CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC
2.1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU, TÌM KIẾM VÀ THĂM DÒ DẦU KHÍ
Trên cơ sở tổng hợp các báo cáo của các nhà thầu và các Công ty, Trung tâm
và Viện nghiên cứu trong và ngoài nước [9, 23, 24] cho thấy: Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, ngay từ khi miền Nam hoàn toàn giải phóng, cơng tác tìm
kiếm và thăm dị dầu khí đã được chú trọng đầu tư nghiên cứu. Theo lịch sử, cơng
tác tìm kiếm thăm dị dầu khí tại bể Nam Cơn sơn có thể chia ra các thời kỳ như
sau:
2.1.1. Thời kỳ trước năm 1975
Đây là thời kỳ khởi đầu công cuộc thăm dị dầu khí trên tồn thềm lục địa
Việt Nam nói chung và bể Nam Cơn Sơn nói riêng. Những khảo sát thăm dò bước
đầu là do các công ty thăm dò của Mỹ và Anh thực hiện như: Nanderell, Mobil
Kaiyo, Esso, Union Texas, Sunning Dale. Các nhà thầu đã thu nổ hàng nghìn km
địa chấn 2D (Hình 2.1). Trên cơ sở phân tích, minh giải các tài liệu địa chấn với
mạng lưới tuyến đo được các nhà thầu đã đưa ra được các bản đồ cấu trúc, bản đồ
đẳng thời ở các tỷ lệ 1/100.000 đối với một số cấu tạo triển vọng nhưng độ chính
xác của các bản đồ chưa cao [24].
Dựa trên những kết quả phân tích địa chấn, cuối năm 1974 đầu năm 1975,
công ty Pecten và Mobil đã khoan 5 giếng trên các cấu tạo khác nhau: Mía -1X, ĐH-1X, Hồng -1X, Dừa -1X và Dừa -2X. Trong đó, giếng Dừa -1X đã phát hiện
dầu. Với những phát hiện quan trọng trong giai đoạn này, các Công ty Dầu khí
trong và ngồi nước đã đưa ra một số đánh giá kết quả nghiên cứu chung cho các lô
thuộc bể Nam Côn Sơn thông qua các báo cáo, các bản đồ đẳng thời và bản đồ cấu
trúc cho toàn thềm lục địa Việt Nam nói chung và khu vực bể Nam Cơn Sơn nói
Hình 2.1: Sơ đồ mạng lưới các tuyến địa chấn đã thu nổ tại bể Nam Cơn Sơn
(Nguồn Viện Dầu khí Việt Nam)
2.1.2. Thời kỳ từ năm 1975 đến nay.
Sau khi hai miền Nam Bắc được thống nhất, cả nước bắt tay vào công cuộc củng cố và xây dựng nền kinh tế nước nhà. Hịa cùng khơng khí sơi động đó, tháng
11 năm 1975 Tổng cục Dầu khí đã quyết định thành lập Cơng ty Dầu khí Việt Nam
nhằm đẩy mạnh quan hệ hợp tác tìm kiếm thăm dị dầu khí trên tồn thềm lục địa Việt Nam với các nước. Điển hình là những năm 1975-1980 cơng ty Agip và Bow
Valley đã ký hợp đồng khảo sát tỉ mỉ vào khoảng 14.859 km địa chấn 2D với mạng lưới 2x2 km và tiến hành khoan 8 giếng: 04A-1X, 04B-1X, 12A-1X, 12B-1X, 12C-
số sơ đồ, bản đồ đẳng thời theo các tầng phản xạ ở các tỷ lệ khác nhau và đã có báo cáo tổng kết đánh giá kết quả thu được qua công tác khoan và minh giải địa chấn.
