Đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX

Đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CXĐặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX

NGUYỄN TRUNG DŨNG

ĐẶC TÍNH TẦNG CHỨA ĐÁ CACBONATTUỔI MIOXEN GIỮA MỎ CX

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2024

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS PHAN THIÊN HƯƠNG 2 TS CÙ MINH HOÀNG

Hà Nội - 2024

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài “Đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX” là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ một công trình nào khác ở trong và ngoài nước.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2024 Tác giả luận án

Nguyễn Trung Dũng

Nội dungTrang

1.1 Vị trí và đặc điểm địa chất của đối tượng nghiên cứu 11 1.2 Đặc điểm tầng chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX 17

2.2 Ứng dụng học máy phân loại đơn vị dòng chảy và dự báo độ thấm của đá chứa cacbonat

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY PHÂN NHÓM ĐƠN VỊ DÒNG CHẢY

60 3.1 Ứng dụng học máy không giám sát trong phân nhóm đá chứa cacbonat

theo Đơn vị dòng chảy

CHƯƠNG 4 DỰ BÁO ĐỘ THẤM BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY

70 4.1 Ứng dụng học máy có giám sát trong dự báo ĐVDC/Độ thấm 70

CHƯƠNG 5 DỰ BÁO ĐỘ BÃO HÒA NƯỚC DỰA TRÊN ĐƠN VỊ DÒNG CHẢY VÀ KẾT QUẢ DỰ BÁO ĐỘ THẤM

88 5.1 Xây dựng mô hình tính độ bão hòa nước theo chiều cao 88 5.2 Kết quả dự báo độ bão hòa nước Sw dựa trên mô hình độ bão hòa theo

Kí hiệuChú thích

ANNArtificial Neural Network - Mạng nơ-ron nhân tạo

DTCĐường cong đo siêu âm sóng nén (µs/ft)

DTSĐường cong đo siêu âm sóng ngang(µs/ft)

ĐVLGKĐịa vật lý giếng khoan

FCMFuzzy C-means - Phương pháp phân cụm mờ

FWLFree Water Level - Mực nước tự do (m)

FZIFlow Zone Indicator – Chỉ báo dòng chảy

FZI_CoreFZI từ phân tích mẫu lõi

FZI_PredFZI dự báo từ học máy

HAFWLChiều cao phía trên mực nước tự do (m)

HFUHydraulic Flow Unit - Đơn vị dòng chảy

HFU_CoreHFU từ phân tích mẫu lõi

HFU_PredHFU dự báo từ Học máy

IFTSức căng bề mặt (dyn/cm)

K_CoreĐộ thấm từ phân tích mẫu lõi (mD)

K_PredĐộ thấm dự báo áp dụng phương pháp học máy (mD)

K_Pred_FZIĐộ thấm dự báo theo kết quả dự báo FZI từ Học máy (mD)

K_Pred_HFUĐộ thấm dự báo theo kết quả dự báo nhóm HFU_Pred từ Học máy

LOGTài liệu đo ĐVLGK

MDChiều sâu theo thân giếng (m)

MDT/RCIPhương pháp đo áp suất thành hệ, nhiệt độ và lấy mẫu chất lưu

theo điểm

MSFLĐường cong đo vi điện cực hội tụ cầu (ohm.m)

NPHIĐường cong độ rỗng neutron

PcÁp suất mao dẫn (psi)

PHI_CoreĐộ rỗng từ phân tích mẫu lõi

RCALRoutine Core Analysis - Phân tích mẫu thông thường

RDĐường cong điện trở đo sâu sườn (ohm.m)

RHOBĐường đo mật độ (g/cm3)

RQIRock Quality Index – Chỉ số chất lượng đá chứa

RSĐường cong điện trở đo nông sườn (ohm.m)

SCALSpecial Core Analysis - Phân tích mẫu đặc biệt

SHFSaturation Height Function - Phương pháp tính độ bão hòa nướctheo chiều cao so với mực nước tự do

SOMSelf Organizing Map - Mạng nơ-ron tự tổ chức

SVMSupport Vector Machine - Máy vector hỗ trợ

Sw_SHFĐộ bão hòa nước tính theo chiều cao

SwTĐộ bão hòa nước tính theo logs

TVDssChiều sâu thẳng đứng tuyệt đối (m)

STTTên bảng biểuTrang

Bảng 2.1Giá trị góc tiếp xúc và sức căng bề mặt của một số hệ chất lưu

cơ bản

51Bảng 2.2Thông tin các giếng khoan trên khu vực mỏ CX54Bảng 2.3Bảng tổng hợp các phép đo ĐVLGK trong các giếng khoan

trên mỏ CX

55Bảng 2.4Thông tin các phân tích mẫu lõi đã thực hiện trên mỏ CX58Bảng 3.1So sánh kết quả phân nhóm HFU sử dụng các thuật toán HọcBảng 4.1Hệ số tương quan giữa các đường đo ĐVLGK và kết quả

phân tích mẫu lõiBảng 4.5Bảng so sánh hệ số tương quan giữa độ thấm dự báo từ các

phương pháp khác nhau so với giá trị độ thấm từ mẫu lõi K_core

Bảng 5.1Bảng sai số kết quả khớp mô hình dự báo Sw90

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1Vị trí mỏ CX và các giếng khoan lân cận (trên nền bản đồ cácbể trầm tích Kainozoi ở Việt Nam - theo Phan Trung Điền)

11Hình 1.2Bản đồ phân chia cấu trúc khu vực Nam bể sông Hồng (PVN

12Hình 1.3Các đơn vị cấu trúc phần Nam bể Sông Hồng thể hiện trên

mặt cắt địa chấn theo hướng Tây – Đông (Địa chất tài nguyên dầu

khí Việt Nam)

Hình 1.4Cột địa tầng tổng hợp khu vực Nam bể Sông Hồng (VPI, 2012)16Hình 1.5Vị trí các giếng khoan và phân bố đá vôi hệ tầng Tri Tôn,

phía Nam bể Sông Hồng (Nguyễn Xuân Phong và nnk, 2017)

19Hình 1.6Mặt cắt địa chất Bắc - Nam qua khu vực nghiên cứu (Nguyễn

Xuân Phong và nnk, 2017)

20Hình 1.7Trích đoạn tuyến địa chấn BP89 theo hướng ĐB-TN minh họa

các tập cacbonat Mioxen phát triển trên đới nâng Tri Tôn (theo

Vũ Ngọc Diệp, 2012)

Hình 1.8Quan hệ rỗng thấm từ kết quả phân tích mẫu lõi trên mỏ CX22Hình 1.9Giá trị độ gắn kết xi măng m từ phân tích mẫu mỏ CX23Hình 1.10 Giá trị hằng số bão hòa n từ phân tích mẫu mỏ CX23Hình 2.1Phân loại đá theo Dunham (1962) được cải tiến bởi Embry Hình 2.3Thuận lợi và hạn chế của từng định hướng phân nhóm đá chứa

cacbonat (Rebelle Michel và Lalanne Bruno, 2014)

30Hình 2.4Phân nhóm đá chứa cacbonat theo Lucia31Hình 2.5Giản đồ phân nhóm Đơn vị dòng chảy theo FZI35Hình 2.6Phân nhóm các phương pháp học máy39

