Đặc điểm mô hình trầm tích cacbonat tuổi mioxen phần nam bể trầm tích sông hồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐNA CHẤT Vũ Ngọc Diệp ĐẶC ĐIỂM VÀ MÔ HÌNH TRẦM TÍCH CACBONAT TUỔI MIOXEN PHẦN NAM BỂ TRẦM TÍCH SƠNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐNA CHẤT Hà Nội - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐNA CHẤT Vũ Ngọc Diệp ĐẶC ĐIỂM VÀ MƠ HÌNH TRẦM TÍCH CACBONAT TUỔI MIOXEN PHẦN NAM BỂ TRẦM TÍCH SƠNG HỒNG Chun ngành: Địa chất dầu khí Mã số: 62.44.59.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐNA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Trọng Tín TS Trần Đăng Hùng Hà Nội - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình khác ngồi nước Tác giả luận án Vũ Ngọc Diệp ii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i MỞ ĐẦU .1 Chương 1- ĐẶC ĐIỂM ĐNA CHẤT VÀ HỆ THỐNG DẦU KHÍ PHẦN NAM BỂ TRẦM TÍCH SƠNG HỒNG 1.1 Khái quát khu vực nghiên cứu .8 1.1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 1.1.2 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Đặc điểm địa chất phần Nam bể Sông Hồng .11 1.2.1 Cơ sở tài liệu 11 1.2.2 Minh giải tài liệu địa chấn giếng khoan 14 1.2.3 Địa tầng - trầm tích 24 1.2.4 Cấu trúc địa chất 31 1.2.5 Hệ thống đứt gãy 34 1.3 Lịch sử phát triển địa chất 35 1.4 Hệ thống dầu khí phần Nam bể Sơng Hồng 39 1.4.1 Phát dầu khí .39 1.4.2 Đá sinh 41 1.4.3 Đặc điểm đá chứa 44 1.4.4 Đặc điểm tầng chắn 47 1.4.5 Bẫy chứa 48 Chương 2- CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRẦM TÍCH CACBONAT 50 2.1 Cơ sở lý thuyết trầm tích cacbonat 50 2.1.1 Khái quát chung .50 2.1.2 Các yếu tố khống chế hình thành trầm tích cacbonat 52 2.1.3 Phân loại đá cacbonat 63 2.2 Phương pháp nghiên cứu 68 2.2.1 Mơ hình địa tầng phân tập cacbonat .69 iii 2.2.2 Phương pháp địa vật lý giếng khoan 74 2.2.3 Các phương pháp thạch học trầm tích 80 2.2.4 Phương pháp cổ sinh .82 Chương 3- ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH CACBONAT TUỔI MIOXEN, PHẦN NAM BỂ TRẦM TÍCH SƠNG HỒNG 85 3.1 Đặc điểm trầm tích cacbonat .86 3.1.1 Đặc điểm hình thái tướng địa chấn 86 3.1.2 Đặc điểm địa chất địa vật lý giếng khoan 91 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới phát triển cacbonat Tri Tôn 101 3.2.1 Các yếu tố địa chất .101 3.2.2 Quá trình thay đổi mực nước biển yếu tố môi trường liên quan tới kiến trúc thành tạo cacbonat .104 Chương 4- MƠ HÌNH CỦA TRẦM TÍCH CACBONAT TUỔI MIOXEN VÀ SỰ LIÊN QUAN TỚI DẦU KHÍ 106 4.1 Mơ hình địa chất 108 4.1.1 Xây dựng mô hình mặt cắt lịch sử phát triển thối hóa cacbonat.108 4.1.2 Xây dựng mơ hình phân bố độ rỗng theo tướng địa chấn 113 4.1.3 Mơ hình mặt cắt tướng thạch học-mơi trường trầm tích 114 4.2 Mối liên quan dầu khí tới trầm tích cacbonat 115 4.2.1 Khả sinh .115 4.2.2 Khả chứa .119 4.2.3 Khả chắn .121 4.3 Ứng dụng thực tiễn mơ hình tướng địa chất thăm dị dầu khí122 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHN 