Áp dụng phương pháp thăm dò địa chấn để xác định đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ đánh giá tiềm năng dầu khí bể tư chính vũng mây

Công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí tại khu vực Tư Chính - Vũng Mây được bắt đầu với một số đề tài và nhiệm vụ nghiên cứu về đặc điểm địa chất và tiềm năng dầu khí từ những năm 1970.. Vì v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ ĐỨC CÔNG

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐỊA CHẤN

ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG DẦU KHÍ BỂ

Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Địa vật lý, Khoa dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Mai Thanh Tân

PGS.TS Nguyễn Trọng Tín

Phản biện 1: TS Nguyễn Huy Quý

Hội Địa chất dầu khí

Phản biện 2: TS Phan Tiến Viễn

Tập đoàn Dầu khí Việt Nam

Phản biện 3: TS Nguyễn Thanh Tùng

Viện Dầu khí Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường đại học Mỏ - Địa chất vào hồi giờ ngày tháng năm 2015

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội

hoặc Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết

Hiện nay chúng ta đang khai thác dầu khí ở các bể trầm tích như:

bể Cửu Long, bể Nam Côn Sơn, bể Ma Lay - Thổ Chu, bể Sông Hồng

là các khu vực có chiều sâu mực nước biển trên dưới 100 mét Với sự phát triển mạnh về khoa học kỹ thuật cùng với nhu cầu ngày càng tăng

về năng lượng, công tác nghiên cứu tìm kiếm thăm dò dầu khí nhằm gia tăng trữ lượng ngày càng được đầu tư và quan tâm mạnh mẽ Ngoài các bể trầm tích truyền thống có mực nước biển không lớn thì ở các bể trầm tích vùng nước sâu (lớn hơn 200 mét) ngày càng được quan tâm Trên thế giới công tác nghiên cứu tìm kiếm dầu khí ở các bể trầm tích nước sâu đã được tiến hành từ nhiều năm nay và đã thành công ở Vịnh Mêhicô, các nước Mỹ, Brazil, Trung Quốc, Inđônêsia

Bể Tư Chính - Vũng Mây là một trong những bể trầm tích nước sâu của Việt Nam, đây cũng là khu vực xa bờ bao gồm các lô 130 đến

136 và 154 đến 160 với diện tích khoảng 90.000 km2

Công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí tại khu vực Tư Chính - Vũng Mây được bắt đầu với một số đề tài và nhiệm vụ nghiên cứu về đặc điểm địa chất và tiềm năng dầu khí từ những năm 1970 Tuy nhiên, cho đến nay lịch sử phát triển địa chất cũng như tiềm năng dầu khí của vùng vẫn còn nhiều vấn

đề cần tiếp tục giải quyết Do khối lượng khảo sát còn hạn chế nên nhiều vấn đề liên quan đến lịch sử phát triển địa chất, đặc điểm trầm tích, môi trường thành tạo còn chưa được nghiên cứu đầy đủ và hệ thống Vì vậy, việc áp dụng các phương pháp địa chất, địa vật lý hiện đại để làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ cho việc đánh giá tiềm năng dầu khí khu vực bể Tư Chính - Vũng Mây, xác định sự tồn tại và phân bố của các hệ thống dầu khí là một công việc cần thiết

và ý nghĩa thực tiễn cao

Xuất phát từ mục đích đó, Nghiên cứu sinh đã chọn đề tài luận án

là “Áp dụng phương pháp thăm dò địa chấn để xác định đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ đánh giá tiềm năng dầu khí bể Tư Chính - Vũng Mây” với mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu như sau:

Mục tiêu:

Làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất, xác định và phân vùng các đơn vị cấu tạo và đặc điểm tướng, môi trường trầm tích cho các giai đoạn trầm tích bể Tư Chính - Vũng Mây phục vụ định hướng, giảm thiểu rủi ro cho công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí

Nội dung nghiên cứu:

- Xác định, liên kết và chính xác hóa các ranh giới địa tầng phục

vụ xây dựng các bản đồ cấu tạo chính gồm: nóc Móng Kainozoi, Oligocen, Miocen dưới, Miocen giữa, Miocen trên cho khu vực bể Tư Chính - Vũng Mây

- Phân tích đặc điểm hệ thống đứt gãy và các yếu tố cấu kiến tạo nhằm phân vùng các đơn vị cấu tạo khu vực nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm tướng địa chấn, môi trường trầm tích, sự tồn tại và phân bố các bẫy dầu khí phục vụ đánh giá tiềm năng dầu khí

bể Tư Chính - Vũng Mây

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu là trầm tích Kainozoi liên quan đến tiềm năng dầu khí của bể Tư Chính - Vũng Mây (lô 129-136, 155-160)