Hình 2.8Mô hình huấn luyện trong Random Forest43Hình 2.9Mô hình dự báo trong Random Forest43Hình 2.10 Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo ANN44Hình 2.11 Mô hình sử dụng phương pháp SVM45Hình 2.12 Đồ thị của quá trình phân chia hoặc hợp nhất theo phương

pháp phân cụm phân cấp (đồ thị dendrogram)

47

Hình 2.14 Mô hình phụ thuộc giữa độ bão hòa nước Sw và chiều cao sovới mực nước tự do h

52Hình 2.15 Chu trình nghiên cứu áp dụng cho luận án53

Hình 2.17 Tài liệu đo ĐVLGK trong giếng GK257Hình 2.18 Tài liệu đo ĐVLGK trong giếng GK357Hình 2.19 Tài liệu đo ĐVLGK trong giếng GK458Hình 3.1Ví dụ phương pháp điểm khủy tay61Hình 3.2Biểu đồ phân bố xác suất giá trị FZI_CORE các giếng GK2,Hình 3.4Kết quả lựa chọn số nhóm và kết quả phân nhóm theo 5 ĐVDC

theo phương pháp K-means

64Hình 3.5Kết quả lựa chọn số nhóm và kết quả phân nhóm theo phương

pháp Ward với 5 ĐVDC

64Hình 3.6Kết quả lựa chọn số nhóm và kết quả phân nhóm theo phương

pháp mạng nơ-ron tự tổ chức SOM với 4 ĐVDC

65Hình 3.7Kết quả lựa chọn số nhóm và kết quả phân nhóm theo phương

pháp phân cụm mờ C-means FCM với 4 ĐVDC

65Hình 3.8So sánh kết quả phân nhóm đá chứa theo phương pháp

truyền thống (a) và kết quả phân nhóm đá chứa theo ĐVDC

Hình 4.5Kết quả xác thực và thử mô hình dự báo FZI sử dụng thuậttoán Gaussian Processing Regression Exponential

78Hình 4.6So sánh kết quả dự báo độ thấm K từ kết quả dự báo FZI và độ

thấm từ mẫu lõi, R2 =0.8974

79Hình 4.7Kết quả xác thực và thử dự báo đột thấm K sử dụng thuật toán

Hồi qui quá trình Gaussian Exponential

79Hình 4.8Kết quả xác thực và thử mô hình dự báo ĐVDC sử dụng thuật

toán Ensemble Optimizable

81Hình 4.9Kết quả dự báo độ thấm K_PRED_HFU từ HFU dự báo từ số

liệu thử so với độ thấm từ mẫu lõi K_CORE

81Hình 4.10 Hệ số tương quan giữa độ thấm tính theo kết quả dự báo FZI

K_pred_FZI và độ thấm mẫu lõi K_core

83Hình 4.11 Hệ số tương quan giữa độ thấm tính theo kết quả dự báo HFU

K_pred_HFU và độ thấm mẫu lõi K_core

83Hình 4.12 Hệ số tương quan giữa độ thấm dự báo trực tiếp từ học máy

K_pred và độ thấm từ mẫu lõi K_core

84Hình 4.13 Kết quả dự báo độ thấm K, nhóm ĐVDC tại giếng GK285Hình 4.14 Kết quả dự báo độ thấm K, nhóm ĐVDC tại giếng GK386Hình 4.15 Kết quả dự báo độ thấm K, nhóm ĐVDC tại giếng GK486Hình 4.16 Biểu đồ tần suất độ thấm mẫu lõi K_core và độ thấm dự báoHình 5.2Kết quả khớp theo mô hình Brook Corey89Hình 5.3Kết quả khớp theo mô hình J-function89Hình 5.4Kết quả khớp theo mô hình Lamda89Hình 5.5Kết quả khớp theo mô hình Thomeer90Hình 5.6Kết quả khớp theo mô hình Skelt Harrison90Hình 5.7Kết quả xây dựng phương trình tính Sw cho HFU1 theo mô

Hình 5.12 Kết quả dự báo Sw dựa trên mô hình độ bão hòa theo chiềucao xây dựng trên 5HFU cho lát cắt cacbonat tuổi Mioxen

MỞ ĐẦU

Đá chứa cacbonat có ý nghĩa quan trọng trong tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí Akbar và nnk (2000) đã ước lượng khoảng 60% trữ lượng dầu khí trên thế giới nằm trong đá chứa cacbonat Aljuboori và nnk (2019) cho rằng 70% trữ lượng dầu khí truyền thống ở vùng Trung Đông nằm trong đá chứa cacbonat Ở Việt Nam, các phát hiện dầu khí trong đá chứa cacbonat tuy vẫn còn hạn chế nhưng đã có những phát hiện rất quan trọng như mỏ khí Hàm Rồng, Cá Voi Xanh ở bể Sông Hồng; mỏ Đại Hùng, Phong Lan Dại, Lan Tây, Lan Đỏ, Sao Vàng Đại Nguyệt, Thiên Ưng ở bể Nam Côn Sơn, Cá Mập Trắng ở bể Phú Khánh 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 dầu khí trong đá chứa cacbonat, xây dựng mô hình địa chất, mô hình khai thác một cách đáng tin cậy nhất để đưa ra phương án phát triển khai thác mỏ tối ưu.

Do tính phức tạp từ loại thạch học, loại độ rỗng, v.v nên việc mô tả các mối liên hệ trong mô hình tính toán thông số vật lý thạch học của đá cacbonat được các công ty dầu mỏ đặc biệt lưu ý Nhiều nghiên cứu đã chứng minh việc áp dụng các kĩ thuật tính toán hiện đại trong đó có sử dụng học máy giúp cho việc mô tả đặc tính tầng chứa có độ tin cậy cao hơn rất nhiều so với các phương pháp tính toán thông thường.

Mỏ CX nằm ở phía Nam bể Sông Hồng, trên đới nâng Tri Tôn, thềm lục địa Việt Nam, mỏ được phát hiện vào năm 1991 với đá chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa Đến thời điểm hiện tại, trên mỏ đã khoan 4 giếng khoan với khối lượng hạn chế các phương pháp đo ĐVLGK, cũng như mẫu lõi.

Có những câu hỏi được đặt ra trong quá trình mô tả đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa tại mỏ, đó là:

xác của việc mô tả đặc tính tầng chứa, đặc biệt là dự báo độ thấm, độ bão hòa nước dựa trên tài liệu mẫu lõi và ĐVLGK?

ii Việc phân chia nhóm đá chứa cacbonat là cần thiết, vậy có những phương pháp nào để phân chia nhóm đá chứa? Phương pháp nào phù hợp để áp dụng cho mỏ? Làm cách nào để lựa chọn số nhóm đá chứa tối ưu?

iii Với tài liệu đo ĐVLGK hiện có, có thể dự báo được số nhóm đá chứa và sử dụng chúng để nâng cao kết quả mô tả đặc tính tầng chứa không?

Các phương pháp đánh giá tài liệu giếng khoan hiện có vẫn còn hạn chế, việc kết hợp tài liệu mẫu lõi và tài liệu ĐVLGK vẫn chưa được sử dụng triệt để nhằm đưa ra mô hình tính toán các thông số vật lý thạch học tối ưu nhất do chỉ sử dụng những phương pháp minh giải truyền thống Chính vì vậy, việc nghiên cứu để làm sáng tỏ các thông số vật lý thạch học của đá chứa cacbonat mỏ CX với ứng dụng những phương pháp tính toán hiện đại, trong đó có Học máy là thực sự cần thiết và có ý nghĩa thực tế.

