Bài báo sử dụng kết quả phân tích địa hóa của giếng khoan CTT-2X và CTT-3X thuộc cấu tạo CTT để luận giải nguồn gốc hydrocarbon bằng các thông số địa hóa cũng như sự có mặt của các cấu tử như: regular steranes, hopanes, 4-methyl C30-steranes, bicyclic sesquiterpanes và 18α(H)-oleanane.
PETROVIETNAM TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số 11 - 2019, trang 21 - 28 ISSN-0866-854X NGHIÊN CỨU NGUỒN GỐC HYDROCARBON CẤU TẠO CTT, BỂ CỬU LONG Trần Thị Oanh1, Bùi Thị Ngân2, Nguyễn Thị Hải Hà1 Đại học Dầu khí Việt Nam Đại học Mỏ - Địa chất Email: oanhtran@pvu.edu.vn Tóm tắt Bài báo sử dụng kết phân tích địa hóa giếng khoan CTT-2X CTT-3X thuộc cấu tạo CTT để luận giải nguồn gốc hydrocarbon thơng số địa hóa có mặt cấu tử như: regular steranes, hopanes, 4-methyl C30-steranes, bicyclic sesquiterpanes 18α(H)-oleanane Kết nghiên cứu cho thấy đá mẹ sinh dầu khu vực cấu tạo CTT chứa chủ yếu kerogen loại I loại II, có nguồn gốc từ tảo nước ngọt, lắng đọng môi trường đầm hồ, ngồi có đóng góp lượng nhỏ vật liệu hữu có nguồn gốc từ thực vật bậc cao vi khuẩn Từ khóa: Nguồn gốc hydrocarbon, cấu tạo CTT, tảo nước ngọt, đầm hồ Giới thiệu Cấu tạo CTT, bể Cửu Long nằm phía Đơng cấu tạo Bạch Hổ cấu tạo Rồng, cách cảng Vũng Tàu khoảng 150 - 170km phía Đơng Nam Độ sâu mực nước biển dao động khoảng 10 - 80m Cấu tạo CTT phát năm 2014 giếng khoan CTT-2X sở nhận dòng dầu cơng nghiệp từ trầm tích Oligocene Trong giai đoạn 2015 - 2018, khoan giếng thăm dò - thẩm lượng CTT-3X, CTT-4X, CTT-5X, CTT-6X với kết thử vỉa nhận dòng dầu cơng nghiệp từ trầm tích Oligocene Miocene Tiềm dầu khí khu vực khẳng định có mặt đầy đủ yếu tố sinh, chứa, chắn, bẫy di cư hệ thống dầu khí hồn chỉnh [1] Theo kết phân tích thạch học, cổ sinh địa tầng kết phân tích địa vật lý giếng khoan giếng khoan khu vực nghiên cứu, địa tầng cấu tạo CTT gồm tầng đá móng trước Cenozoic lớp phủ trầm tích Cenozoic gồm phân vị địa tầng từ Paleogene Neogene - Đệ Tứ Trong khu vực nghiên cứu lân cận thuộc bể Cửu Long, đá sinh dầu trầm tích sét hạt mịn, tuổi Oligocene Miocene sớm, chiều dày đủ lớn Ngày nhận bài: 17/7/2019 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 19/7 - 19/9/2019 Ngày báo duyệt đăng: 30/9/2019 nằm miền lún chìm liên tục, ổn định, điều kiện vắng oxy đánh giá có tiềm sinh dầu tốt Tuy nhiên, đá mẹ tuổi Miocene có độ giàu vật chất hữu từ nghèo đến trung bình, tiềm sinh dầu khí Bài báo tập trung vào nghiên cứu nguồn gốc hydrocarbon đá mẹ Oligocene Cơ sở tài liệu phương pháp nghiên cứu Bài báo tổng hợp kết phân tích địa hóa giếng khoan CTT-2X, CTT-3X thuộc cấu tạo CTT, thực Trung tâm Phân tích Thí nghiệm (VPI-Labs) thuộc Viện Dầu khí Việt Nam năm 2014 2016 Các phương pháp địa hóa sử dụng gồm: nhiệt phân Rock-Eval, sắc ký khí (GC), sắc ký lỏng (LC) sắc ký khối phổ (GCMS) Số