặt ranh giới phức hệ trầm tích có lịch sử thành tạo khác nhau, là: - Mặt bào mịn – cắt cụt - Tựa - Tựa đáy - Kề áp đáy - Bất chỉnh hợp địa tầng Phương pháp phân tích chiều dày Đây phương pháp nằm tổ hợp phương pháp nghiên cứu đánh giá đặc điểm cấu trúc - kiến tạo Mà phương pháp phân tích chiều dày phương pháp nghiên cứu quy luật thay đổi bề dày phức hệ trầm tích (formation) để xây dựng sơ đồ tam giác đồng chiều dày, chiều dày tích lũy (cổ cấu tạo) xây dựng sơ đồ chiều dày qua thời kỳ chủ yếu, từ đánh giá nhịp độ trầm tích, cường độ lắng đọng, hướng vận chuyển vật liệu trầm tích qua thời kỳ xác định Phương pháp phân tích nhịp chu kỳ Từ tài liệu thạch học trầm tích, địa vật lý giếng khoan ứng dụng để phân chia nhịp chu kỳ trầm tích cho giếng khoan liên kết chúng cho toàn khu vực nghiên cứu Cùng với biến đổi tướng chiều dày trầm tích cho phép tác giả xác định thời kỳ nâng, hạ vùng nghiên cứu q trình tích tụ 808 Phương pháp phân vùng cấu tạo Cơ sở để phân vùng cấu tạo dựa vào hình thái cấu trúc, lịch sử tiến hoá địa chất đặc điểm bổ sung môi trường thành tạo cũng đặc trưng địa chất khác có liên quan Phương pháp phân vùng cấu tạo khu vực nghiên cứu tiến hành dựa vào tài liệu hình thái cấu trúc đới kết hợp sử dụng thông tin địa chất quan trọng khác đồ, mặt cắt cổ cấu tạo, cổ môi trường, cổ tướng đá nhằm phân vùng ranh giới cấu trúc bên đới Trong trường hợp cụ thể sử dụng đồ cấu tạo làm có bổ sung loại đồ khác đồ đẳng dày tài liệu khác có liên quan trọng lực, từ mặt cắt phục hồi Bản đồ cấu tạo mặt móng Trước Kainozoi làm đồ sở sau điều chỉnh ranh giới cấu trúc theo bổ sung đồ đẳng dày, môi trường trầm tích qua thời kỳ, đặc biệt đặc điểm tính chất hệ thống đứt gãy, chiều sâu phát triển, hướng cắm, phương kéo dài, biên độ dịch chuyển đới phá hủy chúng Trong cơng tác thăm dị dầu khí đồ phân vùng cấu tạo quan trọng sở phân vùng triển vọng đánh giá tiềm dầu khí khu vực bể trầm tích Phương pháp nghiên cứu lịch sử tiến hoá địa chất Để làm sáng tỏ lịch sử tiến hoá địa chất vùng nghiên cứu cần phải phân tích, tổng hợp tài liệu cổ sinh, thạch học địa tầng với phương pháp phân tích mặt cắt phục hồi cổ cấu tạo Phương pháp lập mặt cắt phục hồi cổ cấu tạo đặc điểm sau: - Lịch sử tiến hoá địa chất vùng nghiên cứu - Nguyên nhân dẫn đến pha hoạt động kiến tạo: thời gian sinh thành, phát triển kết thúc hoạt động đứt gãy thời gian sinh thành hoàn thiện bẫy chứa dầu khí - Sự tương đồng thời gian pha hoạt động kiến tạo tuổi hoàn thiện bẫy - Cung cấp thông tin số liệu về: cường độ hoạt động đứt gãy, khối lượng vật chất bị bào mòn, cắt cụt đới nhơ,thời gian kéo dài q trình bào mịn, cắt cụt đó, tốc độ sụt lún bể, vv… - Hình hài mặt đáy bể thứ cấp hình thành Trên tồn kết thu áp dụng phương pháp phân tích mặt cắt phục hồi lịch sử tiến hoá địa chất cắt qua vùng nghiên cứu, phương pháp chủ đạo để làm rõ chất bên bể hay vùng trầm tích trải qua pha hoạt động kiến tạo khứ Tài liệu đọc thêm Abdus S and Ganesh T., 1994 Integrated Petroleum Reservoir Management.PennWell Publishing Company Edwad A.B & Norman H.F., 1989 Geophysics I, Seimic Method, Treatise Perrol Geo, Repint Series.A.A.P.G, No 12 Metchum R., Van W.J., 1991 High frequeney sequences and their stacking patterns: sequence shuting raphic evidence for high frequeney enstatic cycles.Sedimentary Geology, Volume 70, pp.131-136 North F.K., 1990 Petroleum Geology.Win Hyman Inc Payton, C.E.(ed), 1997 Seisimic Stratigraphy – Applications to Hydrocarbon Exploration A.A.P.G Memoir 26 Trice M L and Dawe B.A, 1992 Reservoir Management practices, J Per Tech, pp 1296-1303 and 1349 Trần Nghi, Đào Mạnh Tiến, Nguyễn Trọng Tín nnk, 2007 Bản đồ địa chất Biển Đông vùng kế cận tỷ lệ 1:1.000.000 Đề tài cấp nhà nước mã số KC09-23, Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Nguyễn Trọng Tín nnk, 2010 Nghiên cứu cấu trúc địa chất đánh giá tiềm dầu khí khu vực Trường Sa Tư Chính – Vũng Mây, Báo cáo đề tài cấp nhà nước mã số KC.25–06-10, Thư viện Quốc Gia, Hà Nội 809 Nguyễn Trọng Tín, Vũ Ngọc Diệp, 2009 Kiến tạo – Trầm tích hệ thống dầu khí bể Phú Khánh, thềm lục địa miền Trung Việt Nam, Tạp chí Dầu khí, tr 3- 10 10 Nguyễn Huy Quý nnk, 2004 Cấu trúc tiềm dầu khí vùng nước them lục địa Việt Nam, Báo cáo đề tài cấp nhà nước mã số KC.09 – 06, Thư viện Quốc Gia, Hà Nội 810