1 Tổng quan nghiên cứu đá chứa cacbonat và những vấn đề mới của đề tài

1.1 Nghiên cứu trên thế giới

Các phát hiện trong đá cacbonat chiếm tỉ trọng rất lớn trong tổng trữ lượng dầu khí trên thế giới, trong đó có rất nhiều các mỏ nằm ở khu vực Trung Đông, Libya, Nga, Kazakhstan và Bắc Mỹ Có những mỏ dầu khí đặc biệt lớn như mỏ Tengiz, Karachaganak, Kashagan ở bể Caspien, mỏ Ghawar ở Ả rập Saudi

Đá cacbonat có nhiều đặc điểm khiến chúng khác biệt so với các đá chứa cát kết Đá cacbonat có xu hướng hình thành và lắng đọng tại chỗ, với khối lượng khổng lồ vật liệu vôi được cung cấp bởi xác của động thực vật Vật liệu thô hơn có xu hướng không bị phân tán rộng hoặc bị mài mòn bởi sóng và dòng chảy Do đó, phân loại hạt đồng nhất không phải là đặc điểm chính của cacbonat Đá cacbonat thường có sự đa dạng hơn về kích thước và hình dạng hạt so với cát kết.

Sự khác biệt giữa đá chứa cát kết và cacbonat ảnh hưởng đến cách mô tả đặc tính của các loại đá chứa này Độ rỗng của cát kết chủ yếu là độ rỗng giữa hạt, do đó, nó có liên quan về mặt hình học với đặc điểm môi trường trầm tích của đá Bởi tính thấm chứa có liên quan chặt chẽ với nhau, các phép đo trong phòng thí nghiệm được thực hiện trên mẫu core plug của đá cát kết có thể được coi là đại diện cho thể tích đá lớn Nghĩa là các mẫu nhỏ đại diện cho các thể tích đá chứa lớn vì các thể tích đá chứa được lấy mẫu này tương đối đồng nhất.

Sự phân bố của độ rỗng đá cacbonat không phản ánh độ rỗng nguyên sinh giữa hạt (primary interparticle porosity), thay vào đó, chúng thể hiện nhiều kích thước lỗ rỗng nguyên sinh và thứ sinh, hình dạng, nguồn gốc, và các giá trị độ rỗng đo được không phải lúc nào cũng tương quan chặt chẽ với độ thấm Nói tóm lại, hệ thống lỗ rỗng cacbonat thường không đồng nhất Mặc dù các phân tích mẫu trên core plug 1 inch cho đá cát kết thường được coi là đại diện đáng tin cậy cho cả vỉa chứa cát kết, nhưng với đá cacbonat, việc phân tích mẫu thường được yêu cầu thêm về việc đo rỗng - thấm trên toàn bộ mẫu lõi (whole core), kết quả đo độ rỗng - thấm này mới được coi là đáng tin cậy hơn, khi ấy mới đại điện cho cả một khoảng đá chứa cacbonat được.

Chính vì tầm quan trọng của các phát hiện trong đá chứa cacbonat và sự phức tạp của loại đá chứa này nên các nghiên cứu liên quan đến đá chứa cacbonat ở nước ngoài, đặc biệt liên quan đến mô tả đặc tính tầng chứa cacbonat từ lâu đã rất được coi trọng.

Các nghiên cứu của Archie (1952), Dunham (1962), Lucia (1987), G.V Chilingarian (1992, 1996), Pittman (1971, 1992), Amaefule (1993) đều nhấn mạnh vào tính không đồng nhất của đá chứa cacbonat và sự cần thiết của việc phân nhóm đá chứa [9], [13], [14], [16].

Theo thời gian, khoa học kĩ thuật ngày các phát triển, các công cụ tính toán mềm ngày càng được lưu tâm áp dụng vào quá trình mô tả đặc tính tầng chứa đá cacbonat, trong đó có thể kể đến các nhà nghiên cứu như giáo sư Soto Rodolfo, trong

tính tầng chứa

1.2 Nghiên cứu trong nước

Tuy vẫn còn hạn chế về số lượng các phát hiện dầu khí trong đá chứa cacbonat tại các bể trầm tích ở Việt Nam nhưng đã có khá nhiều các nhà khoa học đã bỏ ra rất nhiều công sức để nghiên cứu về các phương pháp mô tả đặc tính tầng chứa của đối tượng chứa tiềm năng này.

Ở bể Phú Khánh đã có những nghiên cứu liên quan đến đặc điểm trầm tích và đánh giá chất lượng đá chứa cacbonat tuổi Mioxen của Lê Hải An và nnk (2016) [5], hoặc liên quan đến việc sử dụng mạng neuron nhân tạo (ANN) để dự báo đặc điểm phân bố và chất lượng đá chứa cacbonat Mioxen của Nguyễn Thu Huyền và nnk (2019) [7].

Ở bể Nam Côn Sơn có nghiên cứu của Hà Quang Mẫn và nnk (2021, 2023) về cải tiến chất lượng đánh giá tầng chứa đá cacbonat bằng cách áp dụng phương pháp phân chia đá chứa và nghiên cứu về phân loại và dự báo đơn vị dòng chảy thủy lực sử dụng kĩ thuật Học máy [38], [39].

Ở bể Sông Hồng có các nghiên cứu của Lê Trung Tâm và nnk (2015) về đặc trưng tầng chứa đá cacbonat Mesozoic ở cụm cấu tạo Hàm Rồng [4]; ở ngay phần phía Nam của bể trầm tích Sông Hồng có các nghiên cứu của Vũ Ngọc Diệp và nnk (2011) về quá trình phát triển và thoái hóa của đá cacbonat tuổi Mioxen trên đới nâng Tri Tôn [2], của Nguyễn Xuân Phong và nnk (2017) về sinh tướng và môi trường trầm tích cacbonat hệ tầng Tri Tôn Mioxen giữa [6].

Các nghiên cứu đều chỉ ra nguyên nhân cần thiết của việc phân loại đá chứa cacbonat, các phương pháp phân loại đá chứa trong đó có phân loại đá theo các đơn vị dòng chảy, cũng như dự báo nhóm đá chứa và độ thấm của đá, tuy nhiên hầu hết chỉ tập trung vào áp dụng các phương pháp như hồi quy tuyến tính hay sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo.

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, không chỉ các phương pháp hồi quy tuyến tính hay mạng nơ-ron nhân tạo, mà các phương pháp học máy nói chung ngày càng được chú trọng phát triển và hoàn thiện Các thuật toán học máy giúp ích rất nhiều trong việc phân chia nhóm dữ liệu nói chung, mà ở đây là nhóm đá chứa cacbonat, và giúp dự báo các nhóm đá chứa chính xác hơn rất nhiều.

