Nghiên cứu của nhóm tác giả đã dự báo 3 tập trầm tích carbonate trên cơ sở 5 tướng địa chấn điển hình. Kết quả phân tích thạch học lát mỏng kết hợp với tài liệu địa chấn đã dự báo môi trường trầm tích của đá chứa thuộc loại khối xây carbonate rìa thềm; phân loại 6 tướng đá với các loại độ rỗng riêng biệt tương ứng với 5 đơn vị dòng chảy. Trên cơ sở đó, nhóm tác giả đã xây dựng mô hình dự báo độ thấm cho các giếng không được lấy mẫu lõi.
THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ DỰ BÁO TƯỚNG THẠCH HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG TRẦM TÍCH CHO ĐÁ CHỨA CARBONATE PHÍA NAM BỂ SƠNG HỒNG, VIỆT NAM ThS Đỗ Thế Hoàng, TS Nguyễn Hải An, ThS Trần Huy Dư Tổng cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí Email: annh1@pvep.com.vn Tóm tắt Việc dự báo tướng thạch học mơi trường trầm tích để xác định mối quan hệ thủy động lực cho đá chứa carbonate với đặc trưng địa chất riêng biệt suốt trình thành tạo ảnh hưởng trình biến đổi thứ sinh thách thức lớn nhà địa chất Nghiên cứu nhóm tác giả dự báo tập trầm tích carbonate sở tướng địa chấn điển hình Kết phân tích thạch học lát mỏng kết hợp với tài liệu địa chấn dự báo mơi trường trầm tích đá chứa thuộc loại khối xây carbonate rìa thềm; phân loại tướng đá với loại độ rỗng riêng biệt tương ứng với đơn vị dòng chảy Trên sở đó, nhóm tác giả xây dựng mơ hình dự báo độ thấm cho giếng không lấy mẫu lõi Từ khóa: Carbonate, độ thấm, đơn vị dịng chảy, vỉa chứa, logic mờ Giới thiệu Đá carbonate loại đá trầm tích phổ biến, có ý nghĩa quan trọng cơng nghiệp dầu khí, với 60% trữ lượng dầu 40% trữ lượng khí giới tích tụ mỏ carbonate Đá carbonate có số đặc điểm khác biệt nguồn gốc thành tạo, thành phần khống vật, hóa học sinh khống Trầm tích vụn lục nguyên tạo thành từ vật liệu phá hủy đá có trước vận chuyển đến môi trường lắng đọng [3, 6], đặc điểm cấu tạo kiến trúc đá trầm tích vụn phản ánh chế độ thủy động lực Bất kỳ tầng chứa khơng đồng mô tả chế độ thủy động lực đơn vị dòng chảy Một đơn vị dòng chảy (Hydrolic Unit - HU) định nghĩa khối đại diện đá chứa mà đặc tính địa chất tính chất vật lý thạch học ảnh hưởng đến dòng chảy chất lưu khơng đổi khác với đặc tính, tính chất khối khác [2] Không giống đá trầm tích vụn lục nguyên khác, trầm tích carbonate thành tạo chủ yếu từ chất kết tủa khung xương sinh vật mơi trường trầm tích [9] Vì vậy, trầm tích carbonate có số đặc tính riêng biệt mơi trường trầm tích, thành phần thạch học đặc trưng đỗ rỗng - độ thấm Kết nghiên cứu nhóm tác giả góp phần làm sáng tỏ tranh mơi trường trầm tích, tướng thạch học đặc tính thấm chứa đá chứa carbonate số mỏ phía Nam bể Sơng Hồng, ngồi khơi Việt Nam nghiên cứu lịch sử phát triển trầm tích carbonate [4] Rất nhiều cơng trình sử dụng chấp nhận mơ hình địa tầng phân tập đưa cho trầm tích hạt vụn (mơ hình Exxon) để giải thích phát triển tập trầm tích carbonate Sự hình thành trầm tích carbonate (Hình 1) có khác biệt so với trầm tích vụn, thành tạo chỗ khu vực có mơi trường biển q trình trầm tích hữu vơ [8] Do có nhiều nguồn gốc