Đá Carbonate được coi là đối tượng chứa tiềm năng trong bể Phú Khánh, minh chứng bởi phát hiện dầu khí trong Carbonate tuổi Miocene tại giếng khoan 124-CMT-1X. Mạng Neuron nhân tạo (ANN) áp dụng hiệu quả trong điều kiện số lượng giếng khoan hạn chế của bể Phú Khánh, thông qua việc tích hợp các kết quả phân tích tài liệu địa chấn, địa vật lý giếng khoan và phân tích mẫu để đưa ra dự báo về phân bố và chất lượng đá chứa tiềm năng trong bể. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đá chứa tiềm năng trong bể Phú Khánh chủ yếu là Carbonate dạng thềm và lở tích phát triển tập trung trên các khu vực đới nâng Tri Tôn, ven thềm Đà Nẵng và thềm Phan Rang, có chất lượng chứa từ khá đến tốt, với độ rỗng thay đổi từ 10 - 30% và chiều dày thay đổi từ 50 - 100m.
PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2019, trang 25 - 31 ISSN-0866-854X SỬ DỤNG MẠNG NEURON NHÂN TẠO (ANN) ĐỂ DỰ BÁO ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ VÀ CHẤT LƯỢNG ĐÁ CHỨA CARBONATE MIOCENE BỂ TRẦM TÍCH PHÚ KHÁNH Nguyễn Thu Huyền1, Tống Duy Cương1, Trịnh Xuân Cường1, Nguyễn Trung Hiếu1 Phạm Thị Hồng1, Nguyễn Thị Minh Hồng2, Lê Hải An3, Hồng Anh Tuấn4 Viện Dầu khí Việt Nam Đại học Mỏ - Địa chất Bộ Giáo dục Đào tạo Tập đồn Dầu khí Việt Nam Email: huyennt@vpi.pvn.vn Tóm tắt Đá carbonate coi đối tượng chứa tiềm bể Phú Khánh, minh chứng phát dầu khí carbonate tuổi Miocene giếng khoan 124-CMT-1X Mạng neuron nhân tạo (ANN) áp dụng hiệu điều kiện số lượng giếng khoan hạn chế bể Phú Khánh, thông qua việc tích hợp kết phân tích tài liệu địa chấn, địa vật lý giếng khoan phân tích mẫu để đưa dự báo phân bố chất lượng đá chứa tiềm bể Kết nghiên cứu cho thấy, đá chứa tiềm bể Phú Khánh chủ yếu carbonate dạng thềm lở tích phát triển tập trung khu vực đới nâng Tri Tôn, ven thềm Đà Nẵng thềm Phan Rang, có chất lượng chứa từ đến tốt, với độ rỗng thay đổi từ 10 30% chiều dày thay đổi từ 50 - 100m Từ khóa: Carbonate, mạng neuron nhân tạo, thuộc tính địa chấn, địa vật lý giếng khoan, bể Phú Khánh Giới thiệu Phương pháp địa thống kê trước thường sử dụng để xác định phân bố đá chứa, song có hiệu khu vực có nhiều giếng khoan Với khu vực có giếng khoan, ANN - mạng lưới thần kinh nhân tạo gồm neuron nhân tạo kết nối với nhau, liên kết loại thuộc tính địa chấn xác định đối tượng chứa, đặc trưng đường cong địa vật lý giếng khoan liên quan tới tướng trầm tích để tính tốn đưa mơ hình dự báo tầng chứa [1 - 4] Ở Việt Nam, cơng tác tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí thềm lục địa tập trung chủ yếu vào đối tượng trầm tích vụn tuổi Oligocene, Miocene đá móng trước Đệ Tam Đá chứa carbonate đối tượng có tiềm dầu khí lớn bể Nam Cơn Sơn, Tư Chính - Vũng Mây Phú Khánh [5 - 8] Ngày nhận bài: 26/11/2018 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 26/11/2018 - 6/3/2019 Ngày báo duyệt đăng: 8/5/2019 Bể trầm tích Phú Khánh tiếp giáp vùng bờ biển miền Trung Việt Nam, kéo dài từ Quảng Ngãi đến Phan Thiết, vùng nước sâu nên mức độ nghiên cứu tìm kiếm, thăm dò dầu khí hạn chế với số lượng giếng khoan (giếng khoan thăm dò: 123-TH-1X, 124-HT1X, 124-CMT-1X, 127-NT-1X) Dầu khí phát đá chứa