II.1/ PHƯƠNG PHÁP LECO:
Phương pháp phân tích này dùng cho tất cả các mẫu đá cần nghiên cứu về đá mẹ. Mẫu được chọn 10-100 gram nghiền nhỏ qua rây 50-60 micro rồi tiến hành loại bỏ cacbon vơ cơ bằng cách tác dụng với axit clohydric (HCl). Sau khi mẫu được làm khơ sẽ được đốt tự động trong lị đốt của máy LECO- 412 tới 1350oC. Lượng dioxit cacbon thốt ra sẽ được ghi nhận để tính tổng hàm lượng các bon hữu cơ theo cơng thức sau:
(%) TOC = * 100
• Fco2 = 0.2792: hệ số chuyển đổi
• Mo(g) : khối lượng mẫu đá ban đầu
• Mđ (g) : khối lượng mẫu đá đã loại cacbonat để đưa vào lị đốt
• MCO2 (g) : khối lượng mẫu chuẩn
• Cst (%) : hàm lượng cacbon trong mẫu chuẩn Chỉ tiêu phân loại đá mẹ:
TOC(%) Phân loại đá mẹ
< 0.5 Nghèo 0.5 – 1.0 Trung bình 1.0 – 2.0 Tốt > 2 Rất tốt Mco2 * Fco2 Mđ + M0 * Cst Mco2 * Fco2
II.2/ PHƯƠNG PHÁP NHIỆT PHÂN ROCK – EVAL(RE) :
Phương pháp này được ứng dụng trong nghiên cứu địa hĩa dầu khí nhằm đánh giá tiềm năng của đá mẹ.
Tiến hành nhiệt phân Rock - Eval vật chất hữu cơ, từ 80-100 mg đá (cĩ khi tới 500 mg) tùy mức độ phong phú vật liệu hữu cơ. Tăng nhiệt độ từ thấp đến cao, ta thu được các sản phẩm sau:
• Ở nhiệt độ thấp ( khoảng 90oC) trong vịng 1-1.5 phút, được lượng khí hyrocacbon lỏng thấp phân tử ( C1 - C17), lượng này kí hiệu So. Nhưng lượng này rất nhỏ so với phần cịn lại nên thường khơng xét.
• Nâng nhiệt độ lên khoảng 300oC trong 2 phút, ta thu được lượng hyrocacbon lỏng dạng dầu, kí hiệu S1. Lượng này tương đương lượng Bitum dạng dầu, là lượng HC tự do.
• Tăng nhiệt độ từ từ đến khoảng nhiệt độ 300-500oC (<600oC), nhận được lượng HC tiềm năng ( tức là lượng HC phản ánh tiềm năng của đá mẹ.
• Sau đĩ máy tự động giảm nhiệt độ ( từ 600oC-300oC). Tiếp tục đốt phần HC cịn lại ở nhiệt độ < 600oC, ta nhận được S3 là lượng CO2
được tạo thành
Các chỉ tiêu phân tích trên RE gồm:
• S1(kg HC/T đá) là lượng hydrocacbon tự do trong đá, tức là lượng hydrocacbon sinh ra từ đá mẹ.
• S2(kg HC/T đá) là lượng hydrocacbon tiềm năng trong đá, tức là lượng hydrocacbon cịn lại trong đá mẹ.
• S1+S2 (kg/T đá) là tổng tiềm năng của HC trong đá mẹ.
• Tmax là nhiệt độ cần thiết cho phép nhiệt phân lượng hydrocacbon tiềm năng của đá mẹ và Tmax được coi là một thơng số đánh giá mức độ trưởng thành nhiệt của đá mẹ cũng như VCHC.
Từ kết quả phân tích trên RE cĩ thể tính:
• TOC = [0.83 (S1 + S2) + S4]/10 (%) với S4 là hàm lượng cacbon hữu cơ cịn lại.
• PI = S1/(S1+S2) chỉ ra sự cĩ mặt của hydrocacbon di cư hay tại sinh nhằm xác định sự hiện diện của đới sản phẩm.
• HI = 100*S2/TOC (mg/g): thường phản ánh lượng HC lỏng giải phĩng ra khỏi đá mẹ (khơng phải tổng HC lỏng và khí), được dùng xác định chất lượng đá mẹ và phân loại nguồn gốc vật chất hữu cơ sinh dầu.
