Mỏ Bạch Hổ nằm ở giữa phần nâng trung tâm trũng Cửu Long, cách Thành phố Vũng Tàu 120 km về phía Đơng Nam, chia làm 3 vùng : vịm Bắc, vịm Nam, vịm Trung Tâm.
Vịm Trung Tâm : là phần cao nhất của cấu tạo Bạch Hổ, đĩ là những địa luỹ lớn của phần mĩng, đƣợc nâng cao hơn so với vịm Bắc và vịm Nam.
Vịm Bắc : là phần phức tạp nhất của khối mĩng, đƣợc chia cắt bởi hệ thống đứt gãy chính của mỏ, tạo ra các bậc thang của vịm cấu tạo.
A. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH THÂN DẦU MĨNG MỎ BẠCH HỔ.
1. Quá trình hình thành cấu tạo :
Cấu tạo Bạch Hổ nĩi riêng và bồn trũng Cửu Long nĩi chung phát sinh và phát triển trên mĩng núi lửa – pluton tuổi Mesozoic muộn thuộc rìa lục địa tích cực. Trong Palaeozoic và Mesozoic sớm, bồn trũng Cửu Long trải qua chế độ hoạt hố magma kiến tạo mang đặc trƣng của rìa lục địa tích cực. Nhờ đĩ đã tạo nên vịng cung magma kéo dài theo phƣơng Đơng Bắc – Tây Nam. Quá trình hút
chìm đƣợc hình thành rất mạnh theo chu kỳ đƣợc phản ánh trong sự hình thành phức hệ magma với nhiều pha tiêm nhập của khối nĩng chảy. Kèm theo đĩ là hoạt động kiến tạo phá huỷ mạnh mẽ tạo nên những đới phá huỷ kiến tạo cĩ phƣơng cùng với phƣơng của đới núi lửa pluton.
Trong phạm vi cấu tạo Bạch Hổ cĩ ba phức hệ magma xâm nhập cĩ tuổi khác nhau :
Phức hệ đá magma cổ nhất – phức hệ Hịn Khoai cĩ tuổi thời kỳ Triassic muộn, tƣơng ứng với đứt vỡ đầu tiên và phá huỷ của đại lục Pangea. Các thành tạo của phức hệ phân bố chủ yếu ở phần phía Đơng của vịm Bắc với đặc điểm thành phần khống vơi kiềm. Phức hệ Hịn Khoai cĩ thể đƣợc sinh ra trong sự hút chìm của mảng đại dƣơng, dung dịch magma từ lớp thƣợng manti xuyên qua lớp thạch quyển và lơi kéo theo các sản phẩm nĩng chảy của lớp vỏ trầm tích phía trên, do mất năng lƣợng sớm nên dung dịch magma kết tinh hạt mịn ở dƣới sâu 30 - 40km (theo phân loại của Khain.V.N, và Lomise M.E).
Phức hệ Định Quán cĩ tuổi thời kỳ Jurassic muộn, phân bố chủ yếu ở vịm Bắc dƣới dạng từng đám nhỏ và gặp rải rác ở vịm Trung Tâm. Phức hệ magma này xuất hiện vào thời điểm tác động mạnh mẽ của các hoạt động kiến tạo với các quá trình tách giãn và di chuyển của các mảng. Các đá của phức hệ cĩ thành phần khống vơi – kiềm chuyển sang kiềm – vơi. Phức hệ Định Quán cĩ thể đƣợc sinh ra trong giai đoạn cuối của quá trình hút chìm của mảng đại dƣơng, dung dịch magma acid yếu Định Quán đƣợc dâng lên từ phần dƣới của lớp vỏ cố kết lục địa và kết tinh ở độ sâu khơng lớn : 20 – 25km (đặc trƣng bởi tính khơng đồng nhất các thành phần của phức hệ).