carbonate tuổi Miocene giếng khoan 124-CMT-1X Đá carbonate coi đối tượng có khả chứa quan tâm bể Phú Khánh [3 - 8] Tuy nhiên, hạn chế tài liệu địa chấn, địa chất, địa vật lý giếng khoan mẫu lõi nên đến chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu chi tiết đặc điểm, chất lượng, tính chất thấm chứa đá carbonate bể Phú Khánh Do vậy, công tác nghiên cứu đối tượng đá chứa carbonate Việt Nam nói chung bể Phú Khánh nói riêng thực cần thiết Đặc biệt, việc sử dụng ANN dự báo diện phân bố chất lượng tầng chứa carbonate bể Phú Khánh giúp nâng cao hiệu công tác tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí Việt Nam ANN mạng lưới thần kinh nhân tạo, mơ hình tính DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 25 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ tốn xây dựng tương tự cấu trúc mạng thần kinh sinh học Mạng lưới kết nối với nhau, xử lý thông tin cách sử dụng phương pháp liên kết để tính tốn (Hình 2) Hoạt động ANN gồm trình: - Quá trình nhận dạng: ANN nhận dạng thông tin đầu vào Trong nghiên cứu này, ANN xử lý thông tin từ thông số đầu vào: thuộc tính địa chấn, thơng số địa vật lý giếng khoan thạch học để nhận dạng dạng tướng carbonate; đặc điểm trường sóng địa chấn, thông số độ rỗng, độ thấm (từ mẫu lõi) đường cong địa vật lý giếng khoan (đường kính giếng khoan, gamma ray, đường điện trở suất, đường cong độ rỗng…) đặc trưng cho loại đá carbonate - Quá trình dự báo: ANN cung cấp đầu kết dự báo dạng đá carbonate khu vực có tài liệu địa chấn mà chưa khơng có tài liệu giếng khoan Bài báo xây dựng mơ hình trầm tích đá carbonate khu vực nghiên cứu dựa sở xác định môi trường thành tạo, nguồn gốc trình phát triển thành tạo carbonate; sử dụng ANN để dự báo tướng đá carbonate xác định phân bố chúng sở tích hợp tài liệu địa chất (mẫu lõi, mẫu bùn khoan, mẫu lát mỏng) tài liệu địa vật lý (địa vật lý giếng khoan thuộc tính địa chấn) Hình Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu tài liệu địa chấn sử dụng để dự báo phân bố đá carbonate Thuộc tính địa chấn Thơng số từ phân tích mẫu Phân bố chất lượng carbonate Địa vật lý giếng khoan: CALI, LLD, LLS, RHOB, NPHI, DT… Hình Sơ đồ mạng ANN 26 DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 PETROVIETNAM Đặc điểm phân bố chất lượng đá chứa carbonate Quá trình phát triển kiến tạo bể Phú Khánh tạo địa hình thuận lợi hình thành đá carbonate tuổi Miocene với dạng chính: Dạng thềm/khối xây phát triển địa lũy; dạng lở tích phát triển chủ yếu khu vực thềm Đà Nẵng Phan Rang hình thành mơi trường biển nơng [3 - 8] (Hình 4) Đá carbonate có đặc điểm vật lý thạch học, địa vật lý giếng khoan địa chấn đặc trưng, khác biệt so với loại đá trầm tích khác [9, 10] Trong khu vực bể Phú Khánh, đá chứa carbonate nhận dạng tài liệu địa chấn thông qua tướng địa chấn phản xạ song song, nằm ngang với độ liên tục tốt, biên độ từ trung bình đến lớn (rất đặc trưng cho trầm tích carbonate thềm) tướng gò đồi, hỗn độn (đặc trưng cho trầm tích carbonate dạng lở tích) [4, 5, 8] Dựa khác biệt này, ANN sử dụng để nhận dạng carbonate theo đặc điểm tướng địa chấn (các thuộc tính địa chấn) đặc điểm đường cong địa vật lý