124 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO .129 PHỤ LỤC 133 Phụ lục Trích đoạn kết phân tích nhận biết tướng địa chấn điển hình thành tạo cacbonat theo tài liệu địa chấn 2D lô 117-120 133 Phụ lục Kết mô tả mẫu lõi lát mỏng GK 119-CH-1X 133 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1 Bảng thống kê giếng khoan gặp móng phần Nam bể trầm tích Sơng Hồng [2, 10] 25 Bảng Tính chất chứa đá vơi Mioxen theo phân tích địa vật lý giếng khoan 45 Bảng Những đặc điểm khác biệt đá cacbonat trầm tích vụn 51 Bảng 2 Phân loại đá cacbonat theo Embry Klovan, 1971 64 Bảng Mối quan hệ tính chất địa vật lý chất trầm tích 74 Bảng Mối liên quan đá điển hình tính chất vật lý chúng 76 Bảng Kết đo địa vật lý thực nghiệm GK phần Nam bể Sông Hồng 77 Bảng Tiềm hữu đá cacbonat 117 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1 Vị trí bể Sơng Hồng khu vực nghiên cứu [2, 10] Hình Sơ đồ mạng lưới tuyến địa chấn độ sâu nước biển khu vực nghiên cứu 12 Hình Các trích đoạn minh giải địa chấn ngang qua đới nâng Tri Tôn không theo tỷ lệ (a Tuyến PKBE08-xxxx; b Tuyến PV08-xxxx) [12, 26] .14 Hình Mặt cắt địa chấn BP 2330 thể ranh giới tập địa chấn [21] 15 Hình Bản đồ cấu trúc đẳng thời (trái), đẳng sâu (phải) mặt móng 17 Hình Bản đồ cấu trúc đẳng thời (trái), đẳng sâu (phải) tầng Oligoxen .18 Hình Bản đồ cấu trúc đẳng thời (trái), đẳng sâu (phải) tầng Mioxen 19 v Hình Bản đồ cấu trúc đẳng thời (trái), đẳng sâu (phải) tầng Mioxen 20 Hình Bản đồ cấu trúc đẳng thời (trái), đẳng sâu (phải) tầng Mioxen 21 10 Hình 10 Trích đoạn tuyến địa chấn BP89 xxxx minh họa phụ tập B1 B2 22 11 Hình 11 Biểu đồ đường cong chuyển đổi thời gian chiều sâu [21] 24 12 Hình 12 Cột địa tầng tổng hợp phần Nam bể Sông Hồng [2, 10] .26 13 Hình 13 Phân vùng cấu trúc phần Nam bể Sông Hồng 31 14 Hình 14 Trích đoạn mặt cắt đại chấn minh họa tầng cấu trúc địa tầng Nam bể Sông Hồng (theo PVN, 2007) [10] 32 15 Hình 15 Hệ thống đứt gãy phần Nam bể Sông Hồng [21] 35 16 Hình 16 Lịch sử phát triển kiến tạo khu vực lô 119 - 120 giai đoạn Oligoxen 36 17 Hình 17 Lịch sử phát triển kiến tạo khu vực lô 119-120 giai đoạn Mioxen sớm-giữa.38 18 Hình 18 Lịch sử phát triển kiến tạo khu vực lô 119-120 giai đoạn Mioxen giữa-muộn 39 19 Hình 19 Mặt cắt minh họa di chuyển ngang dầu khí đới nâng Tri Tơn .40 20 Hình 20 Sơ đồ minh họa di chuyển ngang dầu khí đến tích tụ HC, khu vực lô 117-120 41 21 Hình 21 Biểu đồ quan hệ TOC vs (S1+S2) trầm tích Oligoxen [16] 42 22 Hình 22 Biểu đồ quan hệ TOC (S1+S2) trầm tích Mioxen [15, 16] .42 23 Hình 23 Kết phân tích địa hóa trầm tích Mioxen - GK 114-KT-1X [5, 16] 43 24 Hình 24 Mẫu lõi lát mỏng cacbonat GK 118-CVX-1X độ sâu 1573,70m 46 25 Hình 25 Khả chứa cát kết Mioxen sớm độ sâu 2.269-2.473m (độ rỗng chung khoảng 10-28%) 47 26 Hình Tốc độ phát triển cacbonat so với dâng mực nước biển tương đối [37] 53 27 Hình 2 Đồ thị SIGMA tốc độ lớn cacbonat sinh