Những năm 1981- 1987 đánh dấu bằng sự ra đời của Xí nghiệp liên doanh
Vietsopetro (VSP) [24]. Kết quả của hiệp định thăm dò dầu khí trên đã mở ra một thời kỳ phát triển mới cho ngành cơng nghiệp Dầu khí Việt Nam. Song cũng vì một số lý do khách quan khiến cơng tác tìm kiếm, thăm dị dầu khí tại Việt Nam trong
giai đoạn này chủ yếu được tập trung vào bể Cửu Long, còn đối với bể Nam Cơn Sơn chỉ có một số diện tích nhất định được quan tâm. Trong đó, khu vực cấu tạo
Đại Hùng VSP đã khảo sát 1.100km tuyến địa chấn 2D và trên cơ sở đó VSP đã
thành lập được bản đồ cấu trúc tầng Miocen và móng thuộc lơ 05-1 và bước đầu đã
đánh giá được tiềm năng trữ lượng dầu khí tại đây [7].
Năm 1988 sau khi Nhà nước ban hành Bộ luật Đầu tư Nước ngoài nhiều hợp đồng của các nhà thầu đã được ký kết tìm kiếm thăm dị ở bể Nam Cơn Sơn [9]. Từ đó đến nay, các nhà thầu đã tiến hành hàng trăm nghìn km địa chấn 2D và hàng
nghìn km2 địa chấn 3D và đã khoan khoảng hơn 80 giếng khoan thăm dò/thẩm
lượng và khai thác tại khu vực này. Năm 1989, công ty Dầu khí ONGC khảo sát
4.000km tuyến địa chấn 2D tại lô 06 và 12E (Hình 1.1, Hình 1.2). Năm 1992 cơng
ty BP đã thu nổ 5.000km tuyến địa chấn thuộc lô 05.2 và đã thành lập được bản đồ
cấu trúc trên cơ sở các tài liệu trên. Năm 1994 công ty BP đã đưa vào khai thác tầng chứa cát kết Miocene dưới, cũng trong thời điểm này, công ty MJC đã khảo sát địa
chấn 3D tại khu vực lô 05.1b với diện tích 12.000km2, sau đó đã khoan 2 giếng và
phát hiện khí trong cát kết Miocene dưới và giữa [7].
Từ năm 1995 đến nay một loạt các Công ty và các nhà thầu trong và ngoài nước đã thu nổ tổng cộng trên 35.000km địa chấn 2D và trên 5.500km2 địa chấn 3D và khoan hàng chục giếng khoan, đồng thời đã phát hiện ra các mỏ khí có giá trị
công nghiệp lớn: như mỏ Rồng Đôi, Rồng Đôi Tây thuộc lô 11.2, Thiên Nga (lô
12), Lan Tây, Lan đỏ (lô 06-1), Mộc Tinh (lô 05-3), Hải Thạch (lô 05-2) [9, 13, 22,
Như vậy, qua công tác tổng hợp tài liệu từ các nhà thầu bước đầu cho thấy
các phát hiện thương mại tại bể Nam Côn Sơn chủ yếu tập trung trong các tập cát
kết thuộc trầm tích Miocene và đặc biệt là trong trong Miocene sớm và muộn. 2.2. CƠ SỞ TÀI LIỆU
2.2.1. Tài liệu địa chất
Khu vực nghiên cứu theo tác giả thống kê có khoảng 43 giếng khoan được thực hiện từ năm 1993 cho đến nay bao gồm cả giếng thăm dò, thẩm định và giếng
khoan khai thác [7]. Đây là nguồn tài liệu vô cùng quý giá đã và đang được các
chuyên gia trong ngành nghiên cứu sử dụng trong cơng tác tìm kiếm thăm dị dầu khí. Qua đó, tác giả đã lựa chọn ra 4 giếng khoan để phân chia và liên kết địa tầng phân tập của các thành tạo trầm tích Oligocene-Miocene thuộc hai cấu tạo nằm phía Bắc và Đơng Nam thuộc khu vực nghiên cứu của luận văn. Trên cơ sở phân tích tài liệu cũng như kế thừa các kết quả phân tích cổ sinh và thạch học trầm tích của Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) và Xí nghiệp liên doanh Vietsopetro (VSP) tác giả muốn làm rõ hơn đặc điểm địa chất và môi trường thành tạo thông qua việc áp dụng mơ hình địa tầng phân tập.