giếng khoan từ số giếng khoan bể Phú Khánh giếng khoan bể lân cận (Nam bể Sơng Hồng), tiếp tích hợp với kết phân tích mẫu nhằm dự báo phân bố tính chất đá carbonate (Hình 3, 4) Để phân loại tướng thuộc tính địa chấn xác định carbonate, ANN huấn luyện thuộc tính địa chấn Địa chấn 2D Phân tích tướng địa chấn Địa chấn địa tầng phân tập Antracking, Variance, Envelope, RAI, Chaos, Sweetness, Dominant Frequency Reflection Intensity, để nhận dạng loại tướng địa chấn khác nhau: tướng hỗn độn, tướng song song, tướng gò đồi, tướng hỗn hợp (gò đồi + hỗn độn) (Hình - 8) Các kết nghiên cứu từ tài liệu địa vật lý giếng khoan, thạch học cho biết đá carbonate thuộc khu vực nghiên cứu có chất lượng chứa từ trung bình tới tốt chịu tác động lớn trình biến đổi thứ sinh gồm: carbonate thềm carbonate talus So sánh thông tin độ rỗng - độ thấm từ tài liệu mẫu giếng khoan với tướng địa chấn thấy số mối liên hệ tướng địa chấn đá carbonate đặc trưng vật lý thạch học đá sau: Tướng hỗn độn: Mặt cắt địa chấn qua giếng khoan lân cận bể Phú Khánh (118-CVX-1X) cho thấy tập đá carbonate nhận biết theo tướng hỗn độn (Hình 5) Theo tài liệu phân tích mẫu địa vật lý giếng khoan, tập carbonate có độ rỗng, độ thấm cao: độ rỗng trung bình 0,3, độ thấm trung bình vài trăm milidarcy, chí có mẫu đạt đến hàng nghìn milidarcy Điều chứng tỏ đá chứa carbonate có chất lượng chứa tốt Bên cạnh đó, kết nghiên cứu đồng vị phóng xạ xi măng meteoric calcite (loại xi măng hình thành đới khí quyển) đá carbonate thuộc giếng nên khơng thể loại trừ có hoạt động karst đá carbonate khu vực giếng khoan 118-CVX-1X Địa vật lý giếng khoan Mẫu lõi, cuttings Xác định đặc tính thấm, chứa, bão hòa Phân tích thạch học xác định tướng đá Đo độ rỗng, độ thấm Xác định biến đổi thứ sinh Địa chấn 3D Phân tích thuộc tính địa chấn Phân tích phổ SpecDecomp Đo độ thấm điểm Mơi trường thành tạo Mơ hình phát triển Mạng neuron Đặc điểm tầng chứa Dự báo tướng đá Dự báo chất lượng tầng chứa (Lucia) Dự báo phân bố tướng đá Hình Sơ đồ qui trình nghiên cứu đá chứa carbonate sử dụng mạng ANN DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 27 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Chú giải Chú giải Carbonate thềm Carbonate talus Vắng mặt trầm tích Giếng khoan Carbonate thềm Carbonate talus Vắng mặt trầm tích Giếng khoan (a) (b) Hình Sơ đồ dự báo phân bố đá carbonate tuổi Miocene sớm - (a) tuổi Miocene - muộn (b) Hình Tướng hỗn độn thể mặt cắt địa chấn qua giếng khoan 118-CVX-1X 28 DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 Frequency PETROVIETNAM Hình Tướng song song biên độ thấp mặt cắt địa chấn qua giếng khoan 119-CH-1X Hình Tướng hỗn hợp thể mặt cắt địa chấn cắt qua giếng khoan 120-CS-1X Tướng song song: Biên độ thấp, tính liên tục kém, đơi chỗ hỗn độn quan sát thấy mặt cắt địa chấn cắt qua giếng khoan 119-CH-1X thuộc khu vực Nam bể Sông Hồng (Hình 6) Tài liệu địa vật lý giếng khoan phân tích mẫu cho thấy độ rỗng trung bình đạt 0,18, độ thấm biến thiên từ vài chục đến vài trăm milidarcy, loại carbonate có chất lượng chứa tốt Tướng hỗn hợp (gò đồi + hỗn độn): Có thể quan sát mặt cắt địa chấn qua giếng khoan 120-CS1X