Phức hệ Cà Ná cĩ tuổi Cretaceous muộn tƣơng ứng với thời kỳ va chạm mạnh của các mảng thạch quyển (tạo thành vành đai magma dọc theo rìa Đơng mảng Đơng Nam Á). Các thành tạo của phức hệ phổ biến tồn cấu tạo, đặc biệt tập trung ở vịm Trung Tâm. Tính ƣu thế về thành phần kiềm của khống vật cho thấy phức hệ đƣợc sinh ra trong giai đoạn tắt dần hoạt động của đới hút chìm và phát triển vỏ lục địa với sự cĩ mặt của các đới tách giãn. Dung dịch magma acid
Cà Ná xuất hiện từ phần trên của lớp vỏ cố kết lục địa và kết tinh ở độ sâu nhỏ : 15 – 20km.
Đi kèm với các xâm nhập là các hoạt động phun trào núi lửa tạo nên các đai mạch gabbro, toleit – basalt, andesite…
Hoạt động kiến tạo trong suốt giai đoạn này khơng chỉ phá huỷ các phức hệ đá magma mà cịn tạo ra các hệ thống nứt nẻ trong nĩ. Tuy nhiên vào cuối giai đoạn này, hầu hết chúng vẫn cịn đặc sít với cƣờng độ nứt nẻ thấp.
Kết thúc giai đoạn tạo mĩng trƣớc Cenozoic là quá trình nâng lên của vùng chi phối bởi sự dâng lên của quyển mềm.
Palaeocene
Hầu hết đá mĩng vẫn cịn ở cận mặt đất và quá trình phong hố chỉ diễn ra dần dần ở những khối nhơ ra. Hoạt động kiến tạo trong giai đoạn này đã tạo ra những đứt gãy mới hƣớng Đơng Bắc – Tây Nam, các nứt nẻ liên quan và vài thể tƣờng cắt qua các đới yếu. Hầu hết các nứt nẻ, đứt gãy, đới dăm kết xuất hiện trong đá mĩng mỏ Bạch Hổ vào thời kỳ này đều bị bít chặt do sự lấp đầy các khống vật thuỷ nhiệt.
Eocene – Oligocene
Vỏ lục địa bị thối hố mạnh do tách giãn và sụt lún hình thành hàng loạt các địa luỹ, địa hào, xảy ra quá trình phá huỷ các vùng núi cao và trầm tích các vật liệu dạng molas ở các địa hào hẹp.
Quá trình xoay dịch của khối vào Eocene đã nâng khối đá mĩng mỏ Bạch Hổ lên mặt đất. Khi phần trên của mĩng lộ trên mặt đất, chúng bị xĩi mịn và phong hố mạnh mẽ bởi các quá trình vật lý, hố học, bao gồm quá trình thốt trọng, bĩc mịn và hình thành một lớp phong hố cĩ hàm lƣợng sét cao, cĩ bề dày khác nhau. Các khống vật khơng ổn định bị hồ tan. Từ nứt nẻ hình thành nên những hang hốc mới, đồng thời các nứt nẻ, hang hốc cĩ trƣớc đƣợc mở rộng hơn. Ở phần dƣới của đá mĩng, vật liệu cơ học và hố học tích tụ dọc theo các nứt nẻ, hang hốc cĩ trƣớc qua sự ngấm xuống dƣới của nƣớc khí quyển. Kết quả là làm
gia tăng độ rỗng và độ thấm ở những đới cao hơn và cũng làm giảm ở những đới thấp hơn trong đá mĩng.
Quá trình tách giãn sau đĩ tiếp tục phát triển làm cho vỏ lục địa lún chìm sâu hơn, hoạt động sụt lún mạnh dần từ Tây Nam lên Đơng Bắc trong phạm vi bồn trũng Cửu Long. Hình thành basalt đới trầm tích kế tiếp nhau : từ tam giác châu chịu ảnh hƣởng của sơng hồ đến đới trung gian và cuối cùng là đới tam giác châu chịu ảnh hƣởng nhiều của biển chứa vật chất hữu cơ Sappropen, đĩ là nguồn gốc tạo nên tập đá sinh dầu Damolisap. Riêng ở mỏ Bạch Hổ, biên độ sụt lún thay đổi với chiều dày phía Đơng lớn hơn phía Tây cấu tạo.
