Nghiên cứu ứng dụng địa chấn trong tìm kiếm khí hydrat khu vực Tư Chính - Vũng Mây

Trong bài viết này, dựa vào việc phân tích những đặc điểm địa chấn của tầng chứa khí hydrat, nhóm tác giả đã tiến hành phân tích các mặt cắt địa chấn dầu khí để chỉ ra triển vọng khí hydrat tại vùng nước sâu Tư Chính - Vũng Mây, Việt Nam.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển; Tập 16, Số 1; 2016: 21-31 DOI: 10.15625/1859-3097/16/1/6782 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐỊA CHẤN TRONG TÌM KIẾM KHÍ HYDRAT KHU VỰC TƯ CHÍNH - VŨNG MÂY Phan Thiên Hương1*, Nguyễn Thanh Tùng2, Bùi Thị Hạnh2 Bộ môn Địa vật lý, Trường Đại học Mỏ- Địa chất Hà Nội Trung tâm EPC, Viện Dầu khí Việt Nam * E-mail: huongpt@hotmail.com Ngày nhận bài: 25-8-2015 TÓM TẮT: Sự cạn kiệt nguồn lượng truyền thống dầu khí, than đá yếu tố thúc đẩy nhà khoa học tìm kiếm nguồn lượng khí hydrat coi đối tượng thay nhiều tiềm Tại Việt Nam, khí hydrat quan tâm năm gần đây, dự án lớn nghiên cứu khí hydrat Biển Đông bắt đầu triển khai, nhiên hiểu biết chất khí hydrat tài liệu địa vật lý nói chung địa chấn nói riêng hạn chế Chính phân tích áp dụng phương pháp địa chấn dựa nguồn tài liệu tìm kiếm dầu khí coi phương pháp chủ đạo, hiệu giai đoạn đầu cơng tác tìm kiếm khí hydrat Việt Nam Trong báo này, dựa vào việc phân tích đặc điểm địa chấn tầng chứa khí hydrat, nhóm tác giả tiến hành phân tích mặt cắt địa chấn dầu khí để triển vọng khí hydrat vùng nước sâu Tư Chính - Vũng Mây, Việt Nam Từ khóa: Ứng dụng địa chấn, khí hydrat, Tư - Vũng Mây MỞ ĐẦU Trên giới khí hydrat (GH) tìm thấy từ lâu, Siberia, mỏ khí Mesoyakha năm 1969, hay giếng khoan núi Elbert, Alaska năm 2007 Tại châu Á, Ấn Độ, Hàn Quốc, Trung Quốc Nhật phát tiềm khí hydrat Tại Nhật việc nghiên cứu GH trũng Nankai từ năm 1999 bước vào pha giai đoạn khai thác Ở Việt Nam, GH ý năm gần GH quan tâm số nguyên nhân Nguyên nhân việc cạn kiệt dầu khí than đá đòi hỏi nhà khoa học giới phải tìm nguồn lượng với tiêu chí phải có hiệu suất cao để thay cho nguồn lượng truyền thống nhanh chóng cạn kiệt Một hướng xem lý tưởng khí hydrat Nguyên nhân thứ hai, bên cạnh lợi ích nguồn lượng mà khí đem lại, tác động xấu đến mơi trường sống khí hydrat cần phải xem xét Sự tồn GH phần nơng bề mặt trái đất làm cho dễ bị thay đổi (khí ra) có thay đổi mặt vật lý (nhiệt độ, áp suất) hóa học bề mặt trái đất Trong trình khí tự nhiên khơng kiểm sốt nguyên nhân làm nóng trái đất, dẫn đến tai biến địa chất Nguyên nhân khiến GH quan tâm việc gây thảm họa trình khoan khu vực nước sâu, xuất GH làm tắc đường ống Với lý đó, ngày có nhiều quốc gia giới quan tâm đến việc nghiên cứu tìm kiếm GH Tại Việt Nam có số cơng trình nghiên cứu GH khu vực Biển Đông Nguyễn Biểu, Nguyễn Như Trung, Nguyễn Thu Huyền [1-3] Các kết nghiên cứu số vùng có triển vọng khí hydrat Việt Nam Sở địa chất Hoa Kỳ đánh giá Việt Nam đứng thứ tiềm 21 Phan Thiên Hương, Nguyễn Thanh Tùng, … GH châu Á Theo nghiên cứu Nguyễn Như Trung [2] với phương pháp gradient địa nhiệt, GH tập trung biển miền Trung Hoàng Sa với trữ lượng dự báo CH4 cho loại H, I II Đồng