ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG DẦU KHÍ TRẦM TÍCH KAINOZOI KHU VỰC NGOÀI KHƠI ĐÔNG BẮC BỂ SÔNG HỒNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN CHÂU GIANG ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG DẦU KHÍ TRẦM TÍCH KAINOZOI KHU VỰC NGOÀI KHƠI ĐÔNG BẮC BỂ SÔNG HỒNG Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62.52.05.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI – 2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TSKH. Mai Thanh Tân – Trường ĐH Mỏ - Địa chất 2. TS. Lê Tuấn Việt – TCTy Thăm dò Khai thác Dầu khí Phản biện 1: PGS.TS Phạm Huy Tiến – Hội Trầm tích Việt nam Phản biện 2: TS. Nguyễn Huy Quý – Hội Dầu khí Việt nam Phản biện 3: TS. Cù Minh Hoàng – Công ty Điều hành Thăm dò – Khai thác Dầu khí nước ngoài (PVEP OVERSEA) Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường đại học Mỏ - Địa chất vào hồi ……. giờ…….ngày… tháng……năm…. Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà nội hoặc Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Bể Sông Hồng là một bể trầm tích có cấu trúc địa chất rất phức tạp, bao gồm nhiều đơn vị kiến tạo với tiềm năng dầu khí khác nhau. Dự án nghiên cứu địa hóa VPI-IDENMITSU (2005-2007) đã xác nhận tồn tại hai hệ thống dầu khí trong bể gồm dầu đầm hồ và hỗn hợp condensat châu thổ với dầu đầm hồ. Do chưa có kết quả kiểm chứng dầu-đá mẹ nên đặc điểm hệ thống dầu khí khu vực ngoài khơi Đông Bắc đứt gãy Sông Lô vẫn chưa được khẳng định. Năm 2008, đối tượng móng ở bể Sông Hồng được chứng minh bằng GK 106-HR-1X. Giếng 106-HR-2X đã khoan hết đới móng cacbonat chứa dầu và gặp một tập sét dầy bên dưới. Điều đó đặt ra giả thiết tập sét cổ trước Kainozoi này có phải là tầng đá mẹ hay không. Cấu tạo 107-PL được khoan năm 2013 có vị trí nằm trong khu vực tồn tại đá mẹ giầu VCHC, và cùng hướng cấu trúc với cấu tạo 106-HR, nhưng kết quả là giếng khô. Các GK thăm dò mới nhất trong khu vực phát hiện khí - condensat, chất lượng rất biến đổi với cả H 2 S và CO 2 ô nhiễm trong dầu khí. Thực tế nêu trên cho thấy còn rất nhiều vấn đề cần giải quyết như chất lượng và phân bố của đá mẹ, hay rủi ro của yếu tố địa chất nào trong hệ thống dầu khí đã ảnh hưởng đến kết quả thăm dò ở khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng. Do vậy, nghiên cứu sinh đã chọn đề tài “Đặc điểm hệ thống dầu khí trầm tích Kainozoi khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng” với các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu như sau: Mục tiêu: Làm sáng tỏ đặc điểm và diện phân bố của đá mẹ sinh dầu khí của các trầm tích Kainozoi khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng. 2 Góp phần hoàn thiện phương pháp luận trong đánh giá đặc điểm hệ thống dầu khí và phân tích rủi ro trong tìm kiếm thăm dò. Nhiệm vụ: - Tổng hợp tài liệu địa chất, địa vật lý làm sáng tỏ đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu. - Nghiên cứu làm rõ đặc điểm, mức độ trưởng thành và thời gian di cư HC của đá mẹ, xác định nguồn gốc đá mẹ sinh dầu trong khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng. - Xác