Nghiên cứu đặc điểm, phân bố bẫy chứa dầu khí dạng địa tầng tuổi miocene giữa muộn pliocene khu vực trung tâm bể nam côn sơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM THANH LIÊM NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM, PHÂN BỐ BẪY CHỨA DẦU KHÍ DẠNG ĐỊA TẦNG TUỔI MIOCENE GIỮA/MUỘN-PLIOCENE KHU VỰC TRUNG TÂM BỂ NAM CÔN SƠN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM THANH LIÊM NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM, PHÂN BỐ BẪY CHỨA DẦU KHÍ DẠNG ĐỊA TẦNG TUỔI MIOCENE GIỮA/MUỘN-PLIOCENE KHU VỰC TRUNG TÂM BỂ NAM CÔN SƠN Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62520501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HOÀNG NGỌC ĐANG PGS TS LÊ HẢI AN Hà Nội – 2014 Đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm, phân bố bẫy chứa dầu khí dạng địa tầng tuổi Miocene giữa/muộn-Pliocene khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn” Họ tên nghiên cứu sinh: PHẠM THANH LIÊM Cơ sở đào tạo: Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số ngành: 62520501 Cán hƣớng dẫn: Tiến sĩ Hoàng Ngọc Đang Tổng cơng ty Thăm dị Khai thác Dầu khí (Petrovietnam Exploration and Production Corporation - PVEP); Phó giáo sƣ / Tiến sĩ Lê Hải An Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội (Hanoi University of Mining and Geology HUMG) i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nghiên cứu nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác ngồi nước Tác giả luận án Phạm Thanh Liêm Phạm Thanh Liêm ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BỂ NAM CÔN SƠN 1.1 Địa chất khu vực .6 1.2 Đặc điểm hình thái, cấu trúc bể Nam Côn Sơn .9 1.2.1 Đặc điểm hệ thống đứt gãy 11 1.2.2 Các đơn vị cấu trúc 13 1.3 Đặc điểm địa tầng bể Nam Côn Sơn .18 1.3.1 Móng trước Kainozoi .18 1.3.2 Hệ tầng Cau 19 1.3.3 Hệ tầng Dừa 20 1.3.4 Hệ tầng Thông - Mãng Cầu 21 1.3.5 Hệ tầng Nam Côn Sơn 23 1.3.6 Hệ tầng Biển Đông 24 1.4 Lịch sử phát triển địa chất 25 1.4.1 Giai đoạn trước tách giãn (Paleocen - Eocen) .26 1.4.2 Giai đoạn đồng tách giãn (Oligocen - Miocen giữa) .26 1.4.3 Giai đoạn sau tách giãn (Miocen muộn - Đệ Tứ) 27 1.5 Các loại bẫy chứa dầu khí bể Nam Cơn Sơn 27 1.5.1 Bẫy chứa móng phong hóa nứt nẻ tuổi trước Đệ Tam 28 1.5.2 Bẫy chứa trầm tích tuổi Oligocen 29 1.5.3 Bẫy chứa trầm tích tuổi Miocen đến Pliocen .29 1.5.4 Bẫy chứa cacbonat tuổi Miocen - muộn 29 iii 1.6 Các loại bẫy chứa dầu khí dạng địa tầng bể Nam Cơn Sơn .30 1.6.1 Dạng bẫy thành tạo môi trường lục địa (Oligocen) .30 1.6.2 Dạng bẫy thành tạo môi trường ven bờ (Miocen sớm - giữa) 32 1.6.3 Dạng bẫy thành tạo môi trường biển sâu (Miocen muộn - Pliocen) 36 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BẪY CHỨA ĐỊA TẦNG DẠNG QUẠT TURBIDITE TUỔI MIOCEN MUỘN - PLIOCEN KHU VỰC TRUNG TÂM BỂ NAM CÔN SƠN 39 2.1 Cơ sở lý thuyết 40 2.1.1 Địa tầng phân tập địa chấn địa tầng 40 2.1.2 Cơ sở hình thành turbidite theo lý thuyết địa tầng phân tập 44 2.1.3 Thuộc tính địa chấn ứng dụng 48 2.1.4 Phân tích phổ Spectral Decomposition 51 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu .53 2.2.1 Các nghiên cứu bẫy chứa địa tầng giới Việt Nam 53 2.2.2 Quy trình nghiên cứu (Work Flow) .53 CHƢƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM, PHÂN BỐ BẪY CHỨA ĐỊA TẦNG DẠNG QUẠT TURBIDITE TUỔI MIOCEN MUỘN - PLIOCEN KHU VỰC TRUNG TÂM BỂ NAM CÔN SƠN 56 3.1 Tổng hợp nghiên cứu địa chất, địa vật lý 56 3.1.1 Cổ địa lý tướng đá 56 3.1.2 Cổ cấu tạo 60 3.2 Phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan 64 3.2.1 Cơ sở liệu giếng khoan .64 3.2.2 Phân tích định lượng 64 3.2.3 Phân tích định tính 70 3.3 Phân tích tài liệu địa chấn .80 3.3.1 Cơ sở liệu địa chấn 80 3.3.2 Các mặt phản xạ 82 iv 3.3.3 Phân tích thuộc tính địa chấn 84 3.3.4 Phân tích phổ SpecDecomp 88 3.4 Đặc điểm bẫy chứa địa tầng dạng quạt turbidite tuổi Miocen muộn – Pliocen khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn .91 3.4.1 Đặc điểm kiến tạo 91 3.4.2 Đặc điểm trầm tích .93 3.4.3 Đặc điểm thạch học .97 3.5 Phân bố bẫy chứa địa tầng dạng quạt turbidite tuổi Miocen muộn – Pliocen khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn .106 3.5.1 Khu vực lô 04-1 106 3.5.2 Khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn 108 3.6 Đánh giá triển vọng dầu khí 113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỚ .117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thuộc tính địa chấn ứng dụng [37] 49 Bảng 3.1 Liên kết tầng phản xạ theo tài liệu giếng khoan A-1X A-2X [16] 66 Bảng 3.2 Kết minh giải ĐVLGK lô 04-1 khu vực lân cận [16, 55] .69 Bảng 3.3 Thông số vỉa chứa UMB20, giếng khoan MT-1P [42] 77 Bảng 3.4 Thông số vỉa chứa turbidite mỏ Hải Thạch, Mộc Tinh, Đại Nguyệt [22, 23, 27, 32, 39, 42, 43, 46, 47] 79 Bảng 3.5 Định nghĩa ranh giới phản xạ sử dụng minh giải [16] 83 Bảng 3.6 Kết phân tích mẫu cố sinh giếng khoan [14] 98 Bảng 3.7 Tổng hợp kết phân tích lát mỏng mẫu lõi giếng khoan 05-2-HT-2X 05-2-HT-3X [13, 23, 27] 101 Bảng 3.8 Tổng hợp kết phân tích lát mỏng mẫu lõi giếng khoan 05-2-HT-2X [13, 23] 104 Bảng 3.9 Tổng hợp kết phân tích vụn giếng khoan 05-1c-DN-1X -2X [46, 47] 105 Bảng 3.10 Đặc điểm thạch học đá chứa turbidite tuổi Miocen muộn - Pliocen [13, 22, 23, 27, 42, 43, 46, 47, 54] 106 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các yếu tố kiến tạo khu vực ĐNA ảnh hưởng đến trình hình thành bể trầm tích Nam Cơn Sơn [25, 41] .6 Hình 1.2 Phân bố vỏ thạch khu vực Đông Nam Á [21] Hình 1.3 Các kiện kiến tạo Biển Đơng từ Eocen đến Đệ Tứ [52] .8 Hình 1.4 Hình dạng bể trầm tích Nam Cơn Sơn khu vực nghiên cứu [12] .9 