Bài viết nghiên cứu tính chất hóa học của dầu thô, tính chất vật lý của dầu thô, khí thiên nhiên, đặc điểm dầu thô ở Việt Nam, đặc điểm condensat. Để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu mời các bạn cùng tham khảo bài viết.
128 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHAT — _— - i I — DẦU KHÍ Các mục từ: Dầu thơ khí tự nhiên; Bồn trầm tích dầu khí; Kiến tạo bồn trầm tích dầu khí Việt Nam; Hệ thống dầu khí; Tập hợp triển vọng dầu khí (play); Tài ngun dầu khí; Tìm kiếm thàm dò dầu khí; Phát triển mò khai thác dầu khí; Cơng nghệ mỏ Dầu thơ khí thiên nhiên Nguyền Trọng Tín Hội Dâu khí Việt Nam Hồng Đình Tiến Hội Dầu khí Việt Nam Giới thiệu D ầu khí sản phấm q trình biến đổi vật châ't hùn (VCHC) bị chôn vùi, lắng đ ọn g trình hình thành phát triển m ột bổn trầm tích tác đ ộn g nhiều yếu tố, nhiệt độ thời gian yếu tố quan trọng VCHC dạng phân tán hay tập trung, lắng đọng chôn v ù i với vật liệu trẩm tích Trong điểu kiện lòng đâ't, tác dụng nhiệt độ, VCHC chuyến hóa thành dầu khí theo sơ đổ Tissot Espitalie : Dầu m ỏ A + Khí thiên nhiên + CƠ + H 2O + Cặn carbon Kerogen —> Bitum —► + Dấu m ỏ B + Khí thiên nhiên + CO + H 2O + Cặn carbon Dầu lộ thiên phát từ thòi xa xưa thành p h ố N talan vù n g ngồi Kavkas Iran d ùn g đ ế đốt lửa N ăm 1856 Bắc Mỹ dầu d ùng làm n guyên liệu y học c h ế biến thành dầu hỏa trở thành m ột đôi tượng văn hóa dân gian "ngọn lửa vĩnh cửu" G iếng khoan dầu đẩu tiên có chiều sâu 20m khoan Oilcreek gần thành p h ố Pennsylvania, Bắc Mỹ Edvvard Drak thực vào năm 1859, từ năm 1900 gọi "th ếk ỷ dầu hỏa" Trong Địa chất dâu khí, hai thuật n gữ bân b ể (tiếng Anh - basin; tiếng Pháp - bassin) đư ợc d ù n g với nội hàm k hông trùng Bân d ùn g nói v ể khơng gian tích đ ọn g vật liệu trầm tích - bổn trầm tích Bê’được d ùn g nói vê vù ng m ỏ dầu khí khai thác, tương tự nói v ể bổn than Q uảng N inh Dầu thơ Tính chất hóa học Thành phẩn hóa học dầu lần đẩu tiên nhà hóa học Sachure xác định vào năm 1817 với n guyên tố c chiêm 87,21% H chiếm 12,79% V ề sau với thiết bị xác hơn, nhà khoa học khẳng định thành phần hóa học dẩu khí đặc trưng ngồi ngun tơ' có oxy, lun huỳnh, nitro (nitrogen) [Bảng 1] Đa SỐ dầu thô tạo nên nhữ ng hỗn hợp râ't phức tạp hydrocarbon lỏng, châ't có thê chứa nhữ ng hydrocarbon khí rắn dạng d u n g dịch với kiến trúc trọng lư ợng phân tử có trị s ố râ't cao Bảng Thành phần hóa học dầu khí đặc trưng (% khối lượng) Các