định diện phân bố của đá mẹ và phân vùng triển vọng cho khu vực nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu gồm diện tích lô 106, một phần tây bắc lô 102, và bắc lô 107 nằm ngoài khơi phía đông bắc đứt gẫy Sông Lô ở bể Sông Hồng. Đối tượng nghiên cứu là hệ thống dầu khí trầm tích Kainozoi. Luận điểm bảo vệ: Luận điểm 1. Các kết quả nghiên cứu đặc điểm địa hóa xác định khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng tồn tại một hệ thống dầu khí liên quan đến đá mẹ Oligocen. Loại đá mẹ này được thành tạo trong môi trường đầm hồ, có tổng hàm lượng VCHC từ trung bình đến tốt, kerogen loại II và hỗn hợp loại II/III, phân bố trong các địa hào và bán địa hào hẹp. Với nguồn tài liệu hiện có, các tập sét tuổi Miocen và sét cổ trước Kainozoi chưa đủ điều kiện là đá mẹ. Luận điểm 2. Trên cơ sở nghiên cứu các yếu tố tác động đến mức độ rủi ro của hệ thống dầu khí như nguồn gốc, mức độ trưởng thành của đá mẹ, bề dầy trầm tích Oligocen và sự phân bố các cấu tạo triển vọng, khôi phục lịch sử phát triển địa chất qua các thời kỳ 3 cho phép xác định khu vực bán địa hào Thủy Nguyên có rủi ro thăm dò thấp nhất. Tiếp đến là địa hào Kiến An. Khu vực nam đảo Bạch Long Vĩ và rìa tây bắc lô 102 là những khu vực có rủi ro thăm dò cao. Những điểm mới của luận án: - Trên cơ sở khai thác nguồn tài liệu mới góp phần chính xác hóa đặc điểm địa hóa khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng. Tập sét có tuổi trước Kainozoi nằm dưới tập cacbonat chứa dầu có tướng lục địa, thành tạo trong điều kiện oxy hóa, nghèo VCHC, chưa đủ điều kiện được coi là đá mẹ. - Trên cơ sở bản đồ cấu trúc mới được xây dựng đã góp phần sáng tỏ yếu tố nghịch đảo kiến tạo xảy ra vào cuối Oligocen ảnh hưởng tới tiềm năng dầu khí khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: * Ý nghĩa khoa học: Các kết quả nghiên cứu cho phép xác định đặc điểm và diện phân bố của đá mẹ ở ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng, góp phần làm sáng tỏ đặc điểm hệ thống dầu khí của khu vực. * Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả đánh giá tiềm năng dầu khí khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng, phục vụ công tác qui hoạch thăm dò khai thác dầu khí. Bố cục của luận án: Luận án gồm 04 chương chính chưa kể phần mở đầu và kết luận, kiến nghị, các công trình khoa học và danh mục tài liệu tham khảo. Toàn bộ nội dung luận án được trình bày trong 139 trang, 24 bảng biểu và 89 hình vẽ. 4 Chương 1 TỔNG QUAN CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐÔNG BẮC BỂ SÔNG HỒNG 1.1. Khái quát địa chất 1.1.1. Vị trí khu vực nghiên cứu Khu vực nghiên cứu thuộc phần ngoài khơi phía đông bắc đứt gãy Sông Lô của bể Sông Hồng. Độ sâu nước biển ở khu vực này khoảng 30 - 40 m. (hình 1.1) 1.1.2. Lịch sử tìm kiếm thăm dò Trong khu vực nghiên cứu, công tác thăm dò dầu khí được bắt đầu từ năm 1978. Năm 1988, hợp đồng PSC gồm diện tích lô 106, một phần các lô 102, 103 và 107 được PVN ký với TOTAL. Năm 1992, IDEMITSU đã ký hợp đồng thăm dò lô 102/91. Hình 