chịu ảnh hưởng yếu tố môi trường thành tạo (thay đổi tương đối mực nước biển), biến đổi đặc tính carbonate diễn mạnh đa dạng [9] Mặc dù nguyên tắc địa tầng phân tập áp dụng với trầm tích carbonate, khác biệt trầm tích carbonate trầm tích vụn dẫn đến mơ hình phân tập, vùng hệ thống trầm tích carbonate riêng biệt 2.2 Các phương pháp địa vật lý giếng khoan Tài liệu địa vật lý giếng khoan cho phép nhà địa Phương pháp nghiên cứu 2.1 Mơ hình địa tầng phân tập carbonate Địa tầng phân tập trở thành phương pháp hiệu 22 DẦU KHÍ - SỐ 3/2015 Hình Mơ hình phân tập khối carbonate [6] PETROVIETNAM chất minh giải thành phần thạch học môi trường trầm tích lớp đất đá, liên kết chúng với mặt cắt địa chấn Từ đó, liên kết tướng địa chấn với tính chất đất đá tướng trầm tích Tài liệu địa vật lý giếng khoan sử dụng cho nghiên cứu tầng carbonate thường bao gồm loạt đường cong biến đổi trường địa vật lý theo chiều sâu như: đường cong gamma (GR); điện tự nhiên (PS), điện trở (RT), đường cong siêu âm (DT), đường cong mật độ (RHOB) Việc minh giải đường cong địa vật lý giếng khoan cho phép xác hóa địa tầng, xác định đặc điểm mơi trường trầm tích Hiện nay, việc nâng cao hiệu phân tích mối quan hệ đặc điểm đường cong địa vật lý giếng khoan với thành phần thạch học tham số địa vật lý địa chấn khác quan tâm Hình Kết minh giải địa vật lý giếng khoan khoảng vỉa carbonate, giếng khoan B [5] Động suy diễn 2.3 Các phương pháp thạch học trầm tích X Bộ mờ hóa Phương pháp phân tích thạch học lát mỏng nhóm tác giả sử dụng nhằm xác định thành phần, hàm lượng khoáng vật tạo đá, đặc điểm kiến trúc như: độ chọn lọc, độ mài tròn, kiểu xi măng, mức độ biến đổi thứ sinh Việc xác định đặc điểm thành phần, kiến trúc đá phương pháp quan trọng, yếu tố định lượng phản ánh nguồn gốc vật liệu cung cấp, điều kiện động lực q trình vận chuyển lắng đọng trầm tích, có ảnh hưởng đến q trình biến đổi thứ sinh đá Y Hàm thành viên Hình Mơ hình hệ suy diễn mờ Xác định môi trường thành tạo phân tích lát mỏng GK QY-1X, QY-2X, CH-1X Xác định tướng thạch học đặc trưng Xác định loại độ rỗng, chu kỳ rỗng PERM 2.4 Phương pháp cổ sinh Phương pháp cổ sinh sử dụng để phân tích bể trầm tích tầng đá carbonate, dùng dải hóa thạch theo thời gian để liên kết mặt cắt địa tầng môi trường cổ nhằm cung cấp thông tin địa tầng trầm tích tiến trình phát triển địa chất Đặc biệt, trầm tích carbonate với phong phú bảo tồn gần nguyên vẹn hóa đá động thực vật, việc luận giải mơi trường trầm tích trở nên tin cậy Bộ khử mờ Cơ sở luật mờ PHIT Dự báo độ rỗng tồn mỏ Hình Các bước dự báo tướng thạch học tính chất thấm chứa vỉa carbonate 2.5 Phương pháp phân nhóm dự báo Nhóm tác giả áp dụng lý thuyết Logic mờ (Fuzzy logic) L.A.Zadeh [1] để dự báo đơn vị dịng chảy tồn giếng khoan Logic mờ tảng để xây dựng hệ mờ nhằm giải vấn đề đặt thực tế sản xuất Trong đó, cơng cụ chủ chốt Logic mờ tiền đề hóa lập luận xấp xỉ với phép suy diễn mờ Hình Trích đoạn mặt cắt địa chấn 3D minh họa dạng tướng địa chấn chủ yếu trầm tích carbonate tuổi Miocene DẦU KHÍ - SỐ 3/2015 23 