2.2.2. Tài liệu địa vật lý.
Tổng số 43 giếng khoan đã khoan tại khu vực nghiên cứu là con số đáng kể
trên một diện tích khoảng hơn 3.000km2 [7]. Số lượng giếng khoan này phần nào
thể hiện tiềm năng dầu khí của khu vực nghiên cứu mà các Công ty đang muốn đạt
được ở đây. Qua tìm hiểu, hầu hết các giếng khoan đều thực hiện công tác đo địa
vật lý giếng khoan và được các cơ quan, nhà thầu trong và ngoài nước tiến hành phân tích [24]. Riêng đối với 4 giếng khoan (A-1X, A-2X, A-3X và A-4X) lựa chọn trình bày trong luận văn (Hình 1.1) được tác giả phân tích và kế thừa trên cả phương diện địa vật lý giếng khoan, thạch học kết hợp với tài liệu cổ sinh nhằm phân chia, liên kết được các vĩ tập (megasequence), tập (sequence) và các hệ thống trầm tích (RST,TST) theo mơ hình đã lựa chọn.
Bên cạnh số lượng lớn các giếng khoan phải kể đến mức độ khảo sát địa
hiện từ năm 1978 đến nay [7, 24]. Như vậy có thể thấy, mức độ chi tiết cũng như
khối lượng tuyến địa chấn khá lớn nhưng không tập trung một chỗ mà phân bố ở nhiều nhà thầu khác nhau. Qua các đề tài hợp tác của Viện Dầu khí Việt Nam với các Cơng ty trong thời gian thực tập tại Viện, tác giả đã được tiếp xúc phần nào với dữ liệu này và được trực tiếp phân tích, xử lý trên các phần mềm chuyên dụng. Kết quả phân tích đã giúp tác giả có cái nhìn bao qt đặc điểm địa chất của vùng.
Nhận xét:
Nhìn chung chất lượng tài liệu phục vụ luận văn khá tốt. Ngoại trừ một số
giếng khoan mà tác giả tham khảo thêm, công tác đo địa vật lý và lấy mẫu lõi, lấy mẫu sườn [7] chỉ thực hiện qua những tầng được đánh giá có tiềm năng lớn mà
khơng đo hay lấy liên tục dọc theo độ sâu giếng khoan.
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Phương pháp địa tầng phân tập
1. Khái niệm
a) Địa tầng phân tập
Địa tầng phân tập là khái niệm khơng mới, nó được phát triển trên cơ sở các quan điểm về địa chấn địa tầng và mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển toàn
cầu ngay từ những thập kỷ 50 và 60. Người khởi xướng đầu tiên là Sloss và nnk
(1949) xuất phát từ khái niệm tập (sequences) và định nghĩa “Tập là đơn vị trầm
tích được giới hạn bởi hai bất chỉnh hợp” [25, 26, 27]. Nhưng đến mãi thập kỷ 80
(từ 1980), phương pháp địa chấn địa tầng đã được mở rộng nhờ các mơ hình khơng gian tích tụ của Jervey, Posamentier và Vail (1988), Vail và Baum (1988)…[26, 38, 41]. Chính nhờ các cơng trình nghiên cứu trong giai đoạn này đã củng cố thêm và tạo được nền tảng cho sự ra đời của phương pháp địa tầng phân tập “sequence
stratigraphy” và đã đưa ra được khái niệm và mơ hình về địa tầng phân tập:
Theo Posamentier, Jervey và Vail (1988): “Địa tầng phân tập (sequence
stratigraphy) là một chuyên ngành của địa tầng nghiên cứu các mối quan hệ của đá trong khung thời địa tầng trong đó các đá sắp xếp theo
chu kỳ và bao gồm các đơn vị trầm tích có quan hệ với nhau về nguồn gốc” [38].