nguyên tố Dầu th A s p h a lt Khí tự nhiên Carbon 82,2 - 87,3 -8 -8 Hydro 1 ,7 -1 ,7 ,5 - 1,1 ,0 - Lưu huỳnh 0,3 - 5,5 ,0 - ,0 Dấu vết - 0,2 Nitrogen 0,1 -1 ,5 -2 ,0 ,0 - Oxy 0,1 -4 ,5 - - Phân tử cấu thành hydrocarbon hoàn toàn n hữ ng n gu yên tử carbon hydro D ạng hydrocarbon đơn giản nhât khí methan-CH4 điểu kiện via có d ạng hydrocarbon đặc trưng đư ợc nêu bảng Các hydrocarbon đư ợc chia làm loại hydrocarbon no hydrocarbon không no Hydrocarbon no hydrocarbon naften gom hỵdrocarbon parafin - H ydrocarbon paraíin khơng có m ạch vòng, cơng thức ch u ng CnH2n+2, dạng khí đ ối với trị SỐ n tử đến dạng chất lỏng trị số n từ đến 16 dạng chât rắn trị s ố n từ 17 đến 70 N ếu dầu thô chứa 70% hydrocarbon thường gọi dầu parafin (dầu nặng) - H ydrocarbon naphten, có m ạch vòn g, với cơng thức chung C.nH2 n, dạng khí đối v i trị s ố n từ đến 4, d ạng c h lỏng đ ối với trị s ố n thường gặp tử đ ến N ếu dầu thơ chứa 75% hydrocarbon thư ờng gọi dầu naphten Trong trường hợp dầu thơ chứa nhóm hydrocarbon thường đư ợc gọi dầu naphtenparattn dầu hỗn hợp DẦU KHÍ 129 Hydrocarbon khơng no gâm hydrocarboti thơm hydrocarbon khơng mạch vòng phát loại khí hydrocarbon (HC) Khí sinh hóa khí hòa tan dầu - H ydrocarbon thơm hay benzen, có mạch vòn g có cơng thức chung CnH2n-6 T hơng thường dâu thơ chi gặp nhóm hydrocarbon thơm tỉ lệ nhỏ (dưới 10%) Loại khí sinh hóa gặp tầng nông (Pliocen Đ ệ Tứ, m ột phẩn nhò M iocen trên) điểu kiện nhiệt độ thâp tác dụng phân hủy vi khuân Tuy nhiên, hàm lượng khí nhỏ lại bị phân tán nước vỉa Vì vậy, chúng khơng tích lủy thành nhừ ng tích tụ lớn, thường gây n guy hiểm trình khoan - Hydrocarbon khơng m ạch vòn g thường đặc trưng olin có m ột liên kết carbon kép Hydrocarbon dạng rắn thường gặp asphalten, nhựa nguồn gốc từ c h ấ t hừu nguyên thủy sản phẩm cracking dầu thô N ếu dầu thô chứa châ't thường gọi dấu asphalt N goài thành phẩn thơng thường, dầu khí có thê chứa m ột sô' hợp chất khác với sô' lượng nhò hợp châ't oxy, nitro, sulfur, kim loại Bảng Thành phần hydrocarbon đặc trưng vỉa ( % khối lượng) Khí khơ Khí áp suất cao Methan 0,91 Ethan 0,05 Propan Dầu áp suất cao Dầu áp suất thap 0,72 0,56 0,14 0,08 0,06 0,08 0,03 0,05 0,06 0,08 Butan 0,01 0,04 0,05 0,08 Pentan Vết 0,02 0,04 0,05 Hexan Vết 0,02 0,03 0,05 Heptan - 0,07 0,20 0,53 Hydrocarbon Tính chất vật lý Loại khí sinh n hiệt xúc tác cù n g với dầu d en sat quan sát thây tầng sâu từ M iocen hạ, đặc biệt O