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ (b) (a) lát cắt địa chất tầng carbonate theo tài liệu địa vật lý giếng khoan giếng khoan thăm dò (A) giếng khoan thẩm lượng (B, C) khu vực phía Nam bể Sông Hồng Tổng hợp, so sánh kết mẫu lõi lý đá phân tích thạch học để xây dựng quan hệ độ rỗng - độ thấm Trên sở đó, nhóm tác giả sử dụng đặc tính đường cong địa vật lý giếng khoan để phân nhóm loại đá chứa (tướng thạch học) dự đốn khả thấm chứa cho tồn khoảng carbonate giếng khoan 3.1 Đặc điểm môi trường trầm tích carbonate phía Nam bể Sơng Hồng (c) (d) Hình Một số kiểu độ rỗng điển hình: (a) hạt, (b) khuôn đúc, (c, d) hang hốc Theo lát cắt địa chấn, phần tập carbonate tuổi Langhian phát giếng khoan thẩm lượng C với đặc trưng hóa thạch san hơ trùng lỗ benthic nhỏ hình thành mơi trường nội thềm có ảnh hưởng rìa thềm Phần tập carbonate tuổi Serravallian với phân tập: phân tập Serravallian (Serra 1) trầm tích theo chu kỳ môi trường sườn mở với đặc trưng tảo đỏ trùng lỗ benthic lớn, trữ lượng hydrocarbon chủ yếu tập trung phân tập carbonate này; phân tập Serravallian (Serra 2) phủ lên phân tập Serra với đặc trưng cát kết glauconite sét kết mơi trường biển sâu Hình Đồ thị mối quan hệ rỗng - thấm theo kiểu độ rỗng từ mẫu lõi giếng khoan thẩm lượng B Phần tập carbonate tuổi Tortonian nhận biết tài liệu địa chấn Tuy nhiên, thành phần thạch học tập Tortonian giếng khoan thẩm lượng C chuyển tiếp sang tướng sét biển sâu Để nghiên cứu giải vấn đề cần thu thập thêm thông tin, liệu cần thiết từ nguồn khác 3.2 Xác định thành phần thạch học Trên sở tổng hợp kết phân tích mẫu cổ sinh, thạch học, địa vật lý giếng khoan, nhóm tác giả xác định thành phần thạch học carbonate khu vực nghiên cứu gồm sinh vật tạo vôi liên quan tới đá xác định: Hình Quan hệ độ rỗng - độ thấm theo tướng đá - San hô, trùng lỗ bám đáy, rhodolite boundstone Ứng dụng thực tế dự báo tướng thạch học xác định đơn vị dòng chảy - Tảo đỏ, skeletal, equinoderm packstone grainstone Nhóm tác giả nghiên cứu đặc điểm thạch học mơi trường trầm tích từ tài liệu mẫu lõi, lát mỏng kết hợp phân tích, minh giải - Tảo đỏ, mollusk, bryozoa grainstone packstone 24 DẦU KHÍ - SỐ 3/2015 PETROVIETNAM Bảng Tổng hợp loại tướng đá với đặc trưng quan hệ độ rỗng - độ thấm Ký hiệu Loại độ rỗng Biến đổi tạo đá Phân bố Packstone, Mud-lean Packstones Packstone, Mud-lean Packstones Khuôn đúc cục hạt Khuôn đúc cục hang hốc Xi măng hóa rửa lũa Xi măng hóa rửa lũa (sớm muộn) RRT3 Mud-lean Packstones, Grainstones Khn đúc khn đúc cục Xi măng hóa rửa lũa hạt vụn Phần Serra giếng khoan B Dưới bất chỉnh hợp Serra giếng khoan B, C Phần Serra giếng khoan B (>30m mặt bất chỉnh hợp carbonate) RRT4 Packstone, Mud-lean Packstones,Grainstones Giữa tinh thể khn đúc Dolomite hóa rửa lũa (muộn?) RRT5 Mud-lean Packstones, Grainstones Giữa hạt,hang hốc, khn đúc Ít xi măng hóa, rửa lũa (muộn) RRT6 Packstone, Mud-lean Packstones, Grainstones Hang hốc Rửa lũa không chọn lọc sớm muộn RRT1 RRT2 Thạch học Trên ranh giới tập Serra Trong khoảng 30m mặt bất chỉnh hợp