Chỉ tiêu đánh giá, phân loại đá mẹ:
S1 (kg HC/T đá) Phân loại đá mẹ
< 0.5 Nghèo
0.5 – 1.0 Trung bình
1.0 – 2.0 Tốt
> 2 Rất tốt
Chỉ tiêu đánh giá tiềm năng hydrocacbon của đá mẹ:
S2 (kg HC/T đá) Phân loại tiềm năng của đá mẹ
< 2.5 Nghèo
2.5 – 5.0 Trung bình
5.0 – 10 Tốt
> 10 Rất tốt
của đá mẹ
< 3.0 Khả năng sinh hạn chế 3.0 – 6.0 Đá mẹ sinh dầu trung bình
6.0 – 12 Đá mẹ sinh dầu tốt > 12 Đá mẹ sinh dầu rất tốt
Chỉ tiêu đánh giá sự cĩ mặt của hydrocacbon tại sinh hay di cư:
PI = S1/S1+S2 Sự cĩ mặt của hydrocacbon di cư
hay tại sinh
< 0.1 Hydrocacbon tại sinh
0.1 – 0.4 Hydrocacbon di cư
> 0.4 Cĩ dầu di cư
Chỉ tiêu xác định chất lượng đá mẹ và nguồn gốc đá mẹ sinh dầu
HI Loại Kerogen Đánh giá khả năng sinh của đá mẹ
0 – 150 III Chỉ sinh khí
150 – 300 III – II Sinh khí và dầu
>300 II-I Sinh dầu và khí
Chỉ tiêu đánh giá mức độ trưởng thành nhiệt của đá mẹ cũng như vật chất hữu cơ:
Tmax (oC) Đánh giá độ trưởng thành của đá mẹ
< 440 Đá mẹ chưa trưởng thành
440 – 446 Đá mẹ trưởng thành (đầu pha sinh dầu) 446 – 470 Đá mẹ trưởng thành muộn (sinh dầu)
II.3/ PHƯƠNG PHÁP ĐO PHẢN XẠ VITRINITE:
Phương pháp đo phản xạ Vitrinite được thực hiện trên kính hiển vi phản xạ LEITZ. Lấy 10 -20g đá nghiền nhỏ, sau đĩ loại carbonat bằng acid HCI và loại silicate bằng HF. Mảnh Vitrinite cĩ mặt trong Kerogen được thu hồi và đút trong một khối nhựa trong suốt, sau đĩ được mài phẳng và soi dưới kính hiển vi để tìm các hạt Vitrinite đẳng thước dưới ánh sáng tia tới. Mỗi mẫu đo trên 50 mảnh Vitrinite và cần loại trừ giá trị ngoại lai để nhận được giá trị phổ biến và đại diện cho mẫu nghiên cứu.
Các chỉ số phản xạ của Vitrinite dùng để đánh giá sự trưởng thành nhiệt của đá mẹ.
Chỉ tiêu đánh giá độ trưởng thành của đá mẹ.
II.4/ PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH BITUM:
Các hợp phần hydrocacbon lỏng (bitum) trong đá được chiết trong dichlormethane đun sơi trong 12 – 24 giờ trên bộ thiết bị SOXTHERM. Sau khoảng thời gian trên bitum đã được chiết ra hịa tan trong dung mơi sẽ được thu hồi bằng cách cho bay hơi dung mơi trên bộ thiết bị cất xoay. Quá trình này sẽ làm bay hơi một phần bitum. Vì vậy chỉ thu được các hợp phần bitum cĩ chứa phân tử C15+ mà thơi, hỗn hợp này gọi là hydrocacbon lỏng bao gồm hydrocacbon no – thơm – hợp phần nặng (nhựa và asphalten).
Ro(%) Độ trưởng thành của đá mẹ
< 0.6 Đá mẹ chưa trưởng thành
0.6 – 0.8 Đá mẹ trưởng thành (giai đoạn đầu tạo dầu) 0.8 – 1.35 Đá mẹ sinh dầu mạnh nhất (trưởng thành muộn)
II.5/ PHƯƠNG PHÁP PHÁT QUANG:
Phương pháp này dựa vào cường độ phát quang của VCHC (bitum) dưới đèn huỳnh quang. Cường độ phát quang khác nhau cho biết hàm lượng khác nhau của bitum.
Nhược điểm: phương pháp này khơng phản ánh đúng hàm lượng của bitum
cĩ nhiều thành phần acid vì thành phần acid của bitum kém phát quang.
Ứng dụng: phương pháp này chỉ cĩ tính chất định tính, nhanh chĩng cho kết quả về đới chứa VCHC hay dầu phong phú. Người ta sử dụng phương pháp này để xác định hàng loạt mẫu tại các giếng khoan hay mẫu đất. Sau đĩ lựa chọn những mẫu cĩ cường độ phát quang cao đem phân tích bitum hố.
II.6/ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ KHỐI PHỔ.