ligocen tầng sâu D o vật châ't h ữ u có ưu th ế sinh dẩu nên khí đ ây phẩn lớn kèm với dầu tạo nên tỷ lệ khí hồ tan dầu từ 40 m khí đ ến 200m k hí/m dẩu Lượng khí sinh n hiều trầm tích O ligocen thư ợng, đơi đạt tới 400-500 m k h í/m dẩu kèm với đới có dị thư ờn g áp suât cao đới sinh khí condensat, đ n g nhiên lư ợn g khí HC lỏ n g n hẹ đư ợc sinh bô su n g cho tích tụ dầu nằm gần kề, trực tiếp tăng khả bão hòa khí vào dầu giảm tỷ trọng chúng Trong vìa khí tự nư ớc có khí hòa tan gần tới vỉa chứa dầu tỷ SỐ iCVnCí, iCs/nCs EC2+ tăng n gư ợc lại tỷ s ố CH 4/LC2 giảm Trong vỉa chứa nước khí tự tý s ố C H 4/E C 2* tăng cao nhiều so với vỉa dầu, n gư ợc lại LC + giảm , via dầu lư ợng LC 2+ tăng đ kể Thành phần khí hòa tan dầu via nước đ ọc the Bảng Tý trọng trọng lư ợng riêng dầu thô thường nhỏ ti trọng nước, thay đối trung Bảng Thành phần khí hòa tan dầu bình 0,8 0,95 N gư i M ỹ biểu ti trọng Chì ch4 đ ộ API M ối quan hệ thang đo tỉ trọng: tiêu % mol Khí nặng c 2‘ % mol c h j c 2♦ O4/ 11O4 % mol \C 3lnC Đ ộ API = 141,5 -131,5 tỳ trọng Đ ộ nhớt dấu thô phụ thuộc nhiều vào lượng khí hòa tan nhiệt độ N ó giảm với tượng tăng nhiệt độ tăng lượng khí hòa tan dầu Đ ộ nhớt biểu thị centipoise (cPo) Tuổi địa N1 E3 E3 +MZ Tính bay khả dầu thơ có th ể bị bốc m ột phần nhiều hay tủy thuộc vào loại dầu Đ ộ hòa tan khả dầu thơ có thê tự hòa tan khí khơ bị nén đ iểu kiện nhiệt đ ộ áp suât nhât định T hế tích dẩu thơ phụ thuộc vào lượng khí hòa tan dầu tác d ụ n g tăng áp suâ't, làm tăng thể tích chất lỏn g đạt tới áp suât bão hòa (điếm bọt), n hư n g sau th ế tích giảm cho dù áp suât tăng Khí thiên nhiên Khí thiên nhiên gồm khí hydrocarbon (HC) khí khơng HC (CƠ 2, N , H e, Ar, H S) C ho đến Thành phần hòa tan dầu chất -6 3 -3 -6 -2 67 - 67,3 32,1 -32,4 1,5-1,7 ,1 - ,6 2,07 - 2,08 0,38 - 0,40 0,28-0,38 0,56-0,61 0,80 - 0,82 0,57 - 0,61 0,65-0,73 Thành phần hòa tan nước vỉa N1 83-91,2 6-16 5-13,4 0,37 - 0,44 ,5 - , E3 8 -8 12-14,5 5,94 - 6,02 ,5 - , 0,58 - 0,62 E3 +MZ -8 14-18,2 4,5 -5,9 0,8 - 0,83 0,55 - 0,67 Khí CO thường gặp khí đ hành, khí condensat với hàm lư ợng nhỏ thường đạt 0,67 - 2,19% m ột s ố câu tạo có liên quan tới tái hoạt đ ộng m agm a - hàm lượng khí CO , có thê tăng tới 6-7% song rât (câu tạo Bà Đ en, cánh tây câu tạo Rổng, v v ) Trong phạm vi bổn C ửu Long trẩm tích M iocen hạ O ligocen khơng có via carbonat; vậy, khơng có sờ sinh khí CO từ đá carbonat 130 