Theo Van Wagoner, Mitchum và nnk (1990) đã định nghĩa: “Địa tầng
phân tập nghiên cứu các tướng trầm tích có liên quan nguồn gốc với nhau trong phạm vi một khung các bề mặt quan trọng về thời địa tầng” [45].
Trên cơ sở hai định nghĩa trên cho thấy: “Bản chất của phương pháp địa tầng
phân tập là nghiên cứu mối quan hệ giữa sự dao động của mực nước biển với q
trình tích tụ trầm tích, nhằm làm sáng tỏ quy luật phân bố tướng trầm tích theo
không gian và thời gian thông qua các tài liệu: địa chấn, địa vật lý giếng khoan, thạch học và tài liệu cổ sinh”.
b) Mực nước biển
Mực nước biển tương đối (relative sea level) là khoảng cách giữa mặt biển và
mặt mốc chuẩn thường là mặt móng hoặc một bề mặt gần đáy biển (Posamentier và nnk, 1988) [38, 44]. Sự thay đổi tương đối của mực nước biển là sự nâng lên hoặc hạ xuống biểu kiến của mực nước biển so với bề mặt lục địa. Nhìn chung sự thay
đổi tương đối có thể xảy ra trên quy mô địa phương, khu vực hay toàn cầu
(Mitchum và Vail 1977) [43].
Mực nước biển chấn tĩnh hay đẳng tĩnh (eustatic sea level) là độ cao mực
nước biển trên toàn cầu so với mốc cố định là tâm trái đất và chúng được nhận biết
qua liên kết toàn cầu về sự thay đổi mực nước biển tương đối (Kendall và Lerche 1988) (Hình 2.2) [30].
Hình 2.2: Quan hệ giữa mực nước biển đẳng tĩnh và mực nước biển tương đối
2. Lựa chọn mơ hình địa tầng phân tập
Hiện nay, mơ hình địa tầng phân tập (Sequence stratygraphy) được áp dụng
rộng rãi trên thế giới và Việt Nam, đối với các thành tạo trầm tích Cenozoi. Nhưng
khơng một mơ hình địa tầng phân tập nào được áp dụng cho toàn bộ các khu vực
nghiên cứu trên toàn thế giới cũng như ở Việt Nam. Đồng thời mỗi mơ hình địa
tầng phân tập lại có một định nghĩa khác nhau về ranh giới phân chia tập và phân chia ra các hệ thống trầm tích khác nhau trong một chu kỳ dao động mực nước biển (Hình 2.4). Nếu tính từ năm 1949 đến nay có thể khái quát được sự phát triển các
mơ hình địa tầng phân tập của những tác giả như: Sloss và nnk (1949), Vail và
Mitchum (1977)…và Embry& Johannessen (1992) (Hình 2.2) [28, 43].
Hình 2.4: Vị trí ranh giới phân chia tập và các hệ thống trầm tích của các mơ hình
địa tầng phân tập (theo Catuneanu, 2006)
Trong các mơ hình trên, ta có thể thống kê thành 3 kiểu mơ hình cơ bản nhờ vào việc phân chia chi tiết các hệ thống trầm tích trong một tập ứng với một chu kỳ dao động mực nước biển như sau:
Kiểu mơ hình địa tầng phân tập phân chia chi tiết thành 3 hệ thống trầm tích
cơ bản trong một tập: hệ thống trầm tích biển thấp (LST), hệ thống trầm tích biển
tiến (TST), và hệ thống trầm tích biển cao (HST). Kiểu mơ hình này điển hình cho các tập trầm tích kiểu II, kiểu III (Hình 2.3) và kiểu nguồn gốc. Các kiểu này có sự khác nhau về vị trí ranh giới phân chia tập [33, 37, 38, 44, 45].
Kiểu mơ hình địa tầng phân tập phân chia thành 4 hệ thống trầm tích: hệ
thống trầm tích biển hạ (FSST), hệ thống trầm tích biển thấp (LST), hệ thống trầm tích biển tiến (TST), và hệ thống trầm tích biển cao (HST). Khởi sướng cho kiểu trầm tích này là Hunt và Tucker (1992,1995) và Plint và Nummedal (2000) [34, 35, 36].