thời nghiên cứu tác giả Nguyễn Như Trung độ sâu nước biển chiều dày trung bình tầng GHSZ loại GH Theo Nguyễn Biểu nnk., [1] vùng triển vọng GH nam đơng nam đới nâng Tri Tôn, đông bắc đông nam đới nâng Phú Quý, bắc cụm bãi Tư Chính - Vũng Mây, nam bãi Tư Chính Quế Đường nam bãi cạn Vũng Mây Tuy nhiên việc nghiên cứu sâu đặc điểm địa chấn dựa đặc điểm để tìm kiếm dấu hiệu GH chưa khai thác hết Chính nghiên cứu tập trung sâu đặc điểm địa chấn liên quan đến tồn khí hydrat để từ khả tồn chúng thềm lục địa Việt Nam - Tư Chính-Vũng Mây BẢN CHẤT CỦA KHÍ HYDRAT Khí hydrat thành tự nhiên trình kết hợp khí tự nhiên hydrocacbon (chủ yếu Methane (CH4)) nước điều kiện nhiệt độ thấp, áp suất cao Các phân tử khí hydrocacbon coi ngoại lai đến cư trú lồng tạo nên từ phân tử nước với điều kiện nhiệt độ áp suất định Những lồng không bền vững rỗng, đổ sập tạo thành cấu trúc tinh thể băng thông thường, chúng trở nên ổn định chứa phân tử khí có kích thước thích hợp (hình 1) phân tử oxi phân tử hidro Hình Cấu trúc lưu giữ phân tử khí phân tử nước Với xếp phân tử, GH chia dạng cấu trúc I, II H (hình 2), lồng nước chứa GH phân bố khác cấu trúc khác nhau, ví dụ 512 dạng lồng có 12 mặt, mặt có cạnh Cấu trúc II Cấu trúc I Phân tử nước Phân tử nước đỉnh lồng lồng lồng lồng Cấu trúc H lồng Phân tử nước đỉnh lồng lồng Hình Ba dạng cấu trúc phân tử khí hydrat 22 Nghiên cứu ứng dụng địa chấn … Để ứng dụng phương pháp địa chấn vào tìm kiếm GH, cần phải nắm rõ đặc tính GH ảnh hưởng đến thơng số địa chấn Vận tốc trầm tích có chứa GH Theo bảng tổng kết Gabitto (2010) (bảng 1) [4] Bảng So sánh tính chất vật lý nước đá, khí hydrat dạng I dạng II [4] Nước đá Tính chất Cấu trúc dạng I Cấu trúc dạng II Modul Young 9,5  8,4  8,2 Hệ số Poison 0,33  0,33  0,33 Modul khối (K)-272 K 8,8 5,6 - Modul trượt ()-272 K 3,9 2,4 - 3.870,1 3.778,0 3.821,8 Vận tốc sóng ngang (Vs) m/s 1.949 1.963,6 2.001,1 Tỷ số vận tốc (Vp/Vs) 1,99 1,92 1,91 916 912 940 Vận tốc sóng dọc (Vp) m/s Mật độ (kg/m ) Mơi trường sóng địa chấn nhậy với thành phần phân bố GH khí tự đá chứa Kết phòng thí nghiệm với khí hydrat (bảng 1) GH có vận tốc sóng dọc: Vp  3.700 - 3.800 m/s, vận tốc sóng ngang Vs  1.900 - 2.000 m/s mật độ   910 - 940 kg/m3 Những tính chất khác biệt so với trầm tích có độ chặt xít thấp, nằm độ sâu khoảng vài trăm mét so với đáy biển nơi có chứa khí hydrat Các trầm tích khơng chứa GH nằm vùng có chứa GH có Vp khoảng 1.600 - 1.800 m/s; Vs khoảng 300 - 800 m/s (hệ số poisson thấp) mật độ 1,8 kg/m3 Chú ý cần phải phân biệt: Nếu GH gắn kết hạt hay chúng coi phần khung đá a) cấu trúc dẫn đến Vs cao hơn; b) cấu trúc khó nén Vp cao so với trầm tích xung quanh khơng chứa GH Tuy nhiên hàm lượng GH thấp ảnh hưởng lên sóng địa chấn đặc biệt Vs không rõ ràng phụ thuộc vào phân bố theo kích cỡ hạt Ngồi ra, GH đơn giản lấp đầy lỗ rỗng với tiếp xúc hạt nhỏ vận tốc Vs khơng thay đổi độ cứng khung modul trượt không bị thay đổi mật độ khí hydrat chênh lệch thấp so với lỗ rỗng chứa nước Trong trường hợp Vp tăng khoảng trống lỗ rỗng Ngược lại với ảnh hưởng GH, trầm tích chứa lượng nhỏ khí tự (