Ở khu vực mỏ CX, mặc dù đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa đã được nghiên cứu, thể hiện một phần thông qua báo cáo trữ lượng của mỏ, tuy nhiên, cho tới nay, các nghiên cứu chuyên sâu chủ yếu tập trung vào nghiên cứu quá trình thành tạo và phát triển của hệ cacbonat Mioxen sớm, các nghiên cứu liên quan đến sinh tướng hay địa tầng phân tập của đá, Các nghiên cứu chuyên sâu liên quan đến phân nhóm đá chứa, xác định độ thấm, độ bão hòa nước của đá chứa lại chưa thật sự được lưu ý quan tâm đúng mức.

Do đó, trong khuôn khổ nghiên cứu, Tác giả sẽ đi theo hướng làm sáng tỏ các phương pháp giúp phân chia đá chứa cacbonat theo đơn vị dòng chảy, dự báo độ thấm của đá chứa sử dụng các phương pháp Học máy và áp dụng kết quả vào xác định độ bão hòa nước cho tầng đá chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Áp dụng phương pháp học máy phân chia và dự báo nhóm đơn vị dòng chảy, độ thấm và áp dụng kết quả vào dự báo độ bão hòa nước cho vỉa chứa đá cacbonat Kết quả sẽ giúp nâng cao hiệu quả xây dựng mô hình địa chất, cũng như mô hình khai thác, dự báo sản lượng khai thác và đánh giá trữ lượng của mỏ được chính xác hơn.

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là đá chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa, nằm trên đới nâng Tri Tôn, thuộc phần phía Nam bể trầm tích Sông Hồng - Phạm vi nghiên cứu bao gồm các nghiên cứu về địa chất mỏ, nghiên

cứu về môi trường thành tạo đá chứa cacbonat tại mỏ, các phương pháp phân loại đá chứa, các phương pháp học máy áp dụng vào mô tả đặc

dựa vào áp suất mao dẫn và chiều cao so với Mực nước tự do.

4 Cơ sở tài liệu

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, các tài liệu liên quan đến: Điều kiện thành tạo đá cacbonat, thạch học, các thông số vật lý thạch học, đã được thu thập và sử dụng bao gồm:

- Các nghiên cứu liên quan đến đặc điểm trầm tích cacbonat tuổi Mioxen phần phía Nam bể trầm tích Sông Hồng;

- Tài liệu giếng khoan bao gồm: Tài liệu ĐVLGK, tài liệu phân tích mẫu lõi (gồm cả phân tích mẫu thông thường và phân tích mẫu đặc biệt), mẫu vụn, mẫu sườn, tài liệu thử vỉa, báo cáo kết thúc thi công khoan … của 4 giếng khoan đã khoan trên mỏ CX;

- Các báo cáo đánh giá khu vực nghiên cứu.

- Các bài báo và các công trình nghiên cứu khoa học của các tác giả trong nước và ngoài nước đăng trên các tạp chí chuyên ngành.

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận án này được tiến hành dựa trên các tài liệu địa vật lý giếng khoan, kết hợp với tài liệu phân tích mẫu lõi bao gồm cả tài liệu phân tích thông thường và phân tích mẫu đặc biệt của các giếng khoan trên mỏ CX Nghiên cứu này tiếp cận các phương pháp Học máy bao gồm cả học có giám sát và học không giám sát để phục vụ cho việc phân nhóm và dự báo tính chất đá chứa Các bước tiếp cận và tiến hành nghiên cứu trong luận án này được khái quát như sau:

- Phân tích và kiểm tra chất lượng các phép đo ĐVLGK, hiệu chỉnh các đường đo, chuẩn hóa (normalization).

- Minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan bằng các phương pháp thông thường, phân tích tài liệu thử vỉa MDT/RFT và DST để xác định tính chất vật lý thạch học của tầng chứa.

- Phân tích tài liệu mẫu lõi, loại bỏ các điểm ngoại lai, xác định loại thạch học, loại lỗ rỗng trên tài liệu mẫu lõi, liên hệ với các giá trị đường đo ĐVLGK tại các độ sâu tương ứng.

- Phân nhóm đá chứa áp dụng các phương pháp học máy không giám sát khác nhau, trong đó có phân tích để lựa chọn số nhóm tối ưu;

- Dự báo nhóm đá chứa/ độ thấm sử dụng các phương pháp học máy có giám sát khác nhau và phân tích lựa chọn phương pháp tối ưu nhất;

- Dự báo độ bão hòa nước dựa trên kết quả phân loại nhóm đá chứa và mô hình độ bão hòa nước theo chiều cao xây dựng trên từng đơn vị dòng chảy đã được phân loại.

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

6.1 Ý nghĩa khoa học

Cung cấp thêm cơ sở lý thuyết và hệ phương pháp hiện đại trong đó có sử dụng học máy để phân nhóm đá chứa cacbonat theo phương pháp đơn vị dòng chảy, và dự báo độ thấm của đá;

Ứng dụng kết quả dư báo đơn vị dòng chảy và độ thấm trên để xây dựng mô hình độ bão hòa nước chính xác hơn.

Luận án đưa ra chu trình mới để mô tả và dự báo đặc tính tầng chứa cacbonat nói chung, và trong điều kiện đặc biệt của mỏ CX nói riêng có thành phần thạch học và độ rỗng biến đổi phức tạp.

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Các kết quả có được từ luận án là tiền để để xây dựng mô hình địa chất 3D, mô hình thủy động lực học, giúp cho việc tính toán tài nguyên dầu khí tại chỗ chính xác hơn, xây dựng sơ đồ và dự báo sản lượng khai thác cho mỏ CX.

các khoảng mở vỉa và kích thích vỉa nhằm mục đích nâng cao hệ số thu hồi.

Có thể ứng dụng chu trình nghiên cứu từ luận án để áp dụng vào các khu vực đá chứa cacbonat có điều tính chất và đặc điểm địa chất tương tự.

7 Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Áp dụng học máy có ý nghĩa quan trọng trong quá trình mô tả

đặc tính tầng chứa Các phương pháp học máy không giám sát đã cho phép nâng cao hiệu quả và tối ưu phân chia 5 đơn vị dòng chảy trong tầng chứa cacbonat Mioxen giữa mỏ CX.

Luận điểm 2: Áp dụng các phương pháp học máy có giám sát kết hợp với

kết quả xác định các đơn vị dòng chảy cho phép làm tăng độ chính xác dự báo độ thấm, độ bão hòa nước và quy luật biến đổi của chúng trong tầng chứa cacbonat Mioxen giữa mỏ CX Độ thấm thay đổi trong phạm vi rộng từ dưới 1 mD cho đến hơn 2.000 mD; độ bão hòa nước (Sw) biến đổi giảm dần theo chiều cao cột khí đến dưới 6% phụ thuộc vào các đơn vị dòng chảy.

8 Những điểm mới của luận án

 Đá chứa cacbonat có tính bất đồng nhất cao, các nghiên cứu chuyên sâu liên quan đến mô tả đặc tính tầng chứa cho đối tượng này ở Việt Nam nói chung, ở khu vực đới nâng Tri Tôn nói riêng hiện nay vẫn còn hạn chế Đối với mỏ CX, đây là nghiên cứu đầu tiên chuyên sâu về mô tả đặc tính tầng chứa tại mỏ.