Kiểu mơ hình tập biển tiến – thoái: đại diện là Johnson & Murphy (1984) và
thối được hình thành trong một chu kỳ dao động mực nước biển các tác giả đã chia
thành hai hệ thống trầm tích tương ứng: hệ thống trầm tích biển tiến (TST) và hệ thống trầm tích biển thối (RST).
Phân tích ưu điểm nhược điểm của từng mơ hình, khả năng ứng dụng và
nguồn tài liệu hiện có phục vụ cho luận văn, tác giả đã lựa chọn mơ hình địa tầng phân tập của Embary & Jonhannessen (1992) [28] áp dụng cho việc phân chia địa
tầng trầm tích Oligocene – Miocene phần phía Tây trũng trung tâm bể Nam Côn
Sơn. Cơ sở phân chia tập dựa vào ranh giới bề mặt biển thoái cực đại (MRS) làm
ranh giới giới hạn tập. Mỗi một tập được hình thành trong một chu kỳ dao động mực nước biển tương ứng với hai giai đoạn biển tiến và biển thoái. Kết thúc thời kỳ cuối của một tập (sequences) tương ứng với việc kết thúc một hệ thống trầm tích
được hình thành trong giai đoạn biển thối (RST) nằm phủ trên hệ thống trầm tích
biển tiến (TST) và ranh giới phân chia hai hệ thống trầm tích là bề mặt ngập lụt cực
đại (MFS).
3. Ranh giới địa tầng phân tập và kiểu cấu tạo
a) Ranh giới địa tầng phân tập
Theo mơ hình địa tầng phân tập của Embry& Johannessen (1992) bề mặt
ranh giới bao gồm: ranh giới tập là bề mặt biển thoái cực (MRS) và ranh giới phân chia hệ thống trầm tích trong tập tương ứng với bề mặt ngập lụt cực đại (MFS) [28]:
Bề mặt biển thoái cực đại (maximum regressive surface - MRS): được
thành tạo vào giai đoạn cuối cùng của thời kỳ biển thoái (kết thúc biển
thối). Khi biển thối ở đây có thể xảy ra q trình bào mịn, đào khoét
các thành tạo trước đó do phát triển các con sông đang có xu hướng
vươn ra xa phía thềm. Q trình bào mịn này tạo nên một bề mặt bất
chỉnh hợp thể hiện một thời kỳ kết thúc thời gian thành tạo hệ thống trầm tích biển thoái (RST) và chuẩn bị chuyển sang một hệ thống trầm tích mới. Điều đặc biệt hơn nữa, khi mực nước biển hạ thấp đến tận
tạo nên một phức hệ turbidit tạo thành các quạt ngầm, dấu hiệu quan trọng để nhận biết được hướng cung cấp vật liệu vào bể.
Bề mặt ngập lụt cực đại (maximum flooding surface - MFS): theo mơ
hình của Embary & Jonhannessen (1992) MFS tương ứng với bề mặt
ngập lụt cực đại của các mơ hình địa tầng phân tập khác. Chúng được
hình thành khi tốc độ dâng cao mực nước biển giảm xuống và ở đó
khơng gian tích tụ cân bằng với tốc độ cung cấp trầm tích. Khi đó q trình biển tiến dừng lại và đường bờ mới đầu vẫn đứng yên rồi sau đó
có xu hướng bắt đầu di chuyển về phía biển. Theo không gian và thời
gian bề mặt này thường ứng với các trầm tích chứa than hay các lớp đá phiến sét [28, 30,39, 40].
b) Các kiểu cấu tạo
Sự thay đổi mực nước biển ứng với quá trình biển tiến, biển thối và thời kỳ biển tương đối bình ổn nói lên sự dịch chuyển vị trí của đường bờ theo khơng gian và thời gian. Muốn tìm hiểu sự dịch chuyển đường bờ đó ta cần phải xem xét trật tự