1.1: Bản đồ cấu trúc bể SH và vị trí khu vực nghiên cứu (N.T.Dậu và nnk, 2012) Kế tiếp, hai lô 102 và 106 với diện tích là 10700 km 2 được PVN ký với ATI Petroleum Inc vào năm 2000. Thực tế tổng diện tích hợp đồng này chỉ còn 225 km 2 . Phần diện tích hoàn trả được gọi là lô 102/10 và 106/10, nay thuộc quản lý của PVEP. Từ năm 1990 đến nay trong khu vực nghiên cứu đã được thu nổ hơn 15000 km địa chấn 2D, gần 3000 km 2 địa chấn 3D, và hơn 10 5 giếng khoan TKTD. Các nhà thầu dầu khí và PVN cũng đã tiến hành nhiều nghiên cứu, đáng lưu ý như các đề tài về Mô hình địa hóa bể Sông Hồng (N.T. Dậu, L.V. Hiền, 1997), Báo cáo khảo sát thực địa đảo Bạch Long Vĩ, Đồ Sơn, Kiến An, Núi Con Voi và đảo Cát Bà (P.Q. Trung, 1998), Báo cáo xác định lượng HC đã sinh ra và dịch khỏi tầng đá mẹ tới các bẫy chứa dầu khí tại bể Sông Hồng trên cơ sở phần mềm SIGMA 2D và BSS (N.T.B. Hà, 2010), và một số kết quả dự án hợp tác quốc tế như: Báo cáo Tổng kết về phân tích và mô hình bể Sông Hồng (VPI - GEUS, 2001), Báo cáo Đặc điểm hệ thống dầu khí ở bể Sông Hồng (VPI-IDENMITSU, 2007). 1.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất 1.2.1 Đặc điểm địa tầng trầm tích Bể Sông Hồng gồm các phân vị địa tầng: (i) Móng trước Kainozoi; (ii) Hệ tầng Phù Tiên; (iii) Hệ tầng Đình Cao; (iv) Hệ tầng Phong Châu; (v) Hệ tầng Phù Cừ; (vi) Hệ tầng Tiên Hưng; (vii) Hệ tầng Vĩnh Bảo; (viii) Hệ tầng Hải Dương – Kiến Xương (Hình 1.2). 1.2.2. Đặc điểm cấu kiến tạo Hệ thống đứt gãy trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là các đứt gẫy phương TB-ĐN, ĐB-TN tạo nên kiểu cấu trúc sụt bậc nghiêng về phía Trung tâm bể và làm hình thành các Hình 1. 2: Cột địa tầng tổng hợp khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng (Hiệu chỉnh sau 6 địa hào, bán địa hào xen kẽ. N.T.Dậu và nnk, 2012) Các đơn vị cấu trúc đã được xác định trong khu vực gồm (Hình 1.3): Thềm Hải Phòng: nằm ở phần Đông Bắc chiếm một diện tích lớn thuộc lô 106 và lô 101. Đơn nghiêng Thanh Nghệ: Nằm ở phía Tây của đứt gãy Sông Chảy. Hình 1. 3: Hệ thống đứt gẫy và đơn vị cấu tạo chính khu vực nghiên và vùng lân cận Trũng Trung Tâm: gồm các đới cấu trúc: a) Đới nghịch đảo Miocen b) Trũng Đông Quan Đới phân dị Đông Bắc đứt gãy Sông Lô: gồm hàng loạt các địa hào và bán địa hào, cấu tạo và các khối nhô móng. Cụ thể: a) Địa hào Kiến An b) Cấu tạo Tiên Lãng - Chí Linh c) Bán địa hào Thủy Nguyên d) Mũi nhô Tràng Kênh e) Trũng Tây Bạch Long Vĩ f) Cấu tạo Yên Tử g) Trũng Nam Bạch Long Vĩ Lịch sử phát triển kiến tạo của khu vực nghiên cứu được tái hiện trên một số mặt cắt phục hồi cho thấy có những điểm tương đồng và khác biệt qua các thời kỳ phát triển của khu vực nằm ở hai 7 cánh đứt gãy Sông Lô. Giai đoạn Paleocen-Eocen đến Oligocen sớm, và Pliocen – Đệ tứ ở hai vùng có sự tương đồng còn thời kỳ Oligocen muộn đến Miocen muộn thì có sự khác biệt. 1.3. Cơ sở tài liệu Tài liệu sử dụng trong luận án bao gồm hơn 15 nghìn km địa chấn 2D, các bản đồ từ, trọng lực của khu vực Bắc Bộ, bản đồ địa chất Việt Nam, tài liệu ĐVLGK và các báo cáo phân tích mẫu thạch học, địa hóa, cổ sinh hiện có trong vùng, đặc biệt là tài liệu 500 mét mẫu khoan của giếng ENRECA 3 trên đảo Bạch Long Vĩ nhằm xác định thành phần thạch học, đặc điểm đá mẹ, môi trường lắng đọng trầm tích Oligocen. Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hệ thống dầu khí và ý nghĩa trong tìm kiếm thăm dò dầu khí Khái niệm hệ thống dầu khí xuất hiện với nhiều định nghĩa khác nhau. Thuật ngữ hệ thống bao gồm đá mẹ và đá chứa, liên kết dầu - đá mẹ, được coi là yếu tố then chốt trong việc xác định hệ thống (Dow W.G, 1972). Tổng hợp các khái niệm đưa ra bởi nhiều tác giả, hệ thống dầu khí được hiểu là một hệ thống tự nhiên ở nơi có đá mẹ sinh dầu khí với tất cả các yếu tố địa chất, quá trình liên quan đến khả năng tích tụ dầu khí có thể xuất hiện. Năm 1988, Magoon L.B đã thành lập bảng phân loại các hệ thống, trong đó có phân biệt hệ thống dầu khí đối với bể trầm tích, tập hợp triển vọng (play) và cấu tạo triển vọng (prospect). Tùy thuộc vào mức độ nghiên cứu, hệ thống dầu khí được đánh giá tổng quan đến chi tiết như không gian lãnh thổ, bể trầm tích, tập hợp cấu tạo triển vọng đến từng cấu tạo độc lập. Các phương pháp đánh giá cơ bản có thể tóm tắt như sau: [...]... bẫy Đặc điểm thời Bảng 4.1: Sơ đồ mô tả các sự kiện của hệ gian kết nối các yếu thống dầu khí đầm hồ khu vực ngoài khơi tố sinh, di cư và nạp Đông Bắc bể Sông Hồng bẫy của hệ thống dầu khí khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng được biểu diễn ở bảng 4.1 4.3 Đánh giá rủi ro và phân vùng triển vọng Kết quả minh giải địa chấn và vẽ bản đồ cho thấy các cấu tạo móng vùi lấp còn lại chưa khoan trong khu vực. .. trình khoan học địa chất Móng khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể khu vực Đông và Đông Sông Hồng Nam Á (CCOP) Bốn tham số địa chất là: đá chứa (P1), bẫy chứa (P2), hệ thống nạp bẫy (P3) và khả năng bảo tồn (P4) để ước tính cơ hội thành công về mặt địa chất, dự đoán sự thay đổi hoàn toàn hay từng phần của các yếu tố địa chất trong hệ thống dầu khí khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng, phân vùng triển vọng... hợp cho hệ thống dầu khí ở khu vực nghiên cứu 24 - Trên cơ sở kết quả nghiên cứu mức độ trưởng thành của đá mẹ, đặc điểm di cư HC và các thông số khác của hệ thống dầu khí đã cho phép áp dụng có hiệu quả các phương pháp xác suất trong phân tích rủi ro, thành lập được các bản đồ phân vùng triển vọng cho khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng Kết quả cho thấy đới triển vọng cao nhất nằm ở khu vực bán... đẳng dầy trầm tích Oligocen tỷ lệ 1/200.000 đã được xây dựng Các bản đồ đẳng dày trầm tích Oligocen dưới (U400-Bsmt) và đẳng dầy Oligocen (U300-Bsmt) (hình 4.1 và 4.2) thể hiện rõ diện phân bố của trầm tích Oligocen biến đổi mạnh trong khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng Hình 4.1 cho thấy, vào cuối thời kỳ Oligocen sớm, 02 hệ thống hồ kín phát triển theo hướng Đông BắcTây Nam và Tây Bắc- Đông Nam... giá hệ thống dầu khí trên cơ sở đánh giá lượng sinh thành HC của vùng/thể tích thành hệ đá do Exxon phát