 Việc áp dụng Học máy vào nghiên cứu đặc tính tầng chứa tại Việt Nam còn khá mới mẻ, luận án đã xây dựng nên chu trình xuyên suốt để cải thiện kết quả mô tả đặc tính tầng chứa đá cacbonat thông qua các công cụ Học máy:  Phân loại đá chứa cacbonat theo đơn vị dòng chảy bằng các phương pháp

học máy có giám sát, trong đó có cơ sở biện luận việc lựa chọn phương pháp và số lượng nhóm đơn vị dòng chảy tối ưu;

 Đưa ra chu trình tối ưu dự báo nhóm đơn vị dòng chảy/độ thấm dựa trên tài liệu ĐVLGK và tài liệu phân tích mẫu lõi sử dụng các phương pháp học máy có giám sát;

 Áp dụng các kết quả phân loại đá chứa, dự báo nhóm ĐVDC/độ thấm vào xây dựng mô hình dự báo độ bão hòa nước bằng phương pháp tính độ bão hòa nước theo chiều cao xây dựng cho từng đơn vị dòng chảy, giúp giảm thiểu sai số do ảnh hưởng của các tham số Archie lên kết quả tính toán.

9 Bố cục của luận án

Luận án được trình bày qua 127 trang, 71 hình vẽ, 12 bảng biểu, 1 phụ lục Ngoài phần mở đầu, kết luận – kiến nghị, phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo, danh sách các công trình khoa học, luận án được tổ chức thành 05 chương phù hợp với các công bố liên quan của luận án, với bố cục như sau:

 Chương 1: Giới thiệu tổng quan về khu vực nghiên cứu, các đặc điểm tầng chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX.

 Chương 2: Trình bày cách tiếp cận và các phương pháp học máy; ứng dụng của các phương pháp học máy vào mô tả đặc tính tầng chứa, đưa ra chu trình nghiên cứu Trình bày về cơ sở dữ liệu được sử dụng cho nghiên cứu.

 Chương 3: Trình bày nội dung kết quả phân chia nhóm đơn vị dòng chảy bằng các phương pháp học máy không giám sát.

 Chương 4: Trình bày nội dung, kết quả dự báo ĐVDC/ độ thấm trên tài liệu đo ĐVLGK và mẫu lõi.

 Chương 5: Trình bày nội dung, kết quả xây dựng mô hình dự báo độ bão hòa nước dựa trên mô hình độ bão hòa nước theo chiều cao cho mỗi ĐVDC.

10.Lời cảm ơn

Luận án được thực hiện tại Bộ môn Địa vật lý, trường đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TS Phan Thiên Hương và TS Cù Minh Hoàng và sự định hướng góp ý từ cố PGS.TS Lê Hải An Tác giả xin được bày tỏ lòng biết

hoàn thành luận án này.

Trong quá trình học tập và hoàn thành các chuyên đề cũng như trong quá trình nghiên cứu, viết báo cáo, tác giả thường xuyên nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo là cán bộ giảng dạy thuộc bộ môn Địa vật lý, của tập thể cán bộ Phòng đào tạo Sau đại học, Khoa Dầu khí và Năng lượng trường Đại học Mỏ - Địa chất Tác giả xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành trước những sự giúp đỡ quý báu trên.

Tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn tới các anh chị em, bạn bè, đồng nghiệp khác ở Vietgazprom, Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí (PVEP), Eastsea Star, Schlumberger, Viện dầu khí Việt Nam … đã tạo điều kiện giúp đỡ, hỗ trợ về thời gian và đóng góp những ý kiến nhận xét về chuyên môn, giúp cho tác giả hoàn thiện kết quả nghiên cứu của luận án.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến GS TSKH Mai Thanh Tân, TS Kiều Duy Thông, TS Hà Quang Mẫn (PVEP), ThS Trương Khắc Hòa (PVEP), ThS Nguyễn Việt Hồng (Schlumberger), chuyên gia Nguyễn Nhị Thủy (EastSeaStar) đã nhiệt tình giúp đỡ, góp ý xuyên suốt trong quá trình xây dựng các mô hình tính toán cho đối tượng nghiên cứu.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà nghiên cứu đi trước trong cùng lĩnh vực ở Việt Nam và trên thế giới được tác giả trích luận trong danh sách tài liệu tham khảo, các tài liệu này làm phong phú thêm kiến thức được trang bị trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện đề tài.

Luận án này sẽ không thể hoàn thành nếu thiếu đi sự ủng hộ, động viên tinh thần từ những người thân trong gia đình trong suốt thời gian dài vừa qua Tác giả xin chân thành cảm ơn những chia sẻ và tình cảm đến từ gia đình.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU1.1 Vị trí và đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu

Mỏ CX nằm ở vùng phía Nam bể Sông Hồng, nằm dọc trên địa lũy Tri Tôn theo hướng Tây Bắc - Đông Nam trên vùng biển ngoài khơi Đà Nẵng, cách bờ biển giữa tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi khoảng 80km (Hình 1.1) Trên mỏ đã khoan tổng cộng 4 giếng khoan với thông tin chi tiết được mô tả trong chương 2 – mục 2.5 Cơ sở dữ liệu nghiên cứu.

Hình 1.1: Vị trí mỏ CX và các giếng khoan lân cận (trên nền bản đồ các bể trầm tích Kainozoi ở Việt Nam - theo Phan Trung Điền)

Phần phía nam bể trầm tích Sông Hồng bao gồm các đơn vị cấu trúc bậc 2 như thềm Đà Nẵng (ở phía Tây), địa hào Quảng Ngãi, đới nâng Tri Tôn, trũng phân dị Đông Tri Tôn (Nguyễn Mạnh Huyền và nnk, 2004) [1] (Hình 1.2 và 1.3) và chịu ảnh hưởng của các yếu tố kiến tạo chung của bể liên quan đến các đứt gãy lớn như Sông Hồng, Sông Mã, Rào Nậy.

Hình 1.2: Bản đồ phân chia cấu trúc khu vực Nam bể sông Hồng (PVN 2007)

Hình 1.3: Các đơn vị cấu trúc phần Nam bể Sông Hồng thể hiện trên mặt cắt địa chấn theo hướng Tây – Đông (Địa chất tài nguyên dầu khí Việt Nam)

Thềm Đà Nẵng

Thềm Đà Nẵng là phần phía Nam của một đơn nghiêng kéo dài từ Quảng Bình - Quảng Trị - Huế - Đà Nẵng (thềm Miền Trung Việt Nam) Cùng với Thềm Dinh Cơ (thềm Tây và Tây-Nam đảo Hải Nam) thềm Miền Trung Việt Nam có dạng kéo dài từ Tây Bắc - Đông Nam sang Bắc-Nam và là phần biên của bể trầm tích Sông Hồng.

Cấu trúc mặt móng trước Đệ Tam độ sâu dao động từ vài trăm mét cho tới trên 1.000m và nhìn chung là một đơn nghiêng đơn giản, bề mặt địa hình thoải dần từ đất liền ra phía biển cho tới khu vực các đứt gãy giới hạn (hinge) chuyển sang môi trường của các địa hào vùng rìa (bờ biển phía Việt Nam - Hệ thống đứt gãy Sông Hồng) hoặc sụt lún trung tâm (đứt gãy F1 phía Tây thềm Dinh Cơ).