lượng mẫu sử dụng phân tích thể Bảng 2.1 Phương pháp nhiệt phân Rock-Eval Đây phương pháp sử dụng phổ biến nay, dựa khả tạo sản phẩm vật chất hữu mẫu đá trầm tích tiếp tục trưởng thành cách nung nóng mơi trường khí trơ theo chương trình nhiệt độ định sẵn Các tiêu thu từ phép phân tích cho phép đánh giá độ giàu vật chất hữu đá mẹ xác định sơ loại môi trường lắng đọng tiềm vật chất hữu DẦU KHÍ - SỐ 11/2019 21 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Bảng Bảng tổng hợp số lượng mẫu phân tích địa hóa giếng khoan cấu tạo CTT Số lượng mẫu phân tích LC, GC, GCMS Giếng khoan Độ sâu nghiên cứu (m) Nhiệt phân RE Mẫu dầu Mẫu chất chiết CTT-3X 2.990 - 4.320 100 28 CTT-2X 2.300 - 3.250 100 28 2.2 Phương pháp sắc ký lỏng (LC) 2.4 Sắc ký khối phổ (GC-MS) Bản chất phương pháp sắc ký lỏng tách thành phần nhóm bitum sau q trình chiết bitum Trong thành phần dầu cấu tạo gồm hydrocarbon no (saturate), hydrocarbon thơm (aromate), hợp phần nặng (nhựa resin asphalt) Sau chiết, thành phần tách riêng biệt để xác định thành phần, hàm lượng bitum dựa sở tính hòa tan hấp phụ có chọn lọc thành phần chất hấp phụ dung môi khác Kết tách bitum biểu diễn đồ thị hình tam giác để biểu thị cấu tử no, thơm, nặng, dùng để so sánh dầu thô với dầu thô, dầu thô với đá mẹ Phương pháp sắc ký khối phổ coi phương pháp chi tiết hữu hiệu việc liên kết dầu - đá mẹ, dầu - dầu Phương pháp dựa nguyên tắc cấu tử sau tách sắc ký khí ion hóa “bẻ gãy” thành phân mảnh có khối lượng định Hỗn hợp cấu tử ion hóa luân chuyển qua cột hấp phụ, chu trình diễn giai đoạn tương tự máy sắc ký khí, độ phổ biến cấu tử khuếch đại ghi lại dạng sắc đồ 2.3 Phương pháp sắc ký khí n-alkane C15+ Phương pháp thực sau chiết tách bitum, cấu tử nhẹ bay hết, lại cấu tử C15+ Đây phương pháp xác định thành phần hàm lượng cấu tử hydrocarbon no dựa khác biệt khối lượng riêng cấu tử nhờ máy sắc ký khí Nguyên tắc hoạt động dựa vào tượng động học cân pha Mẫu vận chuyển qua cột sắc ký môi trường khí trơ (He N2 tinh khiết) Bản chất phép phân tích dựa vào khả tương tác vật lý cấu tử hỗn hợp phân tích với chất hấp phụ cột sắc ký (pha tĩnh) pha động (khí mang) Mỗi cấu tử mẫu có lực với pha tính khác nhau, để chuyển dịch toàn hỗn hợp qua cột hấp phụ, mối cấu tử cần khoảng thời gian định có mức độ hấp phụ khác Quá trình chuyển dịch diễn liên tục pha tĩnh pha động, cấu tử phân vùng riêng biệt cột hấp phụ, cấu tử hỗn hợp giải hấp theo thời gian Detecto máy tự ghi gắn cuối cột sắc ký để ghi nhận hàm lượng cấu tử dạng sắc đồ Định dạng dải phân bố n-alkane sử dụng để đánh giá nguồn gốc, mức độ trưởng thành môi trường lắng đọng xác định nguồn gốc vật chất hữu 22 DẦU KHÍ - SỐ 11/2019 Có nhiều tiêu sinh vật khai thác từ số liệu khối phổ ký, tiêu có tác dụng riêng việc đánh giá liên kết, phản ánh một vài đặc điểm vật chất