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT Khí N gặp, thường với giá trị râ't nhỏ 0,48 - 2,31%- Đặc biệt vỉa sâu khơng gặp chúng Khí H e gặp m ột s ố vỉa với hàm lượng rât thấp, từ v ết đến 0,022 - 0,17% Khí Ar gặp, từ vết tới 0,027 - 0,086% Hai loại khí He, Ar khí CO có mặt m ột sô m ỏ m ặc dù hàm lượng thâp cho thấy nơi chúng có liên quan tới đứt gãy sâu hay d o tái hoạt đ ộng yếu m agm a hậu núi lửa Khí sulíurhydro (H S) có mặt m ột s ố m ỏ, đ ộc hại cho sức khỏe người, đ thời gây tượng ăn m òn đ ờng ống, thiết bị gây n guy hiểm đến m ôi trường N gồi q trình c h ế biến đòi hòi phải sử d ụn g cơng nghệ đặc biệt đê tách chúng khỏi dầu khí Đặc điểm dầu thô Việt Nam Dầu thô Trong phạm v i bổn Cửu Long loại phơ biến dầu parin với hàm lượng từ 18% đến 25,3% hàm lượng lưu huỳnh râ't thâp (0,02 - 0,15%) - thuộc loại dầu Trong vỉa dấu M iocen O ligocen thượng thường thây hàm lượng nhựa tăng cao (11 -13,4%), asphalten cao (1,29 - 2,62%) Tỷ trọng thuộc loại trung bình nặng Y = 0,86 - 0,92 g/cm Trong via dầu O ligocen hạ m ón g - nhựa thường (6,5 - 8,6%) asphalten hon (0,65 - 1,28%), tỷ trọng thường nhỏ - thuộc loại dẩu nhẹ (y = 0,82 - 0,83 g/cm 3) Trong via dầu M iocen hạ, O ligocen thượng, hàm lượng lưu huỳn h thâp, son g cao so với vía dầu O ligocen hạ m óng N g ợ c lại, tỷ s ố HC no/H C thơm lại thâp, đạt 7,36 - 8,53, tầng tỷ lệ đạt 10,12 - 14,10 [Bảng 4] H àm lư ợn g vi n g u y ên tó (V, N i) dầu rât thâp - V = 0,08 3,55 ppm , N i = 2,5 - 3,6ppm , đạt 26,96ppm [ppm = phần triệu - parts per m illion] Các giá trị lớn thường gặp dầu đư ợc sinh m ức đ ộ biến chất thấp VCHC Các đặc đ iếm nêu cho thây phần lớn VCHC sinh dầu đư ợc trầm đ ọn g vù ng cửa sông, chuyển tiếp (nước lợ) có xen vật liệu than paralit, vù n g biển nơng (biển mở) k hơng có VCHC đá carbonat Kết xác định vị carbon dầu Bạch H ô thực Phòng thí nghiệm khác VVarden p.c (Anh Quốc, 1989); Viện Tatnipineít (1992) Trường Đại học Dẩu khí Gubkin (1990; 1994) cho thây giá trị ò 13c dao đ ộng khoảng từ 25 đến 31,50% N h giá trị đ vị dầu, thành phẩn nhóm chúng chửng tỏ dầu m ỏ Bạch H tồn bổn Cửu Long có giá trị tưong tự, phù hợp với VCHC có nguồn gốc vi khuẩn, rong tảo, cỏ biến m ột phẩn nhỏ thực Bảng Các tiêu lý hóa địa hóa kerogen dầu thơ bồn dầu Cửu Long T ro n g ke ro g e n T ro n g dầu L oại tu ổ i C ondensat N/ E32 E3 N 11 E3 E + Mz HC satM % 52,0 70,1 80,2 -8 -8 78 - 90,2 -9 HC arom., % 6,0 7,1 7.5 -8 -8 ,7 - ,8 -5 