Địa hào Quảng Ngãi

Địa hào Quảng Ngãi là một địa hào hẹp có phương Bắc Nam Cũng như với các địa hào, địa lũy khác của bể Sông Hồng đều được cho là hình thành và phát triển

Bắc- Nam Đông Nam đến Bắc - Nam.

Địa hào Quảng Ngãi hay các địa hào Anh Vũ, Huế - Đà Nẵng có đặc điểm chung hẹp và dài phân bố dọc theo thềm Miền Trung Việt Nam, có chiều dày trầm tích khoảng 5.000 - 6.000 m lấp đầy bởi các trầm tích Đệ Tam từ Eoxen đến Đệ Tứ Hệ thống đứt gãy có ảnh hưởng đến trầm tích lấp đầy các địa hào chủ yếu liên quan đến các đứt gãy chính của hệ thống Sông Hồng Toàn bộ lát cắt trầm tích Đệ Tam chủ yếu mang đặc điểm oằn võng với độ dày tăng dần từ hai bên cánh về phía trung tâm, tại một số nơi, loạt trầm tích này có biểu hiện bị uốn nếp nhẹ trong pha nén ép kiến tạo cuối Oligoxen.

Đới nâng Tri Tôn

Đới nâng Tri Tôn là đới cao của móng được phủ bởi các lớp trầm tích hạt vụn Oligoxen, đá vôi thềm (carbonate platform) và khối xây cacbonat - ám tiêu san hô (carbonate buildup/reef) tuổi Mioxen giữa - muộn Theo các kết quả nghiên cứu trước đây, đới này có chiều dài khoảng hơn 500 km, phần phát triển rộng nhất và cao nhất là ở các Lô 121-120, sau khi qua các Lô 119-118-117 thì nhỏ dần và chìm dần về phía Lô 113 Đối với Lô 117-119, đới nâng Tri Tôn chiếm phần lớn diện tích Lô 117, 118, 119 Thực tế khi liên kết và tổng hợp tài liệu địa chấn vùng Lô 115, Lô 113, Đông Lô 111, tài liệu kế cận của Trung Quốc và đặc biệt là tài liệu từ trọng lực vệ tinh cho thấy đới nâng Tri Tôn phát triển tiếp tục đến Lô 113, thậm chí còn tồn tại ảnh hưởng của cacbonat ở Đông Lô 111 và tiếp tục ven rìa Đông Lô 110 (Theo Nguyễn Mạnh Huyền và nnk 2004) Một số tác giả cho rằng đới nâng Tri Tôn được hình thành trong Oligoxen và được phủ lên bởi trầm tích mỏng Mioxen hạ Cho đến thời điểm hiện tại, đây chính là đơn vị cấu trúc triển vọng nhất trong khu vực nghiên cứu.

Trũng phân dị Đông Tri Tôn

Trũng phân dị Đông Tri Tôn nằm ở phía Đông đới nâng Tri Tôn Khu vực này cho đến nay còn ít tài liệu, chưa có tài liệu khoan, tuy nhiên, vẫn có thể dự báo rằng

đây là khu vực có cấu trúc, kiến tạo phức tạp và trầm tích Đệ Tam có bề dày gần tương đương với phần trung tâm bể Sông Hồng, ở phía Tây có nhiều địa hào địa lũy dạng bậc chuyển dần ra khu vực tách giãn biển Đông.

Hệ thống đứt gãy của khu vực phía Đông dải nâng Tri Tôn được thành tạo chủ yếu trong quá trình tách giãn tạo các địa hào nhỏ nên bao gồm số lượng lớn và chỉ phát triển trong những khoảng cách ngắn Ở khu vực phía Bắc và khu vực giữa, các đứt gãy này đều có hướng đổ về hướng Bắc, còn ở khu vực phía Nam, các đứt gãy có xu hướng nghiêng về hướng Nam Toàn bộ hệ thống đứt gãy này đều nằm theo hướng vuông góc với hệ thống đứt gãy Sông Hồng.

1.1.2 Đặc điểm địa tầng trầm tích

Địa tầng khu vực nghiên cứu cũng như phần Nam bể Sông Hồng được xác định qua các tài liệu địa chất khu vực và mô tả qua các giếng khoan trên địa lũy Tri Tôn từ Lô 115 xuống phía Nam các Lô 120-121, và phần rìa Tây của bể như 114-KT-1X Cột địa tầng tổng hợp khu vực được thể hiện trên Hình 1.4.

Đá móng trước Kainozoi

Tại khu vực phía Nam bể Sông Hồng, các giếng khoan đều chưa khoan tới móng, nhưng qua liên kết tài liệu trong khu vực có thể dự đoán đá móng ở khu vực này có khả năng là đá biến chất, đá magma xâm nhập.

Trầm tích Kainozoi

a Trầm tích Oligoxen - Hệ tầng Bạch Trĩ

Trầm tích của hệ tầng chủ yếu gồm bột kết xen kẹp các lớp sét kết và cát kết hạt nhỏ đến vừa màu xám, nâu và ít lớp mỏng than nâu Chiều dày của hệ tầng thay đổi từ 100-700 m.

Các trầm tích của hệ tầng Bạch Trĩ được tạo thành trong môi trường đầm hồ - vũng vịnh, giàu vật chất hữu cơ có khả năng sinh dầu khí.

b Hệ tầng Sông Hương - Mioxen dưới

giếng khoan trong bể Hệ tầng này đặc trưng bởi thành tạo cacbonat, chiều dày tới 25m xen kẹp với các tập sét (trên đới nâng Tri Tôn đã bắt gặp đá vôi dolomite) Ngoài ra, còn thấy sự có mặt của các đá xâm nhập trong và ngay cạnh địa hào Quảng Ngãi Môi trường trầm tích chủ yếu là đồng bằng ven biển và thềm biển.

Hình 1.4: Cột địa tầng tổng hợp khu vực Nam bể Sông Hồng (VPI, 2012)

Hệ tầng Tri Tôn - Mioxen giữa

Hệ tầng Tri Tôn nằm bất chỉnh hợp trên các trầm tích của hệ tầng Sông Hương, bao gồm các trầm tích hạt mịn nằm ở hai bên địa lũy Tri Tôn và các lớp đá cacbonat dày tới vài trăm mét trên địa lũy Tri Tôn Đá cacbonat ở đây có màu trắng, xám sáng, vàng sẫm, nâu, xám tối có dạng mudstone, wackstone, packstone, grainstone chứa rong tảo, trùng lỗ và san hô có kích thước lớn Hệ tầng có bề dày trong khoảng

300-1.000 m Các trầm tích hệ tầng Tri Tôn được thành tạo trong môi trường biển nông, thềm biển và đồng bằng ven biển.

c Hệ tầng Quảng Ngãi - Mioxen trên

Hệ tầng Quảng Ngãi phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Tri Tôn và có mặt tại hầu hết các giếng khoan ở Nam bể Sông Hồng Thành phần thạch học bao gồm chủ yếu sét kết xen kẽ các lớp mỏng bột kết, cát kết và ít cacbonat, chứa vật chất than, pyrit, glauconit Càng về phía Tây (thềm Đà Nẵng) trầm tích có hạt thô dần và xen kẽ nhiều thể phun trào Bề dày thay đổi trong khoảng 500-800 m Trầm tích của hệ tầng Quảng Ngãi được thành tạo trong môi trường đồng bằng ven biển, thềm biển, biển nông và biển sâu.

d Trầm tích Plioxen - Đệ tứ Hệ tầng Biển Đông

Hệ tầng Biển Đông phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Quảng Ngãi và phủ kín toàn khu vực thềm lục địa Biển Đông Thành phần chủ yếu là sét, sét kết xen kẽ những lớp mỏng bột và cát Càng gần bờ trầm tích càng thô dần và có mặt các đá phun trào Bề dày của hệ tầng trong khoảng 400-1.000 m.