hữu ban đầu Theo nghiên cứu chuyên gia địa hóa, dấu hiệu sinh vật thường phong phú phân đoạn C19 - C40, đặc biệt khoảng C24 - C36 đối tượng để nghiên cứu dải hopane sterane Ví dụ C29 sterane trội tuyệt đối dải m/z 217 sterane vật chất hữu ban đầu có nguồn gốc lục địa, C27 sterane trội tuyệt đối dải m/z 217 sterane vật chất hữu ban đầu có nguồn gốc biển C28 sterane trội tuyệt đối dải m/z 217 sterane vật chất hữu ban đầu có nguồn gốc đầm lầy [2 - 5] Kết thảo luận Theo biểu đồ tương quan HI Tmax (Hình 1a) xây dựng từ kết phân tích nhiệt phân Rock-Eval cho thấy, vật chất hữu đá mẹ cấu tạo CTT chủ yếu kerogen hỗn hợp loại I/II, có khả sinh dầu tốt (Hình 1b), ngồi có lẫn kerogen loại III có nguồn gốc từ lục địa Chỉ số Pri/Phy từ kết phân tích sắc ký khí hydrocarbon no C15+ mẫu dầu giếng khoan CTT-2X CTT-3X cho thấy hợp phần Pristan có nồng độ trung bình, tỷ số Pri/ Phy dao động từ 2,04 - 2,6, phản ánh mẫu dầu giàu vật chất hữu có nguồn gốc từ tảo Trong đó, kết phân tích sắc ký khí mẫu chất chiết giếng khoan cho thấy tỷ số Pri/Phy dao động khoảng 1,92 - 3,05 Trên biểu đồ quan hệ Pri/nC17 1000 Rất tốt Tốt Loại I Nghèo 1000 Trung bình PETROVIETNAM Rất tốt 600 100 10 Tốt Tổng tiềm sinh (S1+ S2) mg/g HI (mgHC/gTOC) 800 Loại II 400 Trung bình Nghèo 200 Loại III 0,1 400 0,1 420 440 460 oC) CTT-3X 480 500 520 10 100 TOC (Wt%) CTT-2X CTT-3X CTT-2X (b) (a) Hình Biểu đồ quan hệ HI & Tmax (a) biểu đồ (S1 + S2) & TOC (b) thể tiềm sinh dầu vật chất hữu cấu tạo CTT Bảng Sự phân bố hợp chất regular sterane C27-C28-C29 mẫu chất chiết giếng khoan CTT-2X, CTT-3X Thông số Giếng khoan Độ sâu (m) S3_1 S3_2 S3_3 CTT-3X 3.200 - 4.050 30,55 - 45,89 9,76 - 26,93 31,6 - 55,35 CTT- 2X 2.620 - 3.360 13,56 - 65,27 13,53 - 37,98 17,1 - 49,77 Phy/nC18 (Hình 2) cho thấy mẫu chất chiết mẫu dầu chủ yếu phân bố khu vực thể môi trường đầm hồ VCHC hỗn hợp (vùng chuyển tiếp) VCHC nguồn gốc biển Đầm hồ VCHC lục địa 100 Kết phân tích sắc ký khối phổ GC-MS cho mẫu dầu mẫu chất chiết giếng khoan khu vực cấu tạo CTT cho thấy có chung nguồn gốc từ tảo, lắng đọng môi trường đầm hồ Kết luận dựa xuất hợp chất như: regular steranes, hopanes, 4-methyl C30-steranes, bicyclic sesquiterpanes 18α(H)oleanane Cụ thể: Pristane/nC17 10 Kết phân tích phân bố regular steranes C27-C28-C29 mẫu dầu mẫu chất chiết giếng khoan CTT-2X CTT-3X phân mảnh m/z 219 cho thấy nồng độ C27 sterane C29 sterane chiếm ưu hẳn so với C28 sterane (Bảng 2), chứng tỏ nguồn vật liệu hữu ban đầu có đóng góp phong phú từ tảo [3 - 5] 0,1 0,1 10 100 Phytane/nC18 CTT-3X_ mẫu chất chiết CTT-2X_ mẫu chất chiết CTT-2X_mẫu dầu CTT-3X_mẫu dầu Hình Biểu đồ Pri/nC17 & Phy/nC18 mẫu chất chiết mẫu dầu cấu tạo CTT Sự xuất cấu tử 4-methyl C30-sterane (S8) xác định phân mảnh m/z 217 m/z 231 (Hình 3) vật chất hữu ban đầu có nguồn gốc từ tảo Dinoflagellates (phát triển phong phú môi trường đầm hồ) [4, 6, 7] Theo kết phân tích GC-MS mẫu dầu giếng khoan cấu tử có nồng độ tương DẦU KHÍ - SỐ 11/2019 23 THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Phân bố 4-Methyl sterane Phân bố 4-Methyl sterane Hình Phân bố 4-methyl sterane xác định phân mảnh m/z 217 m/z 231 mẫu chất chiết (4.040m) mẫu dầu DST#1 (3.573 - 3.720m) giếng khoan CTT-3X 24 DẦU KHÍ - SỐ 11/2019 PETROVIETNAM đối cao (S8 = 118,79 - 355,93), mẫu chất chiết từ độ sâu 2.650 - 3.360m (CTT-2X) độ sâu 3.200 - 4.050m (CTT-3X) cho kết tương đồng (S8 = 39,74 - 778,12), ngoại trừ mẫu chất chiết độ sâu 3.430 - 3.440m giếng khoan CTT-3X (S8 = 11,43) cho thấy xuất cấu tử 4-methyl C30-sterane với nồng độ thấp, thể xuất vật liệu hữu có nguồn gốc từ lục địa 1,2 Chỉ số oleanane (OI) 1,0 0,8 Cửa sông tam giác châu 0,6 0,4 Đầm hồ 0,2 0,0 0,0 0,5 CTT -3X_dầu Tỷ số Ts/Tm CTT -3X_chiết CTT -2X_dầu 1,5 2,0 CTT -2X_chiết Hình Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ oleanane/C30 hopane Ts/Tm mẫu dầu chất chiết giếng khoan CTT-2X CTT-3X Kết phân tích cho thấy, xuất hợp chất hopanes từ C27 tới C35 có nguồn gốc từ vi khuẩn [4, 6, 7] mẫu dầu mẫu chất chiết giếng khoan CTT-2X dẫn đến nồng độ hopane lớn so với sterane (M4 = 88,38 - 96,87) Điều phản ánh môi trường lắng đọng vật chất hữu đầm hồ, cửa sơng Ngồi ra, phân bố dải hopane mở rộng (C31 - C35) phân mảnh m/z 191 mẫu chất chiết giếng khoan CTT-3X có giá trị H5-2 = vết - 40,53, phản ánh môi trường chôn vùi vật chất hữu nghèo oxy, điều hoàn toàn phù hợp với luận giải khác, đá mẹ lắng đọng môi trường đầm hồ Biểu đồ quan hệ oleanane/hopane Ts/Tm (Hình 4) cho thấy mẫu dầu chất chiết khu vực nghiên cứu phân bố vùng vật chất hữu đầm hồ Hợp chất 18α(H)-oleanane (O1) xác định phân mảnh m/z 191 xác định tỷ số oleanane/ C30 hopane (H15) Oleanane hoa hạt kín vật liệu sinh tuổi Cretaceous muộn tới tại, có nguồn gốc từ thực vật bậc cao [4, 5, 7] Các cấu tử phát mẫu dầu mẫu chất chiết giếng khoan CTT3X với nồng độ trung bình (Hình 6) Tuy nhiên mẫu nông (3.200 - 3.560m) giá trị H15 thấp (H15 = 1,89 - Tên giếng khoan: CTT-3X Loại mẫu: Dầu Tên mẫu: DST#4 Độ sâu: 2670-2675 Hình Phân bố hopane m/z 191, giếng khoan CTT-3X mẫu DST#4, độ sâu 2.670 - 2.675m DẦU KHÍ - SỐ 11/2019 25 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ 8,02) có xu hướng tăng cao xuống sâu (3.760 - 4.050m) H15 = 9,35 - 15,93, khác biệt mức độ trưởng thành nhiệt khác đá mẹ Tại giếng khoan CTT-2X nồng độ H15 mức trung bình (H15 = 1,57 - 14,59) Điều cho thấy ngồi đóng góp phong phú vật liệu ban đầu tảo có có mặt vật liệu hữu có nguồn gốc thực vật bậc cao Tên giếng khoan: CTT-2X Loại mẫu: Dầu Độ sâu: 2922.5 (Oligocene muộn) Tên giếng khoan: CTT-3X Loại mẫu: Dầu Độ sâu: DST#1(3573 - 3720m) (Oligocene muộn) Tên