Wax, % - - - -2 1 -1 -2 ,3 - Tỷ trọng, g/cm - - - 0,84 - 0,92 0,84 - 0,86 0,82 - 0,83 0,75 - 0,82 Lưu huỳnh, % - - - 0,1 -0 ,1 ,0 -0 ,1 ,0 -0 ,1 - Nhựa, % 36,2 20,5 10,7 -1 ,4 1 ,0 -1 ,0 ,5 - ,6 0,25 - 0,68 Asphalten, % -8 ,7 2,13 1,6 ,2 -2 ,6 1,1 - ,3 ,6 -1 ,2 ,0 -0 ,1 ,2 - ,9 ,7 -1 ,5 ,2 -1 ,8 - - ,9 -9 ,3 306 - 334 3 -3 -7 6 -9 3 -5 4 -5 80 - 235 -9 -4 41 -1 -3 -8 -9 88 - 223,3 3 -1 0,72 - 6,8 ,5 -7 ,0 -1 ,5 - 105,0 30 - 105 -1 -5 ,5 - ,9 -2 ,5 -3 ,0 ,4 -1 ,2 ,6 -1 1 -1 ,1 - 10,7 48,05 46,3 22,10 19,27 24,21 21 46,10 C28, % 22,4 28,74 46,6 48,61 47,21 45 16,43 C29, % 39,55 35,96 31,3 32,12 28,58 34 37,47 B1=8p(H)driman C30 hopan M4 S8 H11=25tricyclic C30 hopan H15=Oleana C30 hopan C27, % H6 ,1 -0 ,3 0,25 - 0,84 - 1,1 0,4 - 0,6 0,45 - 0,65 ,6 -1 ,1 0,64 - 0,67 MPI-1 0,32 - 0,46 0,35 - 0,76 0,71 -0 ,8 0,45 - 0,58 0,48 - 0,68 ,7 -1 ,2 ,8 -1 ,1 Pr/Ph ,5 -6 ,6 ,7 -3 ,7 2,1 -2 ,3 ,6 -2 ,1 ,9 -2 ,2 ,7 -2 ,3 ,0 -2 ,1 DẦU KHÍ vặt cạn N ói chung, via dầu bổn Cửu Long tích tụ vói áp suất bão hòa thuộc loại trung bình đạt tử 16 đến 24 MPa, râ't đạt 29,0 - 30,0 MPa Hàm lượng khí thường từ 40m đến 200m3, đạt tói 300m 7m dầu cao H ệ s ố nén thường đạt 1,8-2,6 E-6/MPa 131 Tài liệu tham khảo Barry Kaiz, 1994 Petroleum Source Rock: 407-621 Bailey N.J.L., Evans C.R., and C.VV.D.Milner, 1974 Applying Petroleum Geochemistry to Search for oil: Examples from VVestem Canada Basin.A.A P.G Bulletin 58: 2284-2294 HVNT, J.M., 1979 Petroeleum Geochemistry and Geology Đặc điểm condensat W.H.Freematiand Company 617 pgs San Francisco CA Tissot B.p &Weete D.H, 1978 Petroleum Formation and Các vỉa condensat gặp m ỏ Rồng, Rạng Đ ông, Sư Tử Trắng có tỳ trọng thấp 0,76-0,82 g/cm Trong đ ó có m ột s ố vỉa bao gổm phân đoạn nhẹ dầu đ ôn g bắc m ỏ Rồng Lượng HC bão hòa chiếm phẩn lớn (95 - 98%), lượng nhựa râ't nhỏ (< 0,68%) asphalten T ất nhỏ (< 0,3%)- Chi s ố alkanes đạt cao nhât (81 - 85%), son g hệ s ố biến chât chúng H = Ts/(Ts+Tm) đạt m ức trung bình (0,64 - 0,68), M P I-lchỉ đạt 0,86 -1,10 Occurrence Springer-Verlay : 8: 147 - 170 Berlin, Heidelberg, NevvYork VVaples D., 1981 Organic Geochemistry for Exploration Geologist Burgess Publishing Company 151 pgs Minneapolis H ồng Đình Tiến, N guyễn Thúy Quỳnh, 2003 Đặc điếm địa hóa bồn trầm tích thềm lục địa Việt Nam Tạp chí Dẩu Khí Sơ' 7: -17 Bồn trầm tích dầu khí N gơ Thường San Hội Dầu khí Việt Nam Nguyễn Trọng Tín Hội Dầu khí Việt Nam Giới thiệu Bổn trầm