Là phương pháp xác định sự hiện diện của dấu vết sinh vật đặc trưng trong cấu trúc phân tử hydrocacbon của mỗi loại VCHC cĩ nguồn gốc khác nhau. Mẫu phân tích sắc ký khối phổ là hydrocacbon no hoặc thơm được tách từ bitum hoặc dầu thơ. Trước khi phân tích mẫu cần được lọc kỹ qua zeolit phân tử 5A° nhằm làm giàu thêm các cấu tử hydrocacbon vì các biomarker cĩ mặt trong hydrocacbon với hàm lượng rất thấp. Sau đĩ mẫu được bơm vào hệ thống GCMS (bao gồm GC – 17A nối QP 5000) được SHIMADZU hoặc HP sản xuất.
Kết quả phân tích sắc ký khối phổ được ghi trên biểu đồ và tính tốn các biomarker theo phần trăm cũng như mối quan hệ giữa các thành phần biomarker nhằm xác định dạng mơi trường tồn tại VCHC giúp việc phân loại chúng dễ dàng. Đồng thời từ các dạng phân bố biomarker cĩ thể gián tiếp xác định mức độ trưởng thành VCHC của đá meï.
II.7/ PHƯƠNG PHÁP THỜI NHIỆT TTI:
Khi khơng cĩ số liệu về các chỉ tiêu khác, người ta thường sử dụng chỉ tiêu thời nhiệt để dự đốn mức độ trưởng thành của VCHC. Nguyên lý của phương
pháp này là các phản ứng đứt mạch của VCHC xảy ra để hình thành các hydrocacbon lỏng và khí cịn phụ thuộc vào thời gian địa chất và gọi là chỉ tiêu thời nhiệt (TTI).
Khi nghiên cứu mức độ biến chất của than ở Siberia 1969 Lopatin L.V phát hiện ra rằng cứ tăng 100C lượng chất bốc tăng 2 lần và tồn bộ chu trình biến đổi của than sẽ sinh ra chất bốc theo cấp số nhân. Theo đĩ, Lopatin L.V đặt cho ký hiệu là hệ số nhiệt độ phản ánh tốc độ của phản ứng gấp đơi r = 2. Từ lớp đá mẹ đĩ tăng được 100C phải trải qua một khoảng thời gian nhất định và gọi là ∆t, từ đĩ tính tích của hai thơng số này r*∆t sẽ là chỉ số thời nhiệt của VCHC trong khoảng thời gian đĩ. Như vậy, ∑ r*∆t là tổng cộng dồn của tích nêu trên phản ánh chỉ số thời nhiệt (TTI) theo thời gian phát triển địa chất. Ở điều kiện nhiệt độ 1000C – 1100C cường độ sinh chất bốc xảy ra nhiều nhất. Từ nhiệt độ thấp nhất đến ngưỡng này cường độ sinh chất bốc tăng dần và sau đĩ từ 1100C và cao hơn cường độ sinh chất bốc giảm dần. Vì vậy ở khoảng nhiệt độ 1000C – 1100C cĩ r0 = 1, thấp hơn các khoảng nhiệt độ này r cĩ số mũ là r-n cịn trong các khoảng nhiệt độ cao hơn thì hệ số r cĩ số mũ dương rn. ∑ = × ∆ = n i n n r T TTI 1
Ơâng cũng đã xây dựng sơ đồ lịch sử chơn vùi của bất cứ thời điểm nào của bể trầm tích và tính được lịch sử tiến hố của VCHC.
Ưu điểm: phương pháp này cĩ thể tính tốn và dự báo các pha sinh dầu, khí
condensat và khí khơ cho bất kỳ điểm nào của bể trầm tích khi chưa cĩ giếng khoan.
Nhược điểm: chỉ tiêu này chỉ cĩ hiệu quả đối với các bể trầm tích Paleozoi,
Mesozoi, cĩ tốc độ tích lũy trầm tích trung bình và thấp. Đối với các bể trầm tích Kainozoi cĩ tốc độ tích lũy trầm tích nhanh, đặc biệt vào Neogen và Đệ Tứ phương
tích luỹ ở đây nhanh, đặc biệt nguồn nhiệt do hoạt động Tân kiến tạo gây nên (từ các nguồn dưới sâu đi lên dọc theo các đứt gãy sâu) thì vật liệu hữu cơ chưa cĩ đủ thời gian để cảm nhận và chuyển hố theo chế độ nhiệt mới.
Bảng tính chỉ tiêu thời nhiệt TTI. Khoảng nhiệt độ, Chỉ số tích luỹ R: hệsố nhiệt độ về tốc độ phản ∆t: khoảng
thời gian qua TTI ∆t ∑∆t.r n 30 – 40 -7 2-7 40 – 50 -6 2-6 … … … … 100 – 110 0 1 110 – 120 1 2 … … …
II.8/ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MÀU CỦA KEROGEN:
Phương pháp này được tiến hành gần giống như việc chuẩn bị mẫu của phương pháp đo phản xạ Vitrinite. Kerogen thu được rửa sạch và dùng bromit kẽm làm nổi lên phía trên, thu Kerogen nổi. Mẫu Kerogen thu được soi dưới kính hiển vi, đối sánh với bảng màu chuẩn để xác định độ trưởng thành của Kerogen. Mứa độ trưởng thành được biểu hiện từ màu vàng sáng đến đen.
