Độ sâu các ngƣỡng trƣởng thành tại các GK trên cơ sở tổng hợp kết quả đo độ phản xạ vitrinit và Tmax đƣợc thể hiện trong bảng 4.2 dƣới đây.
Tóm lại, đá mẹ chứa than/sét than Miocen dƣới khu vực nghiên cứu có tiềm năng sinh khí là chính và một ít hỗn hợp dầu-khí; đƣợc thành tạo trong mơi trƣờng lục địa điển hình, mức độ oxi hóa của mơi trƣờng trầm tích cao.
Bảng 4. 2. Độ sâu đạt ngƣỡng trƣởng thành của đá mẹ tại giếng khoan
STT Giếng khoan Đáy GK
(m)
Bắt đầu vào ngƣỡng biến đổi VCHC (m) Trƣởng thành Cửa sổ tạo dầu Khí ẩm và Condensate
0,55%Ro 0,72%Ro 1,3%Ro
1 102-CQ-1X 3021 2200 3200 Chƣa khoan tới 2 102-HD-1X 3095 2300 3300 3 103-TH-1X 3414 2700 3200 4 103-TG-1X 3505 2500 3150
4.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA CHẤT CHIẾT TRONG THAN VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI CÁC SẢN PHẨM DẦU - KHÍ TRONG KHU VỰC HỆ VỚI CÁC SẢN PHẨM DẦU - KHÍ TRONG KHU VỰC
4.2.1. Đặc điểm của chất chiết từ than
Mẫu than 102-CQ-1X độ sâu 2660-2670m
Tổng hàm lƣợng vật chất hữu cơ có thể chiết đƣợc trong mẫu than khá cao, lên đến 72.097 ppm trong đó thành phần hydrocacbon bão hịa và thơm chiếm 17.193 ppm, còn lại là hợp phần nặng.
Phân bố của dải sắc ký hydrocacbon bão hòa có thể xác định nguồn gốc vật liệu hữu cơ trong trầm tích. Waples (1985) [89] đã chỉ ra rằng phân bố dải sắc ký hydrocacbon bão hịa của thực vật lục địa thƣờng có tính trội lẻ, đặc biệt là ở C23, C25, C27, C29 và C31. Phân bố của dải sắc ký hydrocacbon bão hịa mẫu than tại 102-CQ-1X cho thấy tính trội lẻ từ C23 đến C35 rất rõ ràng, dạng phân bố waxy đặc trƣng của vật chất hữu cơ nguồn gốc lục địa (Hình 4. 10).
Thành phần isoprenoid pristan lớn hơn rất nhiều so với phytan, tỷ số Pr/Ph lên đến 13,6 cho thấy tính oxy hóa cao của môi trƣờng tạo than. Sự giảm nhanh của các thành phần trong dải hopan mở rộng (mảnh ion m/z 191) chứng minh cho nhận định này. Mối quan hệ giữa các hydrocacbon no có số nguyên tử cacbon chẵn với hydrocacbon no có số nguyên tử cacbon lẻ CPI (C24-C32) là 1,23 cho thấy mẫu có độ trƣởng thành khơng cao. Phân bố của steran và triterpan (xác định trên kết quả phân tích sắc ký khí khối phổ hợp phần no - mảnh ion m/z 217 và m/z 191) đƣợc thể hiện trong hình 4.16 và Hình 4. 12.
102-HD-1X 3010-3040m 102-CQ-1X 2660-2670m
Trên hình 4.16, tỷ lệ C29 steran (chỉ thị vật chất hữu cơ nguồn gốc thực vật bậc cao) cao vƣợt trội so với tỷ lệ C27 (chỉ thị của vật chất hữu cơ nguồn gốc thực vật phù du) và C28 (chỉ thị vật chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật phù du trong môi trƣờng đầm hồ - lacustrine). Biểu đồ quan hệ giữa tỷ số Pr/nC17 và Ph/nC (Hình 4. 7) cho thấy than đƣợc thành tạo trong môi trƣờng
38 39 34 35 36 37 25 33 31+ 32 30 21+ 22 23+ 24 19 C27 C28 C29 102-CQ-1X - Than Độ sâu : 2660-2670m HI: 437mg/g Liptinite: 3,29%
Hình 4. 11. Kết quả GCMS hợp phần no (m/z 217) mẫu chất chiết từ than GK 102-CQ-1X độ sâu 2660-2670m G D π A K N O U V K1 α β γ δ ε ζ Tm Ts 102-CQ-1X - Than Độ sâu : 2660-2670m HI: 437mg/g Liptinite: 3,29%
Hình 4. 12. Kết quả GCMS hợp phần no (m/z 191) mẫu chất chiết từ than GK 102-CQ-1X độ sâu 2660-2670m
có tính oxy hóa cao, nguồn vật liệu đóng góp chủ yếu là thực vât bậc cao. Trên biểu đồ quan hệ C27-28-29 steran (Hình 4. 8), mẫu phân bố ở vùng vật chất hữu cơ nguồn gốc lục địa điển hình.