Cuối Oligocene, đá mĩng mỏ Bạch Hổ lại đƣợc nâng lên lần nữa do lực nén ép đã tạo ra đứt gãy chờm nghịch chuyển dịch lớn cắt ngang qua đá mĩng. Sự phá huỷ này đã tạo nên những nứt nẻ cĩ cƣờng độ mạnh nhất ở vịm Trung Tâm. Chính những đứt gãy này và các đới dăm kết liên quan đã chuyển đổi đá mĩng mỏ Bạch Hổ thành đá chứa cĩ tiềm năng. Ở phần nhơ cao, các quá trình phong hố biến đổi đá vẫn tiếp diễn. Quá trình sụt lún nhanh sau đĩ đã bao bọc đá mĩng bằng trầm tích mịn hạt tạo nên tầng chắn hữu hiệu.
Hoạt động phun trào magma cũng xảy ra vào thời kỳ này, các thể tƣờng liên quan đến quá trình phong hố yếu hoặc khơng bị phong hố cũng chính là những tầng chắn trong đá mĩng.
Sự kết thúc hoạt động của phần lớn các đứt gãy và bất chỉnh hợp ở nĩc trầm tích Oligocene đã đánh dấu sự kết thúc thời kỳ đồng tạo rift.
Miocene – hiện tại
Sự thay đổi chế độ kiến tạo từ tách giãn sang oằn võng đã dẫn đến sự hình thành lớp phủ mở rộng và kề gối lên các tập đồng tách giãn Oligocene. Các hoạt động đứt gãy đã giảm nhƣng phun trào núi lửa vẫn xảy ra ở một số nơi.
Cuối Miocene sớm : đƣợc đánh dấu bằng biến cố biển tiến mạnh với sự thành tạo tập sét biển chứa Rotalia rộng khắp, tạo nên tầng đánh dấu địa tầng và tầng chắn tuyệt vời cho cấu tạo.
Miocene giữa : mơi trƣờng biển đã ít ảnh hƣởng hơn, mơi trƣờng dịng sơng tái thiết lập, trầm tích đƣợc tích tụ trong điều kiện ven bờ. Cuối Miocene giữa và đặc biệt cuối Miocene muộn, cấu tạo bị nâng lên chút ít song vẫn nằm trong xu hƣớng là lún chìm và bị chơn vùi.
Hiện tƣợng tái hoạt động trong quá trình oằn võng ở thời kỳ này của các đứt gãy là nguyên nhân cơ bản thúc đẩy quá trình dịch chuyển hydrocarbon vào bẫy.
Pliocence – Đệ Tứ : là thời gian biển tiến rộng lớn, trầm tích cĩ chiều dày lớn, cĩ tính ổn định gần nhƣ nằm ngang trên các thành tạo trƣớc.
2. Quá trình hình thành tính chất thấm chứa.
Với đặc tính thấm chứa nguyên sinh, đá mĩng đƣợc xem là khơng cĩ triển vọng chứa dầu khí. Tuy nhiên những biến đổi thứ sinh của đá mĩng là những yếu tố ảnh hƣởng quyết định đến tính chất thấm chứa của chúng. Sự hình thành cấu trúc khơng gian rỗng trong đá mĩng là do tác động tổng hợp của nhiều yếu tố địa chất khác nhau, bao gồm các quá trình biến đổi chính sau:
- Quá trình co nén thể tích khi magma đơng cứng.
- Quá trình biến đổi do hoạt động kiến tạo.
- Quá trình biến đổi do hoạt động nhiệt dịch.
- Quá trình biến đổi do các hoạt động ngoại sinh.
Các quá trình này ở những mức độ khác nhau đã tạo nên độ rỗng trong các đá mĩng. Tuy nhiên, chỉ cĩ các hoạt động kiến tạo và hoạt động nhiệt dịch mới đĩng vai trị đáng kể trong quá trình hình thành khơng gian rỗng ở các đá mĩng.
- Quá trình co nén thể tích khi magma đơng cứng.
Do tốc độ nguội lạnh khơng đều nên từ ngồi vào trong thƣờng tạo thành các khe nứt, vi khe nứt, vết rạn thẳng đứng và nằm ngang và đặc biệt nhiều ở lớp vỏ ngồi. Ở cấu tạo mỏ Bạch Hổ, độ lỗ rỗng của granite thƣờng lớn hơn hẳn so với các đá khác. Do mất khí và hơi nên hình thành các lỗ hổng.
- Quá trình biến đổi do hoạt động kiến tạo.
Cĩ thể nĩi rằng những biến đổi của đá mĩng đều là kết quả của các hoạt động kiến tạo diễn ra mạnh mẽ trong khu vực, trong đĩ vịm Trung Tâm bị biến đổi sâu sắc nhất. Hoạt động kiến tạo xảy ra vào thời Jurassic – Cretaceous và kết thúc vào Miocene giữa mà thời kỳ mạnh nhất là Cretaseuos và sau đĩ là Oligocene. Các đứt gãy và các đới nứt nẻ đƣợc thành tạo cùng với các quá trình tạo rift. Các chuyển động kiến tạo nâng hoặc chuyển dịch ngang vào cuối Eocene – Oligocene muộn thƣờng tạo các đứt gãy, các đới vỡ vụn vị nhàu, cà nát dọc theo đứt gãy. Dƣới tác dụng của hoạt động kiến tạo thƣờng phần trên bị phá huỷ nứt nẻ nhiều hơn. Ở vịm trung tâm các đứt gãy chính cĩ hƣớng Đơng Bắc – Tây Nam. Ở đây vì mật độ khe nứt, đứt gãy và vi khe nứt cao nên mức độ phá huỷ vỡ vụn của các đá lớn. Do đĩ, các chuyển động kiến tạo dẫn đến hình thành hàng loạt các kênh dẫn chất lƣu và tăng độ thấm. Ở mỏ Bạch Hổ cĩ 2 hệ thống đứt gãy chính : Đơng Bắc – Tây Nam và Đơng – Tây. Số lƣợng đứt gãy phá huỷ kiến tạo nhiều nhất đƣợc tìm thấy ở tầng mĩng và trầm tích Oligocene. Ngƣời ta chia ra các đứt gãy ra thành các loại : đứt gãy trƣớc Cenozoic, đứt gãy Palaeogen, đứt gãy Neogene.
Trong phạm vi mỏ , các đứt gãy hƣớng Đơng Bắc – Tây Nam là các đứt gãy giới hạn cấu tạo đĩng vai trị quan trọng. Đĩ là các hệ thống đứt gãy Palaeogen cĩ độ dài đáng kể và cĩ biên độ lớn, phát triển đồng trầm tích trong suốt thời kỳ Oligocene sớm và phần lớn thời kỳ Oligocene muộn. Tất cả các đứt gãy này đều xuyên vào mĩng.
Các đứt gãy phá huỷ tuổi Neogene khơng đáng kể, chúng cĩ đƣờng phƣơng theo hƣớng Đơng – Tây và Đơng Bắc – Tây Nam, phát triển chủ yếu ở phần trên cận đỉnh cấu tạo.
Phát triển song song với đứt gãy là các nứt nẻ kiến tạo, trong thân mĩng phát hiện hai hệ thống nứt nẻ cắt chéo nhau vào khoảng 60 – 1200
. Rất ít mặt nứt nẻ ngang. Chúng phân bố khơng đều trong thân mĩng tạo thành những đới nứt nẻ
ngang rõ rệt kéo dài, cắt chéo nhau. Chính điểm này quyết định cho sự lƣu thơng giữa các giếng khoan với nhau.
- Quá trình biến đổi do hoạt động nhiệt dịch.
Quá trình này diễn ra trong đá mĩng mỏ Bạch Hổ mang tính chất hai mặt, hoặc là làm tăng lên hoặc là làm giảm đi tính thấm chứa của đá mĩng. Nhƣng cĩ thể nĩi các hoạt động thuỷ nhiệt là một trong những tác nhân tích cực hình thành nên khả năng chứa đƣợc sản phẩm của đá mĩng.
- Quá trình biến đổi do các hoạt động ngoại sinh.