Luận điểm bảo vệ:

Luận điểm 1 Quá trình nâng cao hiệu quả minh giải tài liệu thăm

dò địa chấn đã cho phép chính xác hóa các mặt ranh giới địa tầng và các yếu tố cấu kiến tạo của bể Tư Chính - Vũng Mây Các kết quả đạt được cho phép thành lập bản đồ cấu tạo nóc của móng Kainozoi, Oligocen, Miocen dưới, Miocen giữa và Miocen trên, đồng thời phân

chia bốn đơn vị cấu tạo gồm đới nâng Tư Chính - Phúc Nguyên - Phúc Tần, đới nâng Đá Lát - Đá Tây, đới trũng Vũng Mây và đới nâng Vũng Mây - An Bang - Thuyền Chài

Luận điểm 2 Bể Tư Chính - Vũng Mây đã trải qua các giai đoạn

phát triển địa chất và được lấp đầy bởi các thành tạo có nguồn gốc và môi trường khác nhau: Trong giai đoạn Oligocen, phía Tây của bể phân bố tướng trầm tích lục địa, đồng bằng châu thổ và đầm hồ còn ở phía Đông là tướng trầm tích biển nông Trong giai đoạn Miocen sớm hầu hết diện tích bể được lấp đầy bởi trầm tích biển ven bờ và biển nông, còn trong giai đoạn từ Miocen giữa đến Miocen muộn xuất hiện tướng trầm tích biển sâu

Những điểm mới của luận án:

- Kết quả nghiên cứu cho phép chính xác hóa các ranh giới địa tầng, cho phép xây dựng được bộ bản đồ cấu tạo có độ tin cậy cao cho khu vực bể Tư Chính - Vũng Mây

- Kết quả đã xác định và phân vùng các đơn vị cấu tạo kiến tạo khu vực bể Tư Chính - Vũng Mây

- Xây dựng được sơ đồ phân bố tướng, môi trường trầm tích cho các giai đoạn trầm tích Oligocen và Miocen bể Tư Chính - Vũng Mây phục vụ đánh giá tiềm năng dầu khí

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

* Ý nghĩa khoa học

- Khẳng định khả năng áp dụng phương pháp thăm dò địa chấn nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, tướng và môi trường trầm tích khu vực nước sâu xa bờ

- Làm sáng tỏ mối quan hệ đặc điểm tướng địa chấn và môi trường trầm tích nhằm nâng cao hiệu quả đánh giá tiềm năng dầu khí

- Qua kết quả nghiên cứu này có thể mở rộng khả năng áp dụng cho các khu vực khác với điều kiện tương tự

Bố cục của luận án: bao gồm 4 chương:

Mở đầu

Chương 1 Tổng quan cấu trúc địa chất

Chương 2 Các phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm địa tầng và phân vùng cấu tạo bể Tư Chính - Vũng Mây

Chương 4 Đặc điểm tướng, môi trường trầm tích và triển vọng dầu khí bể Tư Chính - Vũng Mây

Kết luận

Chương 1 TỔNG QUAN CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Khu vực nghiên cứu Tư Chính - Vũng Mây là vùng nước sâu và

địa hình đáy biển rất phức tạp, thay đổi rất nhanh về diện, bề mặt phân

bố rất ghồ ghề do các hoạt động núi lửa cổ, núi lửa hiện đại cùng với các đới thành tạo cacbonat và ám tiêu san hô lộ lên trên bề mặt Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu gió mùa xích đạo, ít biển đổi theo mùa, hầu như nóng quanh năm nhiệt độ trung bình khoảng 280C, độ ẩm trong không khoảng 82% Tuy nhiên, theo lượng mưa có thể chia ra làm 2 mùa: mùa khô từ tháng 1 đến tháng 6, mùa mưa từ tháng 7 đến tháng 12 với lượng mưa trung bình 1.100 - 1.200

mm/năm Chế độ gió cũng có

2 mùa: gió mùa Đông Bắc vào mùa Đông và gió Tây Nam vào mùa Hè Cũng như khu vực Trường Sa, khu vực Tư Chính - Vũng Mây có vị trí địa

lý hết sức quan trọng về hàng hải, tài nguyên biển và đặc biệt

là an ninh quốc phòng của nước ta, do vậy các hoạt động thăm dò dầu khí không chỉ phục vụ khai thác tài nguyên năng lượng mà còn khẳng định chủ quyền của Tổ Quốc