18α (H)-Oleanan (pick O1- xác định trên mảnh m/z 191) – đƣợc sử dụng nhƣ một dấu hiệu cho thực vật hạt kín (thực vật có hoa) nguồn châu thổ [48]. Tuy nhiên, oleanan không phải là một dấu hiệu định lƣợng vật chất hữu cơ ban đầu. Sự biến đổi phức tạp của các oleanoid dẫn đến hình thành các sản phẩm thơm nhiều hơn là các sản phẩm no nhƣ 18α (H)-Oleanan [50]. Điều này có thể giải thích cho sự vắng mặt của 18α (H)-Oleanan trong chất chiết của mẫu than này (Hình 4. 12). Ngồi ra, sự xuất hiện của oleanan còn cho phép định tuổi trầm tích vì nó chỉ xuất hiện từ trầm tích có tuổi Kreta đến nay [57].
Trong trầm tích hiện đại, đồng phân ββ của C30 hopans khá phong phú. Theo quá trình trƣởng thành của trầm tích, đồng phân βα và αβ đƣợc hình thành. Trong trầm tích đã trƣởng thành gặp chủ yếu là đồng phân αβ. Do đó, sự có mặt của đồng vị βα của C30 hopan (Moretan C30 17β(H), 21α(H)- Hopan) đƣợc coi là chỉ thị cho trầm tích chƣa trƣởng thành đến trƣởng thành ở giai đoạn sinh dầu sớm (pick K- Hình 4. 12).
Trong dải phân bố hopan (m/z191), Tm (C27 17α-trisnorhopan) không bền bằng đồng phân Ts (C27 18α-trisnorhopan) [70]. Trong quá trình trƣởng thành, Tm chuyển dần sang Ts, do đó tỷ số Ts/(Ts + Tm) thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá mức độ trƣởng thành nhiệt. Tỷ số này phụ thuộc nhiều vào nguồn vật liệu ban đầu, thành phần thạch học, mức độ oxy hóa và tính axit của môi trƣờng lắng đọng trầm tích [57]. Trong mẫu trên, Ts/(Ts+Tm) thấp cho thấy mẫu mới ở giai đoạn chớm trƣởng thành.
Mẫu than 3000-3010m GK 102-HD-1X
Dải phân bố n-alkan của chất chiết từ mẫu than ở 102-HD-1X (Hình 4. 10) có tính trội lẻ từ C23 đến C35 nhƣng khơng điển hình nhƣ chất chiết của than trong GK 102-CQ-1X. Đặc điểm trên cùng với tỷ số Pr/Ph cao (6,71) [28] chứng minh cho sự đóng góp của thực vật bậc cao trong quá trình tạo than. Mối quan hệ giữa các hydrocacbon no có số nguyên tử cacbon chẵn với hydrocacbon no có số nguyên tử cacbon lẻ CPI (C24-C32) là 1,14 [28] cho thấy mẫu có độ trƣởng thành cao hơn so với mẫu chất chiết của than Miocen dƣới ở GK 102-CQ-1X (2660-2670m).