Hình 1.5a Mặt cắt địa chất-địa vật lý phương TB-ĐN trung tâm bể Nam Côn Sơn [52] .10 Hình 1.5b Mặt cắt địa chất-địa vật lý phương TN-ĐB bể Nam Cơn Sơn [52] 10 Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống đứt gãy bể Nam Côn Sơn [52] 12 Hình 1.7 Bản đồ yếu tố cấu trúc bể Nam Côn Sơn [12] 13 Hình 1.8a Mặt cắt địa chất-địa vật lý phương TN-ĐB trung tâm bể Nam Côn Sơn (đới rìa Tây – đới phân dị phía Tây – trũng Dừa – trũng Trung tâm_tuyến S21) [12] 14 10 Hình 1.8b Mặt cắt địa chất-địa vật lý phương TB-ĐN trung tâm bể Nam Côn Sơn (đới nâng Cơn Sơn – Rìa ĐN đới nâng Cơn Sơn – nâng Đại Hùng – trũng Trung tâm_tuyến S6A) [12] 14 11 Hình 1.9 Mặt cắt thể ranh giới phụ đới thuộc đới trũng Trung tâm (tuyến S5) [12] .16 12 Hình 1.10 Trũng trung tâm bể Nam Côn Sơn [12] 16 13 Hình 1.11 Cột địa tầng tổng hợp bể Nam Côn Sơn [11, 12] 19 14 Hình 1.12 Tổng hợp lịch sử phát triển địa chất bể Nam Côn Sơn [11, 43, 44, 49, 53] 25 15 Hình 1.13 Mơ loại bẫy chứa bể Nam Côn Sơn đặc tính đá chứa [11, 12, 14] 28 16 Hình 1.14a Tướng lục địa thời kỳ Oligocen: (i) đầm hồ (lacustrine); (ii) (iii) sơng ngịi (fluvial) .31 vii 17 Hình 1.14b Tướng lục địa thời kỳ Oligocen: (i): thân cát dọc sông (braided sand); (ii) kênh cát, uốn lượn (channel, meander); (iii) kênh tràn bờ (crevasse); (iv) doi cát lịng sơng (point bars) .31 18 Hình 1.15 Sơ đồ mơi trường trầm tích thời kỳ Oligocen [52] 32 19 Hình 1.16 Tướng ven bờ thời kỳ Miocen sớm: (i) tam giác châu (delta) đến đồng ven biển (delta plain); (ii) đồng ven biển thủy triều (tidal flat); (iii) cửa sông (estuarine) 33 20 Hình 1.17 Sơ đồ mơi trường trầm tích thời kỳ Miocen sớm [52] 34 21 Hình 1.18 Tướng ven bờ thời kỳ cuối Miocen sớm, đầu Miocen giữa: (i) tam giác châu (delta) (ii): đồng cao ven biển (upper delta plain); (iii) đồng thấp ven biển (lower delta plain) 34 22 Hình 1.19 Tướng trầm tích biển nông (shallow marine) biển sâu (deep marine) thời kỳ Miocen .35 23 Hình 1.20 Sơ đồ mơi trường trầm tích thời kỳ Miocen [52] 35 24 Hình 1.21 Sơ đồ mơi trường trầm tích thời kỳ Miocen muộn [52] 37 25 Hình 2.1 Hệ thống trầm tích (System tract) [18] 42 26 Hình 2.2 Mơ hình thành tạo turbidite Hệ thống trầm tích biển thấp [18] 43 27 Hình 2.3 Mơ hình thành tạo turbidite [17] 45 28 Hình 2.4 Đặc trưng bề dày turbidites phân bố theo khu vực trầm tích [29] .45 29 Hình 2.5 Ảnh hưởng dịng chảy đến hình thành turbidites [29] 46 30 Hình 2.6 Mơ hệ thống trầm tích biển sâu turbidites [19, 36] 47 31 Hình 2.7 Mô lý thuyết Phổ biên độ SpecDecomp [30, 31, 40] .52 32 Hình 2.8 Quy trình nghiên cứu Luận án (Work Flow) 54 33 Hình 3.1 Mặt cắt liên kết địa tầng giếng khoan: (a) tuyến TN-ĐB khu vực trung tâm (S6A); (b) tuyến Đ-T (S6B); (c) tuyến TN-ĐB (S21) [12] 57 34 Hình 3.2 Mặt cắt tướng đá mơi trường trầm tích: (a) tuyến Đ-T (S6B); (b) tuyến TN-ĐB (S21); (c) tuyến TN-ĐB (S20) [12, 52] 58 35 Hình 3.3 Phân tích hệ thống đứt gãy, nứt nẻ bể Nam Cơn Sơn [8, 44] 60 36 Hình 3.4 Biểu đồ phân tích trường ứng suất giai đoạn kiến tạo [8, 44] .61 109 hình thành dịng vụn thành tạo tướng turbidite phần sườn đáy bể tiếp nhận trầm tích đưa từ thềm gờ thềm Hình ảnh mặt Miocen trên, Pliocen Pliocen (Hình 3.12 hình 3.13) cho thấy: (i) có dịch chuyển trầm tích theo hướng Đông, Đông Bắc vào khu vực trung tâm bể theo thời kỳ; (ii) có dịch chuyển đường bờ đường chuyển tiếp sườn/thềm (shelf break) theo hướng chạy dần phía biển (phía Đơng, Đơng Bắc khu vực trung tâm bể); (iii) độ dốc (thoải) địa hình thay đổi theo thời kỳ: dốc vào thời kỳ Miocen muộn, thoải vào thời kỳ Pliocen dẫn đến diện tích vùng sườn/thềm thay đổi (i) (ii) (iii) Hình 3.42 Hình ảnh 2D mặt (i) Miocen (T85); (ii) Pliocen (T90); Pliocen (T100) khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn (i) (ii) (iii) Hình 3.43 Hình ảnh 3D mặt (i) Miocen (T85); (ii) Pliocen (T90); Pliocen (T100) khu vực trung tâm bể Nam Cơn Sơn Các thành tạo turbidite hình thành thời kỳ Miocen muộn (từ T85 - T90) phân bố vùng sườn (slope) dốc, thường có diện phân bố hẹp Các kế phân tích kết mẫu vụn, mẫu lõi giếng khoan A-1X, A-2X Hải Thạch, Mộc Tinh cho thấy vật liệu trầm tích turbidite thời kỳ sắc cạnh, tỷ lệ cát/sét 110 lớn, bề dày thân chứa lớn … chứng tỏ vật liệu trầm tích vận chuyển khoảng cách vừa phải (Mộc Tinh, Hải Thạch) Trong đó, thành tạo turbidite hình thành thời kỳ Pliocen (các tập trầm tích từ T90 - T100 cho thấy phân bố vùng sườn thoải hơn, vật liệu trầm tích thời kỳ có thành phần hạt có độ mài tròn tốt hơn, độ hạt mịn hơn, độ chọn lọc tốt song tỷ lệ cát/sét thấp hơn, bề dày thân chứa mỏng hơn… chứng tỏ vật liệu trầm tích vận chuyển qua khoảng cách xa hơn, chất lượng chứa (Đại Nguyệt) Trong giai đoạn từ Miocen muộn đến Pliocen, có dịch chuyển đường chuyển tiếp sườn/thềm theo hướng phía biển Điều phản ánh tính liên tục trầm tích thời kỳ này, chuyển dịch theo chu kỳ (một cách tương đối) dao động mực nước biển với quy mơ ngập lụt diện tích tồn bể Có lần mực nước biển lên xuống cách tương đối giai đoạn sau Miocen đến Pliocen, dẫn đến chu kỳ trầm tích mang tính liên tục giai đoạn này, hệ thống trầm tích biển thấp (LST) có chu kỳ thành tạo Giai đoạn sau Pliocen (T100) mực nước biển tiếp tục dao động theo hướng tăng dần, ngập tràn lên vùng thềm lộ trước đó, hình thành trầm tích hệ thống trầm tích biển cao với đặc trưng trình xâm thực thay trình lấp đầy với vật liệu trầm tích, hình thành trầm tích kiểu phủ chồng đến phủ chồng lùi đặc biệt với tăng nhanh cực đại mực nước biển thường dẫn đến thiếu hụt lượng cung cấp vật liệu trầm tích, trầm tích biển khơi (pelagic sediment) phủ tràn thềm, hình thành mặt đặc trầm