1.2 Lịch sử nghiên cứu tìm kiếm thăm dò dầu khí và cơ sở dữ liệu

1.2.1 Lịch sử nghiên cứu tìm kiếm thăm dò dầu khí

Lịch sử nghiên cứu khu vực Tư chính - Vũng Mây có thể khái quát thành các giai đoạn chính như sau

 Giai đoạn 1970 - 1990

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên

cứu trên thềm lục địa Việt Nam

Công ty Mandrel và Liên đoàn Địa vật lý Thái Bình Dương (DMNG) thực hiện khảo sát địa chấn trong đó có khu vực Tư Chính - Vũng Mây

 Giai đoạn 1990 - 2000

- 1992- 1995 PVEP khảo sát địa chấn, khoan giếng PV-94-2X

 Giai đoạn từ năm 2000 đến nay

Năm 2003, 2006, 2009, 2010: PVEP, Vietgazprom, Exxon-Mobil

đã thu nổ địa chấn 2D Viện Dầu khí đã minh giải tài liệu địa chấn, đánh giá sơ bộ tiềm năng dầu khí với tổng số 24.000 km địa chấn Năm 2011, Đề tài KC.09.25/06-10: “Nghiên cứu cấu trúc địa chất

và đánh giá tiềm năng dầu khí các khu vực Trường Sa và Tư Chính - Vũng Mây” (Nguyễn Trọng Tín)

Năm 2013, Đề tài KC06-12 thuộc Đề án 47: “Đánh giá tiềm năng dầu khí trên vùng biển và thềm lục địa Việt nam” (VPI)

Trên cơ sở được tham gia các đề tài và các đề án này, nghiên cứu sinh đã trực tiếp tiến hành minh giải tài liệu địa chấn thăm dò và có điều kiện để phát triển các kết quả nghiên cứu của mình thành các luận điểm khoa học trình bày trong luận án này

1.2.2 Cơ sở tài liệu

Tài liệu thăm dò địa chấn

Tài liệu địa chấn chủ yếu được sử dụng để minh giải bao gồm các khảo sát của các nhà thầu khác nhau:

- Các khảo sát khác TC98, AW, SEAS95, S74, PK03, NOPECS thu nổ năm 1993 Khảo sát do PVEP thu nổ năm 2003, 2006; VietgazProm thu nổ năm 2009

Tổng số km tuyến địa chấn đã thực hiện trong khu vực nghiên cứu lên tới khoảng 40.000 km tuyến địa chấn 2D Chất lượng tài liệu địa chấn 2D cho toàn khu vực nhìn chung là từ trung bình đến tốt

Tài liệu giếng khoan

Trong khu vực nghiên cứu có 1 giếng khoan thăm dò PV-94-2X

Vì vậy ngoài việc sử dụng giếng khoan này, Nghiên cứu sinh đã khai thác và sử dụng số liệu các giếng khoan thăm dò khác ở khu vực phía Đông và Đông Nam bể Nam Côn Sơn như: các giếng khoan 05-1B-TL-1X, 05-1B-TL-2X, 05-2-HT-1X, 05-2-NT-1X, 06-LD-1X

Các tài liệu địa chất khác

Báo cáo của Viện Dầu khí Việt Nam trong các đề tài Nhà Nước trong đó có khu vực bể Tư Chính - Vũng Mây, các báo cáo nghiên cứu địa chất dầu khí của bể Nam Côn Sơn trước đây Các báo cáo của Conoco và PVSC, PVEP, VPI

1.3 Đặc điểm cấu trúc kiến tạo và địa tầng trầm tích

1.3.1 Đặc điểm cấu trúc

Trên bản đồ móng khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam và vùng lân cận cho thấy vùng Tư Chính - Vũng Mây nằm một phần ở ranh giới ngoài cùng Thềm lục địa và một phần nằm ở bể ngoài Thềm lục địa Đông Nam Việt Nam gồm các yếu tố cấu - kiến tạo chính như:

bể Phú Khánh, thềm Phan Rang, bể Cửu long, đới nâng Côn Sơn, đới nâng Phú Quý, bể Nam Côn Sơn, đới nâng Rìa phát triển trên vỏ lục địa Ở phần nước sâu từ trên 1.000m gồm trũng Vũng Mây, đới nâng Vũng Mây - Đá Lát phát triển trên vỏ chuyển tiếp và bể nước sâu Biển Đông phát triển trên vỏ đại dương