vật theo thời gian .54 28 Hình Mơ hình lý tưởng chứng minh cacbonat platform độc lập phát triển cuối bị thối hóa (theo Schlager nnk, 1989) [37] .55 29 Hình Trích đoạn mặt cắt địa chấn hướng Tây - Đông chứng minh cacbonat bị phủ chồng lấn (progradation) trầm tích Mioxen (BP nnk, 1993) 57 vi 30 Hình Vịm tảo đỏ hình thành lùi phần nước nơng cacbonat Liuhua, cửa sông Châu Giang, Trung Quốc (theo Erich nnk, 1990) 60 31 Hình Sơ đồ minh họa q trình cactơ hóa ảnh hưởng nước ngầm .61 32 Hình Mỏ khí Cepu đá cacbonat tuổi Mioxen muộn, Indonexia .63 33 Hình Cacbonat dạng thềm dốc đứng (escarpment, hình bên trái) dạng tháp (pinnacle, hình bên phải) nhóm bể Trường Sa, Việt Nam 67 34 Hình Tập trầm tích độc lập lý tưởng hình thành chu kỳ thay đổi mực nước biển (R M Mitchum nnk, 1977 [39]) .70 35 Hình 10 Các kiểu phủ chồng nhóm phân tập [39] 71 36 Hình 11 Mơ hình hệ thống trầm tích cacbonat độc lập [39] 72 37 Hình 12 Sự biến tướng trầm tích cacbonat cấu tạo đới nâng Tri Tôn theo chiều ngang Tây (trái)- Đông (phải) không theo tỉ lệ 73 38 Hình 13 Đới độ rỗng 18-27% khoảng 1455-1520m [33] 75 39 Hình 14 Liên kết ranh giới tập cacbonat theo tài liệu địa vật lý GK 118-CVX-1X, 119CH-1X, 120-CS-1X 79 40 Hình 15 Mối quan hệ hình thái đường cong địa vật lý chất đất đá 79 41 Hình 16 Kết phân tích thạch học xác định tên đá, độ rỗng 81 42 Hình 17 Kết phân tích cổ sinh xác định trùng lỗ, sinh vật bám đáy lát mỏng 83 43 Hình 18 Kết phân tích cổ sinh xác định tảo đỏ, trùng lỗ lát mỏng 84 44 Hình Bản đồ phân bố trầm tích cacbonat tuổi Mioxen muộn khu vực lơ 117-120, phần Nam bể Sông Hồng 85 45 Hình Trích đoạn mặt cắt địa chấn minh họa dạng tướng địa chấn chủ yếu trầm tích cacbonat tuổi Mioxen (flatten Mioxen, BP89-xxxx) 86 46 Hình 3 Sơ đồ minh họa loại tướng địa chấn đá cacbonat tuổi Mioxen .87 47 Hình Trích đoạn mặt cắt minh họa đặc trưng tướng địa chấn .88 48 Hình Sơ đồ minh họa phân vùng tướng địa chấn đới nâng Tri Tơn 90 49 Hình Ảnh mẫu minh họa đá vôi rudstone (rhodolith), boundstone chiều sâu 1.580m (phụ loài tảo đỏ, phổ biến tuổi Oligoxen đến tại) .92 50 Hình Ảnh mẫu minh họa đá vôi packstone chiều sâu 1.575m, có echinoid (da gai, huệ biển sống bám đáy) 93 vii 51 Hình Phân bố sinh vật theo chiều thẳng đứng ảnh hưởng tới độ rỗng (tại 1476m, Coral, rhodolith packstone - san hô, tảo đỏ) 93 52 Hình Sơ đồ minh họa phân bố tướng cacbonat tuổi Mioxen sớm-giữa theo chiều ngang nâng Tri Tôn (tuyến địa chấn BP xxxx) 95 53 Hình 10 Trích đoạn Karota khoảng từ 1260-1480m phần dolomit có độ rỗng nhỏ phần đá vôi bên [30] 96 54 Hình 11 Trích đoạn Karota độ sâu 1.469 - 1.486m [33] 97 55 Hình 12 Tính chu kỳ trầm tích cacbonat GK 119-CH-1X .99 56 Hình 13 Pickett cho đối tượng cacbonat GK 118-CVX-1X 119-CH-1X [33] 100 57 Hình 14 Sơ đồ minh họa ảnh hưởng hướng gió (đi gió, leeward) tới thành tạo cấu trúc cacbonat 105 58 Hình Sơ đồ đới tướng chuNn rìa thềm cacbonat (Wilson, 1975) .107 