Thông tin từ giếng khoan cho thấy độ rỗng giếng khoan 120-CS-1X (Nam bể Sông Hồng) cao độ rỗng giếng 118-CVX-1X, trung bình độ rỗng đạt 0,2 (Hình 7) Tướng gò đồi: Có thể thấy mặt cắt địa chấn cắt DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 29 Frequency THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Độ rỗng (%) Hình Tướng gò đồi thể mặt cắt địa chấn cắt qua giếng khoan 123-TH-1X qua giếng khoan 123-TH-1X bể Phú Khánh (Hình 8) Tại đây, đá carbonate có chiều dày mỏng giếng theo tài liệu địa vật lý giếng khoan mẫu lõi cho thấy độ rỗng độ thấm biến thiên từ trung bình tới tốt, độ rỗng từ 0,1 - 0,3, độ thấm thấp (nhỏ 0,1mD) đến vài trăm milidarcy Kết cho thấy khu vực đá carbonate có tướng địa chấn hỗn hợp có chất lượng chứa tốt tướng song song, liên tục Kết phân tích tài liệu địa chấn, địa vật lý giếng khoan sử dụng ANN cho thấy đá chứa carbonate chịu ảnh hưởng mạnh trình biến đổi thứ sinh Sự có mặt xi măng meteoric làm giảm độ rỗng - độ thấm Đây dấu hiệu cho thấy có hoạt động karst đá carbonate, dự báo tiềm chứa đá carbonate tốt Ngồi ra, q trình hòa tan dolomite hóa yếu tố làm tăng độ rỗng độ thấm đá carbonate khu vực nghiên cứu Kết luận Bể Phú Khánh tồn dạng carbonate thềm lở tích, hình thành mơi trường biển nông, phát triển tập trung khu vực đới nâng Tri Tôn, ven thềm Đà Nẵng thềm Phan Rang với chiều dày thay đổi từ 50 - 100m 30 DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 Mơ hình ANN sử dụng tích hợp tài liệu địa chấn, giếng khoan, mẫu cho thấy chất lượng đá chứa carbonate vùng nghiên cứu từ trung bình đến tốt, độ rỗng thay đổi từ 10 - 30%, bị ảnh hưởng trình biến đổi thứ sinh xi măng hóa, hòa tan dolomite hóa, khu vực đá carbonate có tướng địa chấn hỗn hợp có chất lượng chứa tốt tướng song song, liên tục Tài liệu tham khảo Le Hai An, D.K.Potter Genetically focused neural nets for permeability prediction from wireline logs European Association of Geoscientists and Engineers (EAGE) 65th Conference & Exhibition, Stavanger, Norway - June, 2003 Lê Hải An Xác định phân tố thủy lực từ tài liệu địa vật lý giếng khoan sử dụng mạng neuron phục vụ đánh giá tầng chứa dầu khí Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 2006; 14: trang - Lê Hải An nnk Nghiên cứu đặc điểm trầm tích đánh giá chất lượng đá chứa cacbonat tuổi Miocene khu vực Phú Khánh 2016 Nguyễn Thu Huyền, Kazuo Nakayama, Hou Jianuong Xác định đặc trưng chứa bể trầm tích Phú Khánh, thềm lục địa Việt Nam mô Monte-Carlo hệ PETROVIETNAM thống thần kinh nhân tạo Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Khoa học công nghệ “30 năm Dầu khí Việt Nam: Cơ hội mới, thách thức mới” Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 2005; 1: trang 332 - 359 Nguyễn Anh Đức, Nguyễn Thu Huyền nnk Tiềm dầu khí bể trầm tích Phú Khánh Báo cáo tổng kết Dự án “Đánh giá tiềm dầu khí bể trầm tích thềm lục địa Việt Nam” Viện Dầu khí Việt Nam 2011 Michael B.W.Fyhn, Lars O.Boldreel, Lars H.Nielsen Geological development of the Central and South Vietnamese margin: Implications for the establishment of the South China Sea, Indochinese escape tectonics and Cenozoic volcanism Tectonophysics 