carbonate Dưới bề mặt bất chỉnh hợp carbonate Liên kết 0,70 0,65 0,85 0,87 0,75 0,65 bám đáy có độ hạt trung bình phổ biến cỡ 0,18 - 0,71mm thay đổi khoảng rộng 0,062 - 30mm Khi quan sát xác định phân loại độ rỗng đá carbonate, nhận biết phát triển độ rỗng thứ sinh rửa lũa khung xương sinh vật (moldic porosity) độ rỗng hạt (Hình 6) Ngồi ra, loại độ rỗng thứ sinh khác nứt nẻ dolomite hóa phổ biến đóng vai trị quan trọng trầm tích carbonate 3.4 Xác định đơn vị thủy động lực (HU) Hình Kết dự báo độ thấm giếng khoan thẩm lượng B Kết phân tích độ thấm mẫu lõi giếng khoan thẩm lượng B C cho thấy chế độ thủy động lực đá chứa carbonate tuổi Miocene phụ thuộc chủ yếu vào loại độ rỗng kiểu kiến trúc tướng đá (Hình 7) Kết phân tích cho thấy kiểu tướng đá (ký hiệu từ RRT1 tới RRT6) với thành phần thạch học kiểu độ rỗng đặc trưng tương ứng với quan hệ độ rỗng - độ thấm (HU - Hydrolic unit) (Hình 8) Các quan hệ độ rỗng - độ thấm định danh từ - theo mức độ chất lượng vỉa từ đến tốt mức độ hàm liên kết chấp nhận (Bảng 1) Hình 10 Kết kiểm chứng dự báo độ thấm giếng khoan thẩm lượng C - Trùng lỗ ostracode trôi nổi, tảo đỏ grainstone wackestone 3.3 Xác định kiểu độ rỗng Kết phân tích mẫu thạch học lát mỏng xác định kiến trúc đá vôi dạng hạt như: rudstone, floatstone grainstone Tại mẫu nghiên cứu kiến trúc đá packstone chứa tảo đỏ, trùng lỗ 3.5 Kết dự báo độ thấm giếng thăm dò, thẩm lượng Phương pháp dự báo sử dụng Logic mờ (Fuzzy Logic) phần mềm Interactive Petrophysics (IP) sở đường cong: GR, RHOB, NPHI, DT Kết dự báo độ thấm cho thấy phù hợp với tài liệu mẫu lõi (Hình 9) Đặc biệt dùng hồn tồn tài liệu mơ hình DẦU KHÍ - SỐ 3/2015 25 THĂM DỊ - KHAI THÁC DẦU KHÍ dự báo giếng khoan B để áp dụng cho giếng khoan C, sau đem kết so sánh với tài liệu phân tích độ thấm từ mẫu lõi giếng khoan C cho thấy phù hợp hầu hết tầng chứa (Hình 10) Điều khẳng định tính đắn phương pháp xác định quan hệ độ rỗng - độ thấm dự báo độ thấm nghiên cứu ứng dụng Kết luận Qua nghiên cứu đặc điểm trầm tích, thạch học dự báo độ thấm cho vỉa carbonate phía Nam bể Sơng Hồng, nhóm tác giả rút kết luận sau: Kết nghiên cứu địa chất, địa vật lý kết hợp với phân tích lát mỏng xác định tập trầm tích vỉa carbonate với đặc trưng tuổi địa chất thạch học riêng biệt: Phần tập carbonate tuổi Langhian, tập carbonate tuổi Serravallian với phân tập: phân tập Serravallian (Serra 1) phân tập Serravallian (Serra 2); tập carbonate tuổi Tortonian Kết phân tích độ thấm mẫu lõi giếng khoan thẩm lượng B kiểm chứng giếng khoan thẩm lượng C cho thấy quan hệ độ rỗng - độ thấm đá chứa carbonate tuổi Miocene phụ thuộc chủ yếu vào loại độ rỗng kiểu kiến trúc tướng đá Các loại độ rỗng moldic, hang hốc (vuggy), biến đổi dolomite có vai trị định đến quan hệ độ rỗng - độ thấm đá chứa Trong vỉa carbonate xác định loại tướng đá với kiểu kiến trúc loại độ rỗng đặc trưng tương ứng với quan hệ độ rỗng - độ thấm Mơ hình dự báo độ thấm cho thấy phù hợp với tài liệu mẫu lõi hầu hết tầng chứa Điều khẳng định tính đắn phương pháp xác định quan hệ độ rỗng - độ thấm dự báo độ thấm mà nhóm tác giả nghiên cứu ứng dụng Tài liệu tham khảo L.A.Zadeh Fuzzy sets Information and Control 1965; 8: p 338 - 353 Lê Hải An, Xác định phân tố thủy lực từ tài liệu ĐVLGK sử dụng mạng nơ-ron phục vụ đánh giá tầng chứa dầu khí Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 2006; 14: trang - Đỗ Bạt, Nguyễn Địch Dỹ, Phan Huy Quynh, Phạm Hồng Quế, Nguyễn Quý Hùng, Đỗ Việt Hiếu Địa tầng bể trầm tích Kainozoi Việt Nam Địa chất Tài nguyên Dầu khí Việt Nam Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 2007: trang 141 - 181 Mai Thanh Tân Bài giảng “Sự phát triển phương pháp địa chấn địa tầng thăm dị dầu khí” 1999 Mai Thanh Tân Cơng nghệ địa chấn nghiên cứu đặc điểm tầng chứa dầu khí Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Khoa học Kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 2007: trang 391 - 402 Nguyễn Hiệp (chủ biên) Địa chất Tài nguyên Dầu khí Việt Nam Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2007 Vũ Ngọc Diệp, Hoàng Ngọc Đang, Trần Mạnh Cường, Nguyễn Trọng Tín Q trình phát triển thái hóa đá carbonate tuổi Miocene đới nâng Tri Tơn phần Nam bể trầm tích Sơng Hồng Tạp chí Dầu khí 2011; 7: trang 19 - 28 I.A.McIlreath, N.P.James Facies models 12 Carbonate slopes Facies models Geoscience Canada Reprint series 1979: p 133 - 143 Wolfgang Schlager Carbonate sedimentology and sequence stratigraphy 2005 Rock typing and depositional environment prediction for carbonate reservoir in the south of Song Hong basin, Vietnam Do The Hoang, Nguyen Hai An, Tran Huy Du Petrovietnam Exploration Production Corporation Summary Carbonate reservoirs have distinct geological characteristics compared to clastic reservoirs due to different formation and diagenesis processes Rock typing and depositional environment prediction to determine porositypermeability relationships are a challenging problem for geologists The authors investigated and proposed 03 sequences in the carbonate reservoir, based on main 3D seismic facies Based on thin section analysis combined with 3D seismic data, the depositional environment of carbonate rock was predicted as platform margin with rock types corresponding with Hydraulic Units (HU) On that basis, the authors have established permeability prediction model for wells from which core samples could not be taken Key words: Carbonate, permeability, hydraulic unit (HU), reservoir, Fuzzy logic 26 DẦU KHÍ - SỐ 3/2015 ... giếng khoan để phân nhóm loại đá chứa (tướng thạch học) dự đoán khả thấm chứa cho toàn khoảng carbonate giếng khoan 3.1 Đặc điểm mơi trường trầm tích carbonate phía Nam bể Sơng Hồng (c) (d) Hình... mơi trường trầm tích trở nên tin cậy Bộ khử mờ Cơ sở luật mờ PHIT Dự báo độ rỗng toàn mỏ Hình Các bước dự báo tướng thạch học tính chất thấm chứa vỉa carbonate 2.5 Phương pháp phân nhóm dự báo. .. điểm trầm tích, thạch học dự báo độ thấm cho vỉa carbonate phía Nam bể Sơng Hồng, nhóm tác giả rút kết luận sau: Kết nghiên cứu địa chất, địa vật lý kết hợp với phân tích lát mỏng xác định tập trầm