tích dầu khí m ột bồn trầm tích có đ ầy đủ y ếu tố h ệ thốn g dầu khí n hư đá sinh, đá chứa, đá chắn, bẫy, di cư bảo tồn dầu khí; phát h iện tích tụ dầu khí q trình triển khai g tác thăm d ò địa vật lý k hoan (xem thêm mục từ "Hệ thống dâu khí") N g h iên cứu v ể bổn trầm tích dầu khí đ ợ c bắt đ ẩu từ n h ữ n g năm 50 phát triển m ạnh vào n h n g năm 80 th ế kỷ trước, gắn liền vớ i b ùn g n ổ côn g n g h ệ khảo sát địa vật lý, khoan, xử lý m inh giải tài liệu, p hân tích m ẫu loại Ớ V iệt N am , bổn trầm tích dầu khí thư ờn g có g ió i hạn đ n g đ ẳn g d ày trầm tích lớn l.OOOm Phân loại bồn trầm tích dầu khí Bổn trầm tích dầu khí phân loại phân loại bổn trầm tích nói chung, có b ổ su ng thêm chi tiêu v ể đặc trưng dầu khí [Bảng 1] Từ trước tới n ay có nhiều kiểu phân loại bổn trầm tích phân loại sở c h ế đ ộ kiến tạo K ingston (năm 1983), A llen (năm 1990) phân loại dựa quan điếm kiến tạo m ảng Bally S nelson (năm 1980), D ickinson (năm 1974), phân loại dựa vào hình thái lấp đẩy trầm tích K lem m e (năm 1980) Trong đó, phân loại K ingston A llen ứ n g d ụ n g rộng rãi Phân loại dựa n gu yên tắc phân chia kiểu thạch quyển, m ối tương tác chuyển đ ộn g m ảng vị trí bổn mảng Từ phân loại nêu trên, tủy thuộc vào triển vọn g tiềm dầu khí - m ức đ ộ thăm dò, nghiên cứu, trữ lượng, lư ợng dầu khí khai thác, hiệu kinh tế, v v bổn trầm tích dầu khí phân loại - bồn chưa trưởng thành, bổn trưởng thành bổn trưởng thành Bổn chưa trưởng thành bổn trầm tích m ói bắt đ ầu triển khai g tác tìm kiếm thăm d ò dầu khí n h n g đ ợc d ự báo có triển v ọ n g d ầu khí sở đ ôi sánh tương quan địa chất với bổn dầu khí lân cận Bổn trường thành bổn có m ỏ dầu khí khai thác, đ thời tiếp tục triển khai hoạt đ ộn g thăm dò Bổn trưởng thành bổn có n hiều m ỏ dầu khí khai thác cạn kiệt, hủy đ ang giai đoạn cuôi tận khai thác ... th ế tích giảm cho dù áp suât tăng Khí thiên nhiên Khí thiên nhiên gồm khí hydrocarbon (HC) khí khơng HC (CƠ 2, N , H e, Ar, H S) C ho đến Thành phần hòa tan dầu chất -6 3 -3 -6 -2 67 - 67,3 32,1... địa Việt Nam Tạp chí Dẩu Khí Sơ' 7: -17 Bồn trầm tích dầu khí N gơ Thường San Hội Dầu khí Việt Nam Nguyễn Trọng Tín Hội Dầu khí Việt Nam Giới thiệu Bổn trầm tích dầu khí m ột bồn trầm tích có... khỏi dầu khí Đặc điểm dầu thô Việt Nam Dầu thô Trong phạm v i bổn Cửu Long loại phơ biến dầu parin với hàm lượng từ 18% đến 25,3% hàm lượng lưu huỳnh râ't thâp (0,02 - 0,15%) - thuộc loại dầu