Phân bố của steran và triterpan (xác định trên kết quả phân tích sắc ký khí khối phổ hợp phần no - mảnh ion m/z 217 và m/z 191) đƣợc thể hiện trong Hình 4. 13 và Hình 4. 14. Thành phần C29 regular steran (pick T) vƣợt trội so với C28 (pick P) - C27 (pick J) và sự có mặt của Oleanan (pick O1) cho thấy nguồn vật liệu ban đầu tạo than chủ yếu là thực vật bậc cao. Biểu đồ quan hệ của ba thành phần trên, mẫu phân bố trong vùng lục địa điển hình (Hình 4. 8). Trên dải phân bố terpan, các cấu tử nhóm tricyclic terpan trong mẫu có hàm lƣợng rất nhỏ (bỏ qua) giống mẫu than Miocen trên giếng khoang 102-CQ-1X. Phân bố của moretan (pick F - Hình 4. 14) trong dải hopan cho thấy mẫu ở giai đoạn trƣởng thành sớm đến sinh dầu sớm. Chêch lệch giữa Ts (pick a) và Tm (pick B) trong mẫu không cao nhƣ mẫu than ở GK 102-CQ-1X cho thấy độ trƣởng thành của mẫu có thể cao hơn (Hình 4. 14). Hình dạng của dải hopan mở rộng (giảm nhanh) cho thấy tính oxy hóa cao của mơi trƣờng thành tạo than.
Pregnane
102-HD-1X Than Độ sâu: 3000-3010m
m/z 217
Hình 4. 13. Kết quả GCMS hợp phần no (m/z 217) của chất chiết từ than GK 102-HD-1X độ sâu 3000-3010m Oleanane (O1) 102-HD-1X Than Độ sâu: 3000-3010m m/z 191
Hình 4. 14. Kết quả GCMS hợp phần no (m/z 191) của chất chiết từ than GK 102-HD-1X độ sâu 3000-3010m
4.2.2. Mối quan hệ với các sản phẩm dầu-khí trong khu vực
Geochem (1992) [28] trong nghiên cứu đặc điểm địa hóa của trầm tích tại GK 102-HD-1X đã chỉ ra rằng, chất chiết trong mẫu than đã nêu trên có sự tƣơng đồng với các dấu hiệu dầu đƣợc phát hiện trong Miocen trên tại GK lân cận 102-CQ-1X. Hình 4.15 cho thấy tính tƣơng đồng khá lớn của dải sắc ký hydrocacbon no giữa các mẫu này. Ngoài ra, tƣơng quan của C29 với C27- C28 steran, sự vắng mặt của nhóm tricylic terpan và sự giảm nhanh của giải norhopan từ C31 đên C35 của các mẫu dấu hiệu dầu trong Miocen trên với chất chiết từ 2 mẫu than ở 102-CQ-1X và 102-HD-1X cho thấy tính tƣơng đồng về mặt nguồn gốc vật liệu giữa 2 mẫu than và dấu hiệu dầu trên.
Hình 4. 15. Dải phân bố hydrocacbon no C15+ của các dấu hiệu dầu trong trầm tích Miocen trên GK 102-CQ-1X 102-HD-1X 3010-3040m 102-CQ-1X 2660-2670m 102-HD-1X 3010-3040m 102-CQ-1X 2660-2670m
4.3. ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG SINH HYDROCACBON CỦA THAN VÀ SÉT THAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU SÉT THAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Quan điểm coi trầm tích lục nguyên chứa than và sét than là đá mẹ sinh dầu – khí vẫn cịn là vấn đề gây tranh cãi. Bằng chứng chứng minh dầu đƣợc sinh ra từ than, sét than rất hạn chế. Cho đến nay, chỉ có một vài tích tụ dầu khí thƣơng mại đƣợc chứng minh là có liên quan đến than. Peterson (2001) [60] chứng minh rằng dầu và condensate trong mỏ Harald (GK West Lula 1 và West Lula 3) và vùng lân cận mỏ dầu Lulita có nguồn gốc từ hệ tầng chứa than Bryne bằng các so sánh chi tiết sử dụng chỉ thị sinh học và đồng vị. Các tập than trên lắng đọng trong vùng nƣớc tù đọng trên đồng bằng châu thổ, đơi chỗ có ảnh hƣởng của yếu tố biển, HI thƣờng lớn hơn 220mg/g [90].
Một vài mỏ dầu, khí và condensate đã đƣợc tìm thấy trong trầm tích chứa than Miocen và Pliocen Mahakam Delta trong bể Kutei, Kalimantan, Indonesia. Kết quả so sánh mẫu dầu và than/sét than/trầm tích cũng nhƣ kết quả mơ hình 2D ở vùng này cho thấy trầm tích chứa than tƣớng đồng bằng châu thổ là đá mẹ hiệu dụng sinh dầu khí chứ khơng phải là các thành tạo sét biển ở vùng sâu [90]. Peters (2000) [55] chỉ ra rằng than và sét trong đá mẹ hình thành ở khu vực đồng bằng ven biển sinh ra dầu waxy khi đạt đỉnh cửa sổ tạo dầu và tích tụ trong Mahakam Delta.