Về phía Nam của bể Sông Hồng các tập sét dày Mioxen trên và Plioxen dưới giữ vai trò tầng chắn khu vực do các tầng này đều nằm dưới sườn dốc thềm lục địa, độ hạt rất mịn, chiều dày hàng ngàn mét, bị chôn vùi sâu đã gắn kết và rất dễ nhận diện trên mặt cắt địa chấn Môi trường trầm tích đặc trưng là biển nông đến biển sâu.

1.2 Đặc điểm tầng chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX

phát triển chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố bên ngoài như độ sâu nước biển, nhiệt độ, ánh sáng, nguồn dinh dưỡng v.v biến đổi phức tạp theo không gian, thời gian gắn liền với chế độ kiến tạo và kiểu bể.

Đới nâng Tri Tôn được hình thành trong thời kỳ Eoxen - Oligoxen sớm do quá trình tách giãn mở bể Sông Hồng tạo nên địa hào và địa lũy Đới nâng này là địa lũy kế thừa trên địa hình móng nâng cổ trước Cenozoic Chuyển động kiến tạo Mioxen sớm đặc trưng bởi giãn đáy và tiếp tục mở rộng biển Đông do giảm nhiệt và kèm theo sự dâng cao của mực nước đại dương gây nên biển tiến tạo điều kiện thuận lợi hình thành cacbonat hệ tầng Sông Hương Vào Mioxen giữa thềm lục địa tiếp tục được lún chìm và cao trào biển tiến khu vực hình thành nên đá vôi khối xây ám tiêu sinh vật hệ tầng Tri Tôn.

Theo Vũ Ngọc Diệp và nnk (2014), Nguyễn Xuân Phong và nnk (2017), trầm tích cacbonat khối xây khu vực đới nâng Tri Tôn phân bố rộng rãi có chiều dày từ 300 - 1.000m, chiều dài khoảng 500km, phát triển rộng và nằm cao nhất ở Lô 121, Lô 120, kéo dài qua các Lô 117 - 119 và chìm dần về phía Lô 115 Đây là đối tượng chứa khí quan trọng ghi nhận được qua các phát hiện ở các khu vực như: STB, CX, CH, CN (Hình 1.5, 1.6, 1.7).

Tầng đá vôi phân bố trên địa lũy Tri Tôn được xếp vào tuổi Mioxen giữa -muộn dựa vào hóa thạch cổ sinh, gồm các tập đá vôi bên trên và dolomit bên dưới Các nghiên cứu gần đây đã phân chia dolomit có tuổi Mioxen sớm được xếp vào hệ tầng Sông Hương Phần đá vôi bên trên nằm chỉnh hợp trên các trầm tích hệ tầng Sông Hương có tuổi Mioxen giữa được đặt tên là hệ tầng Tri Tôn, theo tên của đới nâng Tri Tôn Đá vôi có màu trắng, xám sáng, vàng sẫm, nâu, xám tối, độ cứng trung bình, đôi chỗ rắn chắc Cấu trúc thường dạng khối, ít phân lớp, kiến trúc vi kết tinh đến ẩn tinh, một số nơi tái kết tinh.

Cacbonat khối xây trên đới nâng Tri Tôn thuộc loại thềm độc lập Đây là các thành tạo đá vôi sinh vật và vụn sinh vật với thành phần chủ yếu là khung xương của

vỏ sinh vật thuộc các giống loài khác nhau như tảo, san hô, huệ biển, động vật dạng rêu, trùng lỗ sống đáy, trùng lỗ trôi nổi Các trầm tích trên đặc trưng cho môi trường biển nông tới sườn dốc của thềm.

Quá trình biến đổi thứ sinh gồm rửa lũa, hòa tan, nén ép, nứt nẻ, tái kết tinh, dolomit hóa tạo ra các loại độ rỗng khác nhau như độ rỗng giữa hạt, độ rỗng trong hạt, độ rỗng kết tinh, độ rỗng nứt nẻ Nhìn chung, độ rỗng của đá rất tốt nhưng có quy luật giảm dần theo chiều sâu do nhiệt độ và áp suất, xi măng gắn kết và các vật liệu thứ sinh lấp đầy các lỗ rỗng [2], [6].

Hình 1.5: Vị trí các giếng khoan và phân bố đá vôi hệ tầng Tri Tôn, phía Nam bể Sông Hồng (theo Nguyễn Xuân Phong và nnk, 2017)

Hình 1.6: Mặt cắt địa chất Bắc - Nam qua khu vực nghiên cứu (theo Nguyễn Xuân Phong và nnk, 2017)

Hình 1.7: Trích đoạn tuyến địa chấn BP89 theo hướng ĐB-TN minh họa các tập cacbonat Mioxen phát triển trên đới nâng Tri Tôn (theo Vũ Ngọc Diệp, 2012)

Việc xác định các tướng đá trầm tích cacbonat dựa trên cơ sở phân loại đá cacbonat Với cách phân loại theo kiến trúc và độ hạt, đá cacbonat được chia thành wackstone (đá vôi dạng bùn chứa trên 10% hạt), packstone (đá vôi ưu thế hạt, có chứa bùn), grainstone (đá vôi dạng hạt, ít bùn), mudstone (bùn vôi), boundstone (đá cản), crystalline (đá tinh thể) Với cách phân loại theo môi trường thành tạo, đá cacbonat được chia thành các tướng vũng vịnh (lagoon), rìa thềm (reef ), sườn thềm (fore reef), tướng biển sâu (deep marine) Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Chiển và Trịnh Ích, đá cacbonat được phân chia thành đá vôi chưa biến đổi (đá vôi ám tiêu sinh vật, đá vôi hóa học), đá vôi biến đổi (đá vôi nứt nẻ, tái kết tinh), đá vôi hỗn hợp (đá vôi chứa sét, đá vôi chứa dolomit, đá vôi chứa than, bitum) Với cách phân loại theo tướng cổ sinh, đá cacbonat được chia thành các tướng theo thành phần cổ sinh vật trong đá Việc lựa chọn phân loại đá cacbonat phù hợp phải căn cứ vào đối tượng nghiên cứu sao cho phản ánh được bản chất thạch học, môi trường thành tạo, tính chất đá chứa và thuận tiện cho công tác thực địa cũng như nghiên cứu đối tượng [6].Đá chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa khu vực mỏ CX có tính chất thấm chứa tốt, biến đổi trong khoảng rộng (độ rỗng từ vài % đến hơn 30%, độ thấm từ dưới 1mD đến hơn 2.000mD) Độ sâu vỉa biến đổi từ 1.443 - 2.200 mTVDss.