tích (condense section) Đây tập trầm tích nằm trên, có tác dụng chắn tốt tìm kiếm thăm dị dầu khí Hình ảnh thân chứa turbidite (Hình 3.44a, b, c) phản ánh đặc trưng phân bố turbidite môi trường biển sâu khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn qua thời kỳ, cụ thể là: (i) hướng dòng chảy (kênh dẫn vật liệu trầm tích turbidite); (ii) quy mơ phân bố theo diện quạt turbidite Phân tích cho thấy bẫy địa tầng tuổi Miocen muộn-Pliocen có phân bố trung tâm bể, phần chuyển tiếp thềm sườn; quạt turbidite nằm chân sườn thềm thuộc đới chuyển tiếp 111 Xu hướng dịch chuyển đường chuyển tiếp ranh giới sườn/thềm phía Đơng (shelf-break) địa hình đáy bể (ngày thoải hơn) theo thời gian (từ Miocen muộn đến cuối Pliocen) tương ứng với dao động mực nước biển tương đối vào thời kỳ cuối hệ thống trầm tích biển thấp (LST) gắn liền với tốc độ hạ thấp mực nước biển giảm dần (Miocen muộn) chuyển sang trạng thái dừng (Pliocen) để sau chuyển sang đầu thời kỳ dâng cao mực nước biển (sau Pliocen), dẫn đến đặc trưng diện phân bố thân turbidite tuổi Miocen muộn thường hẹp so với thân turbidite hình thành Pliocen Hình 3.44a Sơ đồ mơi trường trầm tích Miocen (T85) phân bố quạt turbidite khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn Thời kỳ sau Pliocen, địa hình đáy biển thoải, tồn quạt turbidite song khơng cịn khả chứa thành phần bột, sét hạt mịn, độ mài tròn hạt từ tốt đến tốt, độ chọn lọc tốt song tỷ lệ cát/sét thấp, thành phần cát ít, vật liệu vận chuyển xa nguồn cung cấp Căn vào ví dụ cụ thể trình bày chương trước, diện phân bố quạt turbidite khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn dao động từ vài 112 km2 đến vài chục km2 với bề dày từ vài chục cm đến < 5m (khu vực lô 04-1), cá biệt đến 35 - 40m (Mộc Tinh) Hình 3.44b Sơ đồ mơi trường trầm tích Pliocen (T90) phân bố quạt turbidite khu vực trung tâm bể Nam Cơn Sơn Hình 3.44c Sơ đồ mơi trường trầm tích Pliocen (T100) phân bố quạt turbidite khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn 113 3.6 Đánh giá triển vọng dầu khí Kết cơng tác tìm kiếm thăm dị dầu khí bể Nam Cơn Sơn thời gian qua cho thấy bể trầm tích tuổi Đệ Tam với đặc trưng dầu khí đa dạng Dầu khí phát bẫy cấu trúc, gồm: móng granit phong hóa nứt nẻ có tuổi trước Đệ Tam, trầm tích vụn có tuổi từ Oligocen đến Pliocen; trầm tích cacbonat tuổi Miocen đến muộn (Hình 1.13 hình 3.36) Với phát dầu khí đối tượng bẫy địa tầng khu vực trung tâm bể Nam Côn Sơn Hải Thạch (lô 05-2), Mộc Tinh (lô 05-3), Đại Nguyệt (lô 05-1bc), Sông Tiền (04-1)… cho thấy tiềm dầu khí đối tượng bẫy chứa địa tầng tuổi Miocen muộn - Pliocen cần quan tâm đánh giá Các kết nghiên cứu cho thấy quạt turbidite khu vực trung tâm bể Nam Cơn Sơn có diện tích dao động từ vài km2 đến hai chục km2, bề dày hiệu dụng tầng chứa từ vài mét đến