Dầu thô hàm lƣợng wax cao phát hiện trong Ardjuna Basin (NW Java) đƣợc cho là bắt nguồn từ hệ tầng trầm tích deltaic chứa than và sét Oligocen Taland Akar. Thành phần liptinit maceral trong than trong khoảng 15%-60%, HI dao động từ 200 đến 400mg/g [29, 90].
Peterson (1998, 2001) [60-65] cũng đã chỉ ra rằng than humic nhãn á bitum và sét than trong hệ tầng Đồng Ho (Oligocen) có khả năng sinh một lƣợng hydrocacbon bão hịa trong q trình trƣởng thành giả bằng phƣơng
pháp thủy nhiệt phân. Giá trị HI trong các mẫu than và sét than dao động từ 318-409 mg/g.
Khả năng sinh dầu của than phụ thuộc vào tỷ phần liptinit (nhóm có khả năng sinh dầu) có trong than và trạng thái nhiệt độ - áp suất mà tầng than đã trải qua. Các thành phần liptinit thƣờng quan sát đƣợc nhiều loại trong các than có mức độ biến chất thấp nhƣ than bùn, than nâu, than á bitum và than bitum chất bốc cao (%Ro ≤ 1). Trong than mức độ biến chất đến nhãn bitum chất bốc trung bình (%Ro > 1) chỉ có thể gặp các thành phần sporinit, cutinit và ít resinit mức độ phát quang yếu do các maceral khác đã chuyển hóa hồn tồn thành dầu. Đã có nhiều nghiên cứu về thứ tự chuyển hóa sinh thành hydrocacbon của các loại maceral. Trong đó nghiên cứu nhiệt phân trên các thành phần maceral riêng lẻ đƣợc Xiao và các cộng sự (1993) [91] thực hiện bằng phƣơng pháp nhiệt phân hệ kín cho thấy: resinit, suberinit và các dạng vật chất hữu cơ vơ định hình bị phân hủy sinh học có xu hƣớng tạo ra dầu trƣớc alginit, cutinit, sporinit và tảo lamorphinit. Teichmuller và Durand (1993) khi nghiên cứu về đặc tính quang học của litptinit, vitrinit và mối liên hệ với các thông số nhiệt phân tiêu chuẩn rock-eval cũng chỉ ra rằng suberinit có xu hƣớng chuyển hóa thành hydrocacbon trƣớc resinit, sporinit và cutinit. Bảng 4. 2 thống kê một số nghiên cứu về thứ tự sinh thành hydrocacbon từ maceral với các phƣơng pháp nghiên cứu khác nhau [90].
Thành phần kerogen nhóm II trong các mẫu than trầm tích Miocen GK 102-CQ-1X dao động từ 7,6% đến 17,7%. Giá trị HI dao động từ 316- 477mg/g cho thấy tiềm năng sinh cả dầu và khí, trong đó sinh khí nhiều hơn. Khơng có sự tƣơng đồng về thành phần liptinit và giá trị HI trong mẫu. Liptinit trong mẫu than độ sâu 2590-2600m cao nhất (17,7 %) giá trị HI khoảng 427mg/g. Mẫu than độ sâu 3000-3010m có 7,6% liptinit – HI 477mg/g.
Bảng 4. 3. Thứ tự sinh dầu từ các maceral [90]
Tài liệu tham khảo Phƣơng pháp Thứ tự mà dầu đƣợc sinh ra
Snowdon và Powell, 1982 Địa hóa Resinit > vitrinit > các loại liptinit
khác Teichmuller và Durand,
1983
Địa hóa. Hiển vi huỳnh quang
Suberinit > resinit >> sporinit và cutinit
Price và Barker, 1985; Cook và Struckmeyer, 1986
Thạch học Vitrinit > liptinit
Murchison, 1987 Thạch học Tellovitrinit > desmocollinit >
suberinit > các loại liptinit khác
Khavari Khorasani, 1987 Hiển vi huỳnh
quang
Suberinit + terpene resinit > perhydrous vitrinit
Pradier và cộng sự, 1988 Hiển vi huỳnh
quang Cutinit > sporinit Khavari Khorasani và Murchison, 1988 Hiển vi huỳnh quang
Suberinit > terpene resinit > cutinit > sporinit > alginate > lipid resinit
Snowdon, 1991 Thạch học.