Tài liệu phân tích mẫu lõi cho thấy khu vực giếng GK3 có tính thấm chứa đồng nhất tốt hơn ở khu vực GK2, GK4 Đặc biệt tại giếng khoan GK3, và phần lớn khoảng lấy mẫu ở giếng GK4 có độ rỗng - thấm rất tốt và không thể hiện tính chu kỳ theo chiều sâu ở phần trên của tầng cacbonat như GK2 Ở giếng GK2, GK4 độ rỗng - thấm có tính không đồng nhất cao, một số điểm mẫu có độ rỗng rất thấp, tuy nhiên độ thấm lại cao đột biến, điều này thể hiện sự ảnh hưởng của nứt nẻ lên tính thấm của đá (Hình 1.8).

Hình 1.8: Quan hệ rỗng thấm từ kết quả phân tích mẫu lõi trên mỏ CX

Kết quả phân tích mẫu đặc biệt cho thấy hệ số xi măng m và hệ số bão hòa thay đổi trong khoảng lớn, m thay đổi từ dưới 2 cho đến hơn 2,7 với giá trị tập trung chủ yếu trong khoảng 2,2-2,5, giá trị n thay đổi từ 1,9 cho đến hơn 3,0 với giá trị tập trung chủ yếu trong khoảng 2,2-2,5 (Hình 1.9, 1.10) Điều này cho thấy sự phức tạp của hình thái lỗ rỗng.

Hình 1.9: Giá trị độ gắn kết xi măng m từ phân tích mẫu mỏ CX

Hình 1.10: Giá trị hằng số bão hòa n từ phân tích mẫu mỏ CX

Với các giá trị m, n thay đổi trong khoảng lớn như vậy thì việc sử dụng công thức Archie để tính toán độ bão hòa nước sẽ mang nhiều rủi ro nếu chỉ sử dụng một giá trị m, n trung bình, áp dụng cho toàn bộ các khoảng độ sâu dọc theo giếng khoan.

PHƯƠNG PHÁP VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU2.1 Phân chia đá chứa cacbonat

Mục tiêu của việc mô tả đặc tính tầng chứa đá cacbonat là mô tả sự phân bố trong không gian của các thông số vỉa chứa liên quan đến khả năng lưu trữ và cho dòng dầu khí Tại mỏ CX, các nghiên cứu đặc tính tầng chứa của mỏ cho đến hiện tại chỉ tập trung chuyên sâu vào các nghiên cứu liên quan đến sinh tướng, môi trường trầm tích, chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về xác định các thông số vật lý thạch học như độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa nước Trong khi độ rỗng của đá chứa cacbonat có thể xác định tương đối chính xác bởi các phép đo ĐVLGK thông thường, thì việc xác định độ thấm và độ bão hòa nước lại phức tạp hơn rất nhiều Do đó, trong khuôn khổ của luận án, tác giả sẽ tập trung đi sâu vào các phương pháp giúp chính xác hóa các kết quả dự báo độ thấm, độ bão hòa nước trong lát cắt giếng khoan đi qua đối tượng nghiên cứu.

Độ thấm tuyệt đối thông thường được xác định dựa trên quan hệ rỗng thấm từ mẫu lõi Tuy nhiên, không thể xây dựng duy nhất 1 quan hệ rỗng thấm cho đối tượng đá chứa cacbonat của khu vực nghiên cứu vì các điểm phân bố trong quan hệ rỗng - thấm rất phân tán (hình 1.8).

Độ bão hòa nước tính toán bằng phương pháp truyền thống sử dụng phương trình Archie (2.1) mang nhiều rủi ro do sự hiểu biết về các hệ số a - hệ số mao dẫn, m - hệ số xi-măng, n - hệ số bão hòa và ngay cả điện trở thực của vỉa Rt, đặc biệt ở đới chuyển tiếp còn hạn chế [18] [27].

𝑆 =

Do đá chứa cacbonat phức tạp về môi trường thành tạo, cấu kiến tạo của đá và có tính bất đồng nhất cao so với đá chứa cát kết nên để mô tả đặc tính tầng chứa của loại đá này cần có những phương pháp tiếp cận riêng mà đầu tiên là yêu cầu về phân chia đá chứa cacbonat.

của dòng chảy chất lưu trong đá.

Việc phân chia đá chứa cacbonat được phân làm 2 nhóm chính: i) phân loại đá chứa cacbonat (carbonate reservoir classification); ii) phân nhóm đá chứa (rocktyping)

i)Phân loại đá chứa (carbonate classification)

Đá cacbonat được phân biệt bởi đặc điểm trầm tích, loại hạt, môi trường lắng đọng, năng lượng của môi trường lắng đọng, thành phần của đá, tỉ lệ giữa bùn và hạt và các yếu tố khác.

Trong các cách phân loại đá chứa cacbonat thì cách phân loại theo Folk (1959) và Dunham (1962) được biết đến rộng rãi nhất Trong khi Folk phân loại đá theo mô tả hạt và xi-măng gắn kết thì cách phân loại của Dunham dựa trên các kiến trúc lắng đọng của đá, theo tỉ lệ giữa hạt và bùn Sau đó, Embry và Kloves năm 1971 cải tiến sơ đồ phân loại của Dunham bằng cách bổ sung thêm các phân loại cho các loại đá được hình thành bởi các thành phần được liên kết hữu cơ với nhau trong quá trình lắng đọng (xem Hình 2.1).

phụ thuộc rất nhiều vào sự hiểu biết về không gian lỗ rỗng trong đá Không gian lỗ rỗng phải được xác định và phân loại dựa trên kết cấu của đá (rock fabrics) và đặc tính vật lý thạch học để tích hợp thông tin địa chất Ba (03) hệ thống phân loại độ rỗng đá chứa cacbonat được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dầu khí: Phân loại theo Archie (1952), Choquette và Pray (1970) và Lucia (1983, 1995) (xem Hình 2.2).

nhưng cũng hữu dụng để ước tính độ thấm và tính chất thấm mao dẫn Archie nhận ra rằng không phải tất cả không gian lỗ rỗng có thể nhận biết được bằng kính hiển vi có độ phóng đại 10 lần và kết cấu bề mặt vỡ của đá cho biết độ rỗng khung đá (matrix porosity) Do đó, không gian lỗ rỗng được phân thành khung đá và độ rỗng nhìn thấy được Kiến trúc đá vôi (Chalky texture) có giá trị độ rỗng khung đá vào khoảng 15%, kiến trúc hạt đường (sucrosic texture) có độ rỗng khung đá vào khoảng 7% và kiến trúc nén chặt (compact texture) xác định độ rỗng khung đá vào khoảng 2% Không gian lỗ rỗng nhìn thấy được được mô tả theo kích thước lỗ rỗng: A là loại lỗ rỗng không nhìn thấy và B, C và D phân theo kích thước tăng dần của lỗ rỗng từ đầu ghim (pinpoint) đến kích thước các rãnh cắt (cutting size) Các đường xu hướng (trend) rỗng/thấm và đặc tính độ thấm mao dẫn cũng liên quan đến các các kiến trúc này.

Mặc dù phương pháp của Archie vẫn hữu dụng trong việc ước tính các thông số vật lý thạch học, nhưng rất khó để liên hệ các mô tả này với mô hình địa chất vì những mô tả này không thể được xác định được với các thông tin về môi trường thành tạo Khó khăn chính là không có các yếu tố để phân định giữa không gian giữa hạt có