II.9/ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ DẢI HYDROCARBON NO, n-ankal C15+.
Hydrocabon no từ phép phân tích tách thành phần nhĩm của bitum hoặc dầu thơ đem phân tích trên cột mao quản dài 25m – 50/60m của máy sắc ký khí GC – 14B hoặc HP 6980. Nhờ sự hổ trợ của khí trơ, các phân tử hydrocacbon lần lượt xuất hiện và được ghi trên sắc đồ theo trọng lượng phân tử từ nhẹ đến nặng vì các
phân tử cĩ nhiệt độ bay hơi khác nhau. Ví dụ: CH4 bắt đầu bay hơi từ –200C và cịn tiếp tục bay hơi khi các phân tử nặng hơn bắt đầu bay hơi. Nhờ FID mà thời gian xuất hiện và hàm lượng từng phân tử HC được tự động ghi từ CH4 tới các phân tử cĩ trọng lượng cao khi nhiệt độ của cột sắc ký tăng dần đến >5500C hoặc cao hơn khi phân tích dầu nặng.
Từ kết quả tính tốn trên máy kèm sắc đồ ghi ta cĩ thể tính được các thơng số liên quan khi đánh giá chất lượng đá mẹ. Ví dụ: quan hệ pristan (iC19) và phytan (iC20) dùng xác định loại và mơi trường lắng đọng VCHC…
Cũng trên máy GC – 14B, HP 6980 cĩ thể phân tích thành phần hydrocacbon thơm, asphalten và cho cả dầu thơ tồn phần. Các bước tiến hành cũng tương tự như trên.
Phương pháp trên dùng xác định sự tồn tại hay vắng mặt các di chỉ địa hố (tên của các hydrocacbon khơng thay đổi hoặc thay đổi rất ít so với VCHC sinh ra nĩ. Sự vắng mặt các di chỉ địa hố cho thấy các đá nguồn trưởng thành vào giai đoạn catagenesis muộn. Sự tồn tại của nĩ xác định các đá nguồn cĩ mức độ trưởng thành rất thấp hoặc chưa trưởng thành, đồng thời cũng cho ta những cơ sở về nguồn gốc VCHC sinh dầu.
Mơi trường lắng đọng VCHC.
Khi đã xác định được loại VCHC cĩ thể ta cho rằng đã biết được mơi trường lắng đọng của nĩ. Song khơng hẳn như vậy, ví dụ như VCHC loại III cĩ thể được lắng đọng trong đầm hồ hoặc ven biển hay vùng cửa sơng… Ở mỗi điều kiện mơi trường khác nhau VCHC sẽ cĩ chất lượng khác nhau, nơi cĩ hàm lượng oxy thấp VCHC sẽ được bảo tồn tốt và khi trải qua các giai đoạn trưởng thành chúng sẽ sinh ra các sản phẩm hydrocacbon (dầu/khí) cĩ chất lượng tốt…
Để xác định dạng mơi trường lắng đọng VCHC người ta sử dụng thơng số pristan/phytan, pristan/nC17 và phytan/nC18 từ kết quả phân tích sắc ký n-alkan.
Ta cĩ màu xanh của lá cây gọi là phytol. Trong mơi trường oxi hĩa Phytol biến thành Pristan, trong mơi trường khử phytol biến thành phytal.
Vì vậy sự cĩ mặt cao hay thấp của nĩ cho phép ghi nhận dạng mơi trường tồn tại đá mẹ.
Bảng chỉ tiêu phân tích mơi trường lắng đọng.
Mơi trường Các chỉ tiêu đánh giá
Tính chất Trầm tích Pr/Ph Pr/nC17 Ph/nC18 Oxy hố Lục địa >4 >4.5 >1.5 Khử yếu Đồng bằng chuyển tiếp 4 – 3 2.0 – 4.5 1.25 – 1.5 Khử Ven bờ, vũng vịnh, cửa sơng, nước lợ. 3 – 1 1.0 – 2.0 1.0 – 1.25
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐỊA HĨA TỪNG GIẾNG KHOAN THUỘC BỒN TRŨNG CỬU LONG
Để thực hiện tiểu luận này tác giả đã thu thập tài liệu về địa hĩa dầu khí của 8 giếng khoan ( Hình 5: sơ đồ phân bố giếng khoan), tổng hợp và tính tốn để cho ra các kết quả sau.