Khi khối magma nhơ lên mặt đất suốt thời kỳ Eocene muộn tới gần cuối Oligocene muộn, sẽ chịu tác động của phong hố bề mặt nhƣ giĩ, nhiệt độ, sĩng biển, thuỷ triều, sự hồ tan của các dung dịch hố chất tự nhiên (acid kiềm). Trong đĩ quá trình rửa lũa hồ tan trƣớc hết là các khống vật ít bền vững nhất của nhĩm feldspar, mica kết quả là dẫn đến sự phá huỷ đá gốc, mở rộng thêm các khe nứt và hình thành khơng gian trống của các hang hốc và làm tăng độ rỗng, độ thấm. Từ đĩ tạo nên khe nứt và hang hốc mới, thƣờng ở 20 – 30m ngồi cùng.
Nhƣ vậy, các hoạt động kiến tạo hình thành các khe nứt, đứt gãy, đới vị nhàu, vỡ vụn làm cho tính chất thấm chứa của đá mĩng đƣợc cải thiện rất nhiều. Bên cạnh đĩ, nhờ hệ thống các khe nứt, đứt gãy này mà quá trình phong hố và nhiệt dịch xảy ra với cƣờng độ mạnh hơn. Nếu khơng cĩ quá trình nhiệt dịch (hồ tan các khống vật kém bền vững) thì đá chứa chủ yếu là loại nứt nẻ.
B. QUÁ TRÌNH DI TRÚ CỦA DẦU VÀO BẪY.
Tham gia vào quá trình sinh dầu là các vật liệu hữu cơ trong trầm tích Oligocene và trầm tích Eocene.
Theo mơ hình cấu trúc của mĩng mỏ Bạch Hổ cho thấy : chỉ riêng ở phạm vi vịm Trung Tâm, giới hạn trên của dầu trong đá mĩng (nĩc tầng chứa) là tầng sét dày mang tính khu vực của điệp Trà Tân – Oligocene thƣợng, tầng sét này nằm trên đá mĩng. Ở các khu vực cịn lại của mĩng, phủ kề áp lên mĩng cĩ chỗ
là các lớp sét, cĩ chỗ là các tầng cát chứa dầu của Oligocene hạ. Riêng ở phía Tây của vịm Trung Tâm, cĩ chỗ đá mĩng nằm chồm lên trầm tích Oligocene hạ.
Nhƣ vậy, khi các đá mẹ Oligocene đã bão hồ dầu và đá mĩng đã trở thành bẫy chứa đầy tiềm năng thì dầu trong trầm tích Oligocene sẽ thuận lợi di cƣ vào đá mĩng.
Các hoạt động kiến tạo cũng nhƣ các quá trình nhiệt dịch phong hố đã tạo nên một mạng khe nứt hang hốc trong đá mĩng. Mạng khe nứt này là khối khơng gian rỗng cĩ kích thƣớc theo khơng gian ba chiều : chiều dài, chiều sâu và chiều rộng (khoảng mở của khe nứt). Nhƣ vậy thể tích khối đá mĩng đã đƣợc gia tăng, tồn bộ khối thể tích rỗng tăng thêm này đã tạo thành một khối mĩng khổng lồ cĩ áp suất thấp gây nên áp lực cĩ hƣớng từ các phía xung quanh vào mĩng.
Mặt khác khi đá mẹ ở đới trƣởng thành khí hydrocarbon đƣợc sinh ra làm tăng thể tích dẫn đến tăng áp suất và đẩy chúng ra khỏi đá mẹ. Cứ nhƣ vậy dầu và nƣớc từ các trầm tích Oligocene hạ sẽ di chuyển dần dần qua mặt bất chỉnh hợp để lấp đầy các khe hở trong khối đá mĩng bị nứt nẻ hang hốc : dầu với một phần nhỏ nƣớc liên kết sẽ di chuyển vào phần mĩng nằm ngay bên dƣới tầng cát kết bão hồ dầu. Quá trình di cƣ dầu từ trầm tích Oligocene hạ vào đá mĩng sẽ dừng lại khi đạt đƣợc dự cân bằng thuỷ lực giữa chúng.