2009; 478(3 - 4): p 184 - 214 Michael B.W.Fyhn, Lars O.Boldreel, Lars H Nielsen, Tran C.Giang, Le H.Nga, Nguyen T.M.Hong, Nguyen D.Nguyen, Ioannis Abatzis Carbonate platform growth and demise offshore Central Vietnam: Effects of Early Miocene transgression and subsequent onshore uplift Journal of Asian Earth Sciences 2013; 76: p 152 - 168 Nguyễn Thu Huyền, Nguyễn Mạnh Hùng, Nguyễn Trung Hiếu, Trần Ngọc Minh, Nguyễn Anh Đức, Hoàng Anh Tuấn Đặc điểm cấu trúc địa chất bể Phú Khánh theo tài liệu địa chấn cập nhật đến tháng 12/2010 Tạp chí Dầu khí 2011; 11: trang 26 - 34 Wayn M.Ahr Geology of carbonate reservoirs: The identification, description and characterization of hydrocarbon reservoirs in carbonate rocks Wiley Publisher 2008 10 Mahmood Akbar Badarinadh Vissapregada, Ali H.Alghamdi, David Allen Michael Herron, Andrew Carnegie Dhruba Dutta Jean-Rémy Olesen, R.D.Chourasiya, Dale Logan Dave Stief, Richard Netherwood, S.Dufy Russell, Kamlesh Saxena A snapshot of carbonate reservoir evaluation Oilfield Review 2000; 12(4): p 20 - 41 11 F.Jerry Lucia Carbonate reservoir characterization: An integrated approach Springer Publisher 2007 USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK TO PREDICT THE DISTRIBUTION AND QUALITY OF MIOCENE CARBONATE RESERVOIR IN PHU KHANH BASIN Nguyen Thu Huyen1, Tong Duy Cuong1, Trinh Xuan Cuong1, Nguyen Trung Hieu1 Pham Thi Hong1, Nguyen Thi Minh Hong2, Le Hai An3, Hoang Anh Tuan4 Vietnam Petroleum Institute Hanoi University of Mining and Geology Ministry of Education and Training Vietnam Oil and Gas Group Email: huyennt@vpi.pvn.vn Summary Carbonate is considered one of the potential reservoirs in the Phu Khanh basin, as evidenced by the discovery of hydrocarbon from Miocene carbonate reservoir at 124-CMT-1X well Artificial neural network (ANN) has been effectively applied in the condition of limited number of wells in the Phu Khanh basin through the integration of seismic data interpretations, well logs analysis and sample analysis to predict the distribution and quality of the potential reservoir Results of studies conducted show that potential reservoirs in the Phu Khanh basin are mainly carbonate platform and carbonate talus developed in the Tri Ton horst, Da Nang edge and Phan Rang platform, their quality varies from good to very good, with the porosity varying from 10% to 30% and the thickness from 50m to 100m Key words: Carbonate, ANN, seismic attribute, well log, Phu Khanh basin DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 31 ... chấn 3D Phân tích thuộc tính địa chấn Phân tích phổ SpecDecomp Đo độ thấm điểm Mơi trường thành tạo Mơ hình phát triển Mạng neuron Đặc điểm tầng chứa Dự báo tướng đá Dự báo chất lượng tầng chứa. .. cứu đặc điểm trầm tích đánh giá chất lượng đá chứa cacbonat tuổi Miocene khu vực Phú Khánh 2016 Nguyễn Thu Huyền, Kazuo Nakayama, Hou Jianuong Xác định đặc trưng chứa bể trầm tích Phú Khánh, thềm... chấn) đặc điểm đường cong địa vật lý giếng khoan từ số giếng khoan bể Phú Khánh giếng khoan bể lân cận (Nam bể Sơng Hồng), tiếp tích hợp với kết phân tích mẫu nhằm dự báo phân bố tính chất đá carbonate