Khu vực Tư Chính - Vũng Mây bao gồm các đới nâng và trũng nằm xen kẽ nhau, phát triển chủ yếu hướng Đông Bắc - Tây Nam Đới nâng có dạng khối - địa lũy hoặc khối đứt gãy có lớp phủ trầm tích Kainozoi dày khoảng 2,5 - 3,5 km Các đới trũng có dạng địa hào, bán địa hào lấp đầy trầm tích Kainozoi dày tới 6 - 7 km

Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu địa chất và địa vật lý, khu vực Tư Chính - Vũng Mây và Trường Sa, một số công trình nghiên cứu [14], [22] đã xác định được các vùng cấu trúc kiến tạo bậc 2

Như đã trình bày ở trên, các yếu tố cấu trúc chủ yếu trong khu vực phát triển theo phương Đông Bắc - Tây Nam Tổng hợp các nghiên cứu tài liệu địa vât lý, mà chủ yếu là tài liệu địa chấn và trọng lực Hệ thống đứt gãy chủ đạo trong khu vực có phương Đông Bắc-Tây Nam khống chế hình thái cấu trúc chung của toàn khu vực Đây là các đứt gãy thuận xuất hiện từ móng và phát triển trong giai đoạn đồng tách giãn (Oligocen-Miocen dưới) kết thúc cuối Miocen [3], [4], [5], [6] Ngoài ra có hệ thống đứt gãy á Kinh tuyến phát triển chủ yếu ở phần phía Tây của đới nâng Rìa tức là phần phía Đông bể Nam Côn Sơn và hệ thống đứt gãy á Vĩ tuyến phát triển chủ yếu ở đới nâng Rìa, đới nâng Vũng Mây - Đá Lát [3], [14]

Các nghiên cứu đứt gãy này thể hiện đặc điểm đặc trưng chung cho toàn bộ khu vực Tư Chính - Vũng Mây và Quần đảo Trường Sa Tuy nhiên do thiếu tài liệu nên liên kết không đều và thiếu chi tiết, đặc biệt là trong khu vực nghiên cứu

1.3.2 Đặc điểm địa tầng trầm tích

Cho đến nay tại khu vực nghiên cứu mới chỉ có duy nhất 1 giếng khoan PV-94-2X đặt tại bãi ngầm Tư Chính Do vậy, việc phân chia địa tầng ở đây chủ yếu phải sử dụng những kết quả nghiên cứu địa chấn cũng như tài liệu các giếng khoan khác phía Đông – Đông Bắc của bể Nam Côn Sơn (04-SĐN-1X, 05-1B-TL-2X, 05-NT-1X, 06-LT-1X,) và các vùng kế cận khác[1], [2], [5], [16]

Địa tầng tổng hợp vùng Tư Chính - Vũng Mây gồm các đá móng

trước Kainozoi và các thành tạo Kainozoi

Thành tạo KZ gồm: Hệ Paleogen, Thống Oligocen - Hê tầng Vũng Mây (E2-3 vm); Hệ Neogen, Thống Miocen, Phụ thống Miocen dưới - Hệ tầng Phúc Nguyên (N1

1pn); Hệ Neogen, Thống Miocen, Phụ thống Miocen giữa - Hệ tầng Tư Chính (N1

1.3.3 Lịch sử phát triển địa chất

Lịch sử phát triển địa chất khu vực Tư Chính - Vũng Mây gắn liền với lịch sử hình thành và phát triển Biển Đông, bao gồm các giai đoạn hoạt động sau: giai đoạn trước tách giãn (Pre-Rift), đồng tách giãn (Syn-Rift), sau tách giãn (Post-Rift) và giai đoạn tạo thềm hiện đại [5], [14], [15]

Giai đoạn trước tách giãn (Pre-Rift)

Hệ quả sự va chạm giữa mảng Ấn - Úc ở phía Nam và mảng Âu -

Á ở phía Bắc vào cuối Mezozoi đã làm cho các khối lục địa trong khu vực, trong đó có khối Đông Dương dịch chuyển và trượt theo phương Tây Bắc - Đông Nam, tạo ra một loạt các đứt gãy và sự trôi dạt của các

vi mảng lục địa Sau va chạm toàn bộ Biển Đông nói chung và khu vực

Tư Chính - Vũng Mây nói riêng được nâng cao và bị bóc mòn, nhìn chung không có lắng đọng trầm tích

Giai đoạn đồng tách giãn (Syn-Rift) (Eocen? - Miocen dưới)

Là giai đoạn căng giãn, mở đầu bằng sự hình thành các địa hào, bán địa hào, địa lũy được khống chế bởi hệ thống đứt gãy phương Đông Bắc - Tây Nam Giai đoạn này bắt đầu vào Eocen(?) - Oligocen

và kết thúc vào cuối Miocen dưới với hai pha tách biệt: pha tách giãn sớm Eocen (?) - Oligocen và pha tách giãn muộn (Miocen dưới)