Nhiệt phân hệ mở
Sinh dầu sớm từ resinit diterpenoid
Michelsen và Khavari Khorasani, 1990, 1995 Hiển vi huỳnh quang. Nhiệt phân bulk flow
Suberinit > cutinit > sporinit > alginit
Newman và cộng sự, 1997 Thạch học. Địa hóa
Orthohydrous > perhydrous vitrinit
Xiao và cộng sự, 1993 Nhiệt phân hệ
kín khan
Có sự chồng lấn vật chất. Sự phân hủy vitrinit bắt đầu sớm. Suberinit, resinit, ―amorphinit‖ bị phân hủy sinh học > alginit, cutinit, sporinit và ―amorphinit tảo‖
Dấu hiệu thạch học cho thấy khả năng sinh hydrocacbon giống dầu từ liptinit maceral trong than là sự có mặt của exudatinit trong các khe nứt của than [83]. Mac Gregor (1987) [46] cho rằng exudatinit không chỉ là chỉ thị cho quá trình sinh mà cịn chỉ thị cho q trình di cƣ của dầu- khí qua các khe nứt trong than [90]. Trong mẫu than tại GK 102-CQ-1X độ sâu 2680-2690m (Hình 3. 19) exudatinit phân bố cộng sinh- lấp đầy trong các khe nứt ngay cạnh cutinit - loại maceral vẫn đƣợc coi là sinh hydrocacbon ngay từ giai đoạn sớm của q trình than hóa sau suberinit. Sự có mặt của bitum lấp đầy trong các khe nứt của than cũng đƣợc coi là dấu hiệu cho hydrocacbon đƣợc sinh ra.
Sự có mặt của dầu trong các khe nứt của than cũng là dấu hiệu thạch học liên quan đến khả năng sinh hydrocacbon từ liptinit maceral trong than. Hiện tƣợng này đƣợc Teichmuller (1983) [84] ghi nhận trong 13 mẫu than từ nhãn than thấp (%Ro 0,45% ) đến nhãn than cao (%Ro 1,15%). Dƣới ánh sáng trắng phản xạ, các dấu hiệu dầu di thốt có dạng tán sắc rất đặc trƣng; dƣới ánh sáng huỳnh quang trong thị thƣờng khơ (khơng có dầu nhúng) chúng phát quang khá rõ. Trong các mẫu than nghiên cứu, hiện tƣợng này quan sát thấy rất nhiều ở các mẫu có độ phản xạ vitrinit lớn hơn 0,45% ở GK 102-CQ- 1X và trong mẫu than ở 102-HD-1X (%Ro 0,68%).
Tóm lại, đặc điểm địa hóa và thạch học hữu cơ cho thấy các mẫu than và sét than trong trầm tích Miocen dƣới – giữa tại hai GK 102-CQ-1X và 102- HD-1X có khả năng sinh cả dầu và khí. Kết quả phân tích độ phản xạ vitrinit khẳng định trầm tích lục địa chứa than và sét than Miocen dƣới đã trƣởng thành - sinh dầu khí.
Tuy nhiên, do phân bố rất hạn chế nên các mẫu than có tiềm năng sinh tốt khơng có khả năng đóng vai trị sinh hydrocacbon cho các đối tƣợng chứa dầu - khí trong khu vực.
KẾT LUẬN
Tổng hợp kết quả nghiên cứu các đặc điểm thạch học hữu cơ và đặc điểm địa hóa của than/sét than và trầm tích chứa than/sét than Miocen tại khu vực có thể kết luận:
1. Than khu vực nghiên cứu thuộc loại than humic. Thành phần maceral trong các mẫu than và sét than trong cả ba GK và trong cả ba phân vị địa tầng khá tƣơng đồng: chủ yếu là huminit/vitrinit, liptinit và inertinit; vật liệu tạo than có nguồn gốc từ thực vật thân thảo, cây bụi và ít thực vật thân gỗ.
2. Than thành tạo trong môi trƣờng đồng bằng tam giác châu dƣới, mức độ oxy hóa cao dẫn đến độ bảo tồn cấu trúc thực vật kém.
3. Mức độ biến chất của than không cao, nhãn than từ á bitum đến bitum