triển + Đánh giá hệ thống dầu khí trên các tiên đoán địa chất (Phương pháp Delphi) dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia + Đánh giá hệ thống dầu khí dựa trên sự cân bằng vật chất địa hóa dựa trên các tính toán về lượng dầu khí sinh ra từ đá mẹ cũng như lượng dầu khí được dịch chuyển và có thể tích. .. phân tích phổ khối (GC-MS) + Độ phản xạ của vitrinite (Ro, %) 2.3 Phương pháp nghiên cứu mô hình địa hóa Quá trình sinh, di cư và tích tụ dầu khí, thời gian sinh, và hướng di cư dầu khí ở ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng được khảo sát mô phỏng bằng phần mềm Sigma-2D Quy trình làm việc của phần mềm được biểu diễn trên hình 2.2 2.4 Phân tích hệ thống dầu khí Theo Magoon và Dow (1994) để nghiên cứu một hệ. .. trên cơ sở phán đoán ngoại suy từ phân tích địa chất vùng và dữ liệu thống kê theo hướng dẫn của CCOP Ví dụ các bảng 2.1 và 2.2 mô tả mức xác suất tương ứng của tham số P1a và P1b Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐÁ MẸ KHU VỰC NGOÀI KHƠI ĐÔNG BẮC BỂ SÔNG HỒNG 3.1 Hàm lượng VCHC trong đá mẹ + Trầm tích trước Kainozoi: rất nghèo VCHC và chưa được coi là một đá mẹ có khả năng sinh dầu khí Giá trị TOC từ 0,03-0,05 % trọng... Chương 4 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ ĐÁ MẸ VÀ ĐÁNH GIÁ TRIỂN VỌNG DẦU KHÍ KHU VỰC NGOÀI KHƠI ĐÔNG BẮC BỂ SÔNG HỒNG 4.1 Đặc điểm phân bố và tiến hóa trầm tích Oligocen Trên cơ sở tài liệu địa chấn và kết quả các giếng khoan mới, nghiên cứu sinh đã tham gia minh giải lại một số tuyến địa chấn Kết quả nghiên cứu sinh địa tầng được sử dụng để định danh và minh giải các tầng phản xạ địa chấn bao gồm: 18 - Móng trước Kainozoi. .. phương pháp đánh giá theo quan điểm Play để giải quyết các vấn đề còn tồn tại của hệ thống dầu khí ở khu vực ngoài khơi Đông Bắc bể Sông Hồng 2.2 Phương pháp địa hóa xác định đặc điểm đá mẹ Tổ hợp các chỉ tiêu địa hóa đánh giá khả năng sinh HC của các tập trầm tích được sử dụng trong nghiên cứu đánh giá đá mẹ từ nhiều phép phân tích được sử dụng trong luận án gồm: + Phương pháp đốt mẫu bằng lò nung + Phương... Đánh giá hệ thống dầu khí dựa trên ngoại suy trên cơ sở tài liệu lịch sử khai thác + Đánh giá hệ thống dầu khí theo quan điểm Play (Phương pháp tổng hợp mô hình địa chất và thống kê) cho phép xác định sự thay đổi của các yếu tố địa chất liên quan đến các tích tụ dầu khí Hình 2.1: Sơ đồ giải thích khái trong một khu vực đang xem xét niệm Play Luận án sử dụng phương pháp đánh giá theo quan điểm Play . chất chiết GK 106-HR-1X Hình 3.7: Phân bố sắc ký khí C15+ dầu thô và chất chiết GK 106-HR-2X Giá trị tỷ số Pr/phy là 2,95 và 2,9 tương ứng ở GK 106-HR-1X ST4, và GK 106-HR-2X, điều này có. hồ. Kết quả phân tích sắc ký khí (GC) các mẫu trầm tích Oligocen, Miocen dưới GK106-HR-1X,106-HR-2X, 107-BAL-1X đều phản ánh nguồn gốc VCHC ban đầu có tướng lục địa, được tách ra từ thực vật. phân bố GC-MS phân đoạn hydrocacbon bão hòa C15+ mẫu dầu thô giếng 10 6- HR-1X (a) (b) Hình 3.9: Dải phân bố GC-MS phân đoạn hydrocacbon bão hòa C15+ mẫu dầu thô giếng 10 6- HR-2X Trên