giếng khoan: KTNN-1X Loại mẫu: Dầu Độ sâu: DST#1(3500 - 3695m) (Oligocene) Tên giếng khoan: KTNN-2X Loại mẫu: Dầu Độ sâu: DST#1(3840m) (Oligocene) Hình Sắc ký khối hydrocarbon no C15+ biểu diễn mối tương quan dầu - dầu giếng khoan CTT-3X, CTT-2X, KTNN-1X KTNN-2X [8] 26 DẦU KHÍ - SỐ 11/2019 PETROVIETNAM Bảng Bảng tổng hợp giá trị B1, B2 mẫu dầu chất chiết giếng khoan CTT-2X, CTT-3X Giếng khoan CTT-3X CTT-2X TT Độ sâu (m) Tên mẫu 10 11 12 13 14 15 16 17 18 3.573 - 3.720 2.974 - 2.980 2.740 - 2.817 2.854 - 2.909 2.670 - 2.675 3.560 - 3.570 3.860 - 3.870 4.000 - 4.010 4.010 - 4.020 4.040 - 4.050 2.119 - 2.229 2.372 2.922,5 3.365 - 3.990 2.890 - 2.900 2.910 - 2.920 3.230 - 3.240 3.350 - 3.360 DST#1 DST#2 DST#3’ DST#3 DST#4 Mẫu dầu B1 4,20 27,15 23,45 25,29 24,15 4,04 18,91 25,91 27,53 CTT-2X - dầu C28 % CTT-2X - chất chiết KTNN-1X/2X - chất chiết KTNN-1X/KTNN-2X - dầu 100 DMM-1X/DMM-2X/DMM-3X - chất chiết DMM-1X/DMM-2X/DMM-3X - dầu 20 80 40 60 40 L ỤC ĐỊA BIỂN MỞ C ỬA SÔNG SV TRÔI NỔI 20 60 ĐẦM HỒ 80 TV BẬC CAO 100 100 C27 % 80 60 40 20 C29 % Hình Biểu đồ tam giác phân bố C27-C28-C29 sterane mẫu chất chiết mẫu dầu giếng khoan cấu tạo CTT giếng khoan cấu tạo lân cận [4] Kết phân tích thơng số dấu vết sinh vật có mặt hợp chất đặc trưng nhóm bicyclic sesquiterpanes với nồng độ tương đối thấp: drimane (B1 = 0,68 - 37,46) homodrimane (B2 = 0,65 - 24,20) (Bảng 3) Như vậy, dựa vào xuất drimane homodrimane kết luận ngồi nguồn đóng góp vật liệu hữu cho đá mẹ cấu tạo CTT tảo đầm hồ có đóng góp vật liệu có nguồn gốc thực vật bậc cao vi khuẩn B2 8,50 26,87 22,01 25,87 26,18 Mẫu chất chiết B1 B2 1,05 4,64 12,78 13,05 12,91 0,78 5,24 14,85 16,09 15,25 37,64 12,49 1,56 4,6 24,20 9,97 1,33 3,11 5,15 13,82 17,47 17,20 Xét tương quan dầu với dầu giếng khoan khu vực cấu tạo CTT với giếng khoan khu vực lân cận cho kết tương đồng Kết phân tích sắc ký khối phổ mẫu dầu DST#1 giếng khoan CTT-3X giống với mẫu dầu độ sâu 2.922,5m giếng khoan CTT-2X mẫu dầu giếng khoan KTNN-1X; KTNN-2X (Hình 6) Phân bố regular steranes C27-C28-C29 cho thấy nồng độ C27 sterane C29 sterane vượt trội hẳn so với C28 sterane, mẫu chất chiết mẫu dầu nằm chủ yếu khu vực đầm hồ, cửa sơng (Hình 7) Ngồi ra, có mặt cấu tử oleanane với nồng độ trung bình mẫu dầu tương tự nhau, kết luận vật chất hữu ban đầu giếng khoan có nguồn gốc từ tảo lắng đọng môi trường đầm hồ Kết luận Đá mẹ Oligocene cấu tạo CTT chứa chủ yếu kerogen loại I loại II cho tiềm sinh dầu tốt Nguồn cung cấp vật liệu cho cấu tạo CTT chủ yếu tảo nước ngọt, lắng đọng mơi trường đầm hồ, ngồi có lượng nhỏ vật liệu có nguồn gốc từ thực vật bậc cao vi khuẩn Kết phân tích tương quan mẫu dầu, mẫu chất chiết giếng khoan khu vực nghiên cứu giếng khoan lân cận cho thấy có tương đồng nguồn gốc vật liệu hữu ban đầu DẦU KHÍ - SỐ 11/2019 27 THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ Tài liệu tham khảo Lê Hải An nnk Tổng hợp tài liệu địa chất - địa vật lý xác hóa tiềm dầu khí sau khoan giếng khoan CTT-3X 2015 Hồng Đình Tiến Địa chất dầu khí phương pháp tìm kiếm thăm dò, theo dõi mỏ Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh 2009 Wen-Yen Huang, Warren G.Meischein Sterols as ecological indicators Geochimica et Consmochimica Acta 1979; 43(5): p 739 - 745 Kenneth E.Peters, J.Michael Moldowan The biomarker guide: Interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments Prentice hall, Englewood cliffs, NJ 1993 and triterpanes in petroleum geolog American Association of Petroleum Geologists Methods in Exploration Series 1991; Hồng Đình Tiến, Nguyễn Việt Kỳ Địa hóa dầu khí Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh 2012 K.E.Peters, C.C.Walters, J.M.Moldowan The biomarker guide Volume 2: Biomarkers and isotopes in petroleum exploration and earth history (2nd edition) Cambridge University Press 2005 VPI-Labs Báo cáo kết sơ phân tích địa hóa mẫu giếng khoan CTT-3X 2016 VPI-Labs Báo cáo kết sơ phân tích địa hóa mẫu giếng khoan CTT-2X 2014 D.W.Walples, T.Machihara Biomarkers for geologists: A practical guide to the application of steranes INVESTIGATING THE SOURCE OF HYDROCARBON IN CTT FIELD, CUU LONG BASIN, VIETNAM Tran Thi Oanh1, Bùi Thi Ngan2, Nguyen Thi Hai Ha1 Petrovietnam University Hanoi University of Mining and Geology Email: oanhtran@pvu.edu.vn Summary The article employed the geochemical data analysis of CTT-2X and CTT-3X wells in CTT structure to interpret the source of hydrocarbon on the basis of geochemical parameters as well as the presence of compounds such as: regular steranes, hopanes, 4-methyl C30-steranes, bicyclic sesquiterpanes and 18α(H)-oleanane Research results show that the source rocks in CTT structure area mainly consist of mixture of type I and II kerogen, sourced from freshwater algae and deposited in lacustrine environment Besides, there is a small contribution of organic material originated from higher-level plants and bacteria Key words: Hydrocarbon source, CTT structure, freshwater algae, lacustrine 28 DẦU KHÍ - SỐ 11/2019 ... đầu có nguồn gốc lục địa, C27 sterane trội tuyệt đối dải m/z 217 sterane vật chất hữu ban đầu có nguồn gốc biển C28 sterane trội tuyệt đối dải m/z 217 sterane vật chất hữu ban đầu có nguồn gốc đầm... chuyển tiếp) VCHC nguồn gốc biển Đầm hồ VCHC lục địa 100 Kết phân tích sắc ký khối phổ GC-MS cho mẫu dầu mẫu chất chiết giếng khoan khu vực cấu tạo CTT cho thấy có chung nguồn gốc từ tảo, lắng... hữu đá mẹ cấu tạo CTT chủ yếu kerogen hỗn hợp loại I/II, có khả sinh dầu tốt (Hình 1b), ngồi có lẫn kerogen loại III có nguồn gốc từ lục địa Chỉ số Pri/Phy từ kết phân tích sắc ký khí hydrocarbon