- Pha tách giãn sớm (Eocen? - Oligocen)

- Pha tách giãn muộn (Miocen dưới)

Giai đoạn sau tách giãn (Miocen giữa-trên)

Giai đoạn này bắt đầu từ Miocen giữa và kéo dài đến Miocen trên Vào thời kỳ Miocen giữa khu vực nghiên cứu tiếp tục bị sụt lún mở đầu pha biển tiến trên toàn khu vực, các trầm tích được lắng đọng mạnh mẽ lấp đầy các trũng, gồm chủ yếu là cát, bột, sét tướng biển nông, những vùng nhô cao phát triển ám tiêu san hô Trong giai đoạn này hoạt động kiến tạo chủ yếu là kế thừa và phát triển đồng thời với quá trình lắng đọng trầm tích Kết thúc thời kỳ này là sự nâng lên và bào mòn dẫn đến sự cắt cụt các trầm tích tuổi Miocen giữa

Giai đoạn tạo thềm Pliocen - Đệ Tứ:

Sau pha biển lùi vào cuối Miocen là pha biển tiến đầu Pliocen xảy

ra trên toàn bộ thềm lục địa Việt Nam Trầm tích cát, bột sét phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích Miocen

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp minh giải tài liệu địa chấn

2.1.1 Ý nghĩa của quá trình minh giải địa chấn trong tìm kiếm thăm

dò dầu khí

Trong lĩnh vực tìm kiếm thăm dò dầu khí, đặc biệt là những vùng

nước sâu có ít giếng khoan việc áp dụng phương pháp thăm dò địa chấn có ý nghĩa hết sức quan trọng Trong nhiều năm qua, các kết quả thăm địa chấn 2D, 3D đã cho phép làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất liên quan đến sự tồn tại và tiềm năng dầu khí như xác định các đứt gãy, đới phá hủy, các cấu tạo triển vọng liên quan đến các tầng sinh, chứa, chắn, xây dựng các bản đồ cấu tạo, bản đồ bề dày các tập triển vọng…Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và sự đòi hỏi ngày càng cao của công tác thăm dò dầu khí, ngày nay các kết quả thăm dò địa chấn còn cho phép giải quyết các nhiệm vụ về nghiên cứu

đặc điểm địa tầng, đặc điểm và phân bố tướng môi trường trầm tích, dự báo đặc điểm thành phần vật chất của tầng chứa

2.1.2 Nâng cao hiệu quả minh giải địa chấn ở vùng biển nước sâu

Quá trình lắng đọng vật liệu trầm tích cùng với sự tác động của các yếu tố địa chất khác nhau, trải qua hàng triệu năm đã hình thành nên các lớp trầm tích trong một khu vực nhất định với một trật tự xác định từ dưới lên trên, mà qua minh giải tài liệu địa chấn cho thấy rõ bức tranh toàn cảnh về các lớp trầm tích này dưới dạng trường sóng phản xạ địa chấn biểu hiện qua các mặt cắt thời gian thu được từ tài liệu thực địa và đã qua công nghệ xử lý

Đối với khu vực nghiên cứu thuộc bể Tư Chính - Vũng Mây chủ yếu tài liệu địa chấn 2D, ít giếng khoan và là khu vực nước sâu, việc minh giải địa chấn được thực hiện theo các bước sau:

2.1.2.1 Minh giải đặc điểm cấu trúc

Quá trình minh giải đặc điểm cấu trúc gồm các bước sau:

- Chính xác hóa các mặt ranh giới địa tầng dựa trên cơ sở minh giải các mặt bất chỉnh hợp địa chấn

- Xác định các yếu tố cấu kiến tạo và địa động lực (đứt gãy, sụt lún, núi lửa )

- Xây dựng các bản đồ cấu tạo và bản đồ đẳng dày

- Liên kết địa tầng từ tài liệu địa chấn với các tài liệu địa chất, địa vật lý khác

2.1.2.2 Minh giải tướng địa chấn

Để nghiên cứu đặc điểm tướng và môi trường trầm tích cho bể Tư Chính - Vũng Mây, nghiên cứu sinh đã nghiên cứu, phân tích tổng hợp mối quan hệ giữa đặc trưng trường sóng địa chấn để phân tích tướng địa chấn liên quan đến đặc trưng cũng như tướng trầm tích đã được áp dụng cho các khu vực nước sâu xa bờ ở trên thế giới Kết quả đưa ra