59 Hình Sơ đồ biểu diễn đới tướng chuNn rìa thềm cacbonat (Wilson, 1975 ExxonMobil, 2007) 107 60 Hình Mơ hình phát triển thối hóa cacbonat tuổi Mioxen sớm, theo tài liệu địa chất, địa vật lý 110 61 Hình 4 Mơ hình dự báo phân bố độ rỗng cacbonat đới nâng Tri Tôn, theo tài liệu tướng địa chấn 113 62 Hình Mơ hình tướng trầm tích cacbonat đới nâng Tri Tơn 114 63 Hình Biểu đồ nhiệt phân mẫu địa hóa GK 112-AV-1X [41] 118 64 Hình Độ rỗng thứ sinh hình thành nén ép GK 119-CH-1X 121 65 Hình Một số kiểu độ rỗng điển hình GK 119-CH-1X: (a) intercrystalic, (b) moldic, (c, d) vuggy [33] .121 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BCH: Bất chỉnh hợp BĐB: Bắc Đông Bắc BSH: Bể Sông Hồng BSH: Bể trầm tích Sơng Hồng BTB: Bắc Tây Bắc CALI: Đường kính giếng khoan (Caliper) DT: Thời gian truyền sóng siêu âm (Delta T) ĐGSH: Đứt gãy Sông Hồng Đc- Đvl: Địa chất- Địa vật lý ft: feet GK: Giếng khoan GR: Cường độ gama (Gamma Ray) HC: Hydrocacbon HI: Hydcacbon Index K: Độ thấm km: Kilomét m: Mét MD: Chiều sâu đo (Measured Depth) mD: Mili darcy MMU: Bất chỉnh hợp Mioxen trung (Middle Miocene Unconformity) MNBTĐ: Mực nước biển tương đối ms: Mili giây NĐN: Nam Đông Nam NPHI: Độ rỗng đo phương pháp nơtron NSH: Nam (bể) Sông Hồng NTN: Nam Tây Nam P: Áp suất vỉa 120 Quy luật biến đổi độ rỗng chung cho thành tạo cacbonat nhiều vấn đề tranh luận không riêng thành tạo mà cịn khơng rõ ràng khu vực khác mà số lượng GK thăm dị cịn Xu bề dày chung cho tầng cacbonat giảm dần theo chiều từ ĐN tới TB, từ 815m (119-CH-1X), 664m (118-CVX-1X) đến 360m (115-A-1X) Mặt khác, độ rỗng chúng thay đổi rộng từ 5-35% khơng có quy luật tuyến tính giảm độ rỗng theo gia tăng chiều sâu Tại GK 115-A-1X xác định 15 tập vỉa chứa, có vỉa dày 1225m có độ rỗng thay đổi từ 17-23,5%, GK 118-CVX-1X gặp vỉa dày 30-50m với độ rỗng 11-25,5%, cá biệt có khoảng độ rỗng cao: 26-39% khoảng chiều sâu từ 1573-1607m, GK 119-CH-1X gặp vỉa dày từ 5-35m với độ rỗng phổ biến khoảng 10-15% 25-30% [30, 33] Tham khảo vùng lân cận có điều kiện địa chất bể Nam Côn Sơn, khu vực Đông Natuna cho thấy đá chứa vùng nghiên cứu có tính chất chứa tốt gồm (Phụ lục 3): Đá vôi dolomit - hệ tầng Sông Hương tuổi Mioxen sớm Trong khu vực nghiên cứu có ba giếng khoan tới đối tượng với số mẫu cịn nên tính chất thấm chứa đá dolomit vấn đề cần nghiên cứu lâu dài Các tập đá vôi khu vực lô 115-120 xác định liên kết theo đặc trưng phản xạ Mioxen chiều dày thay đổi từ 360m (GK 115-A-1X), 334m (GK 118-CVX-1X) 103m (GK 119-CH-1X Kết nghiên cứu khả đá vơi bị dolomit hóa làm thể tích chung đá bị giảm tức tạo độ rỗng tốt (hình 4.9a) khơng bị xi măng tái kết tinh lấp nhét Trong trường hợp này, tập dolomit phần coi đá chứa tiềm với khí đá chắn dầu nặng độ nhớt cao khu vực bể Nam SH Đá vôi - hệ tầng Tri Tôn tuổi Mioxen Ở khu vực lô 115-120, tập đá cacbonat vẽ theo đặc trưng địa chấn phản xạ Mioxen Theo quy mô phân bố chiều dày biến đổi