Luận án Tiến sĩ Địa chất: Đánh giá tiềm năng thấm chứa dầu khí trầm tích điện trở thấp lô 16-1 bể Cửu Long

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:148

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Địa chất "Đánh giá tiềm năng thấm chứa dầu khí trầm tích điện trở thấp lô 16-1 bể Cửu Long" trình bày các nội dung chính sau: Nghiên cứu để xác định bản chất gây ra điện trở suất thấp của vỉa chứa dầu khí và đánh giá chính xác các tham số vỉa chứa của chúng như: độ rỗng hiệu dụng, đặc biệt là độ bão hòa nước, chiều cao cột dầu và độ thấm là cơ sở cho việc đánh giá trữ lượng dầu khí tại chỗ phục vụ công tác hoạch định phát triển mỏ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Địa chất: Đánh giá tiềm năng thấm chứa dầu khí trầm tích điện trở thấp lô 16-1 bể Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI HỮU PHƯỚC ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG THẤM CHỨA DẦU KHÍ TRẦM TÍCH ĐIỆN TRỞ THẤP LÔ 16-1 BỂ CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2021
BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI HỮU PHƯỚC ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG THẤM CHỨA DẦU KHÍ TRẦM TÍCH ĐIỆN TRỞ THẤP LÔ 16-1 BỂ CỬU LONG Chuyên ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 95.20.501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Lê Hải An 2. PGS.TS. Hoàng Văn Quý (Xác nhận luận án đã chỉnh sửa theo góp ý của các phản biện độc lập) HÀ NỘI - 2021
i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đề tài: “Đánh giá tiềm năng thấm chứa dầu khí trầm tích điện trở thấp lô 16-1 bể Cửu Long” đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa từng được ai công bố ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Các nguồn tài liệu tham khảo được trích lục đúng theo quy định. Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2021 Tác giả luận án Bùi Hữu Phước
ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Hải An - Nguyên hiệu trưởng trường Đại Học Mỏ Địa Chất Hà Nội, PGS.TS Hoàng Văn Quý - Hội Dầu Khí Việt Nam, bộ môn Địa Chất Dầu Khí, Khoa Dầu Khí và phòng đào tạo sau đại học trường Đại học Mỏ Địa Chất, ban lãnh đạo và các anh chị em đồng nghiệp Phòng Địa Chất Công Nghệ Mỏ Công Ty Hoàng Long - Hoàn Vũ đã tận tình hướng dẫn, động viên và tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu từ năm 2013 đến nay để hoàn thành luận án này. Sự khích lệ động viên tinh thần của gia đình trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện đề tài. Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà nghiên cứu đi trước trong cùng lĩnh vực ở Việt Nam và trên thế giới được tác giả trích luận trong danh sách tài liệu tham khảo đã giúp tác giả bổ sung để hình thành các luận điểm mới trong luận án, các ý tưởng khoa học cũng như làm phong phú thêm kiến thức được trang bị trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện đề tài.
iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ................................................................................................................i Lời cảm ơn ................................................................................................................. ii Mục lục ...................................................................................................................... iii Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt ..................................................................vi Danh mục các bảng ....................................................................................................ix Danh mục các hình ...................................................................................................... x MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT DẦU KHÍ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .......................................................................................................................... 10 1.1. Vị trí của đối tượng nghiên cứu ......................................................................... 10 1.2. Đặc điểm địa lý tự nhiên .................................................................................... 10 1.3. Lịch sử thăm dò và thẩm lượng.......................................................................... 11 1.4. Đặc điểm địa chất ............................................................................................... 12 1.4.1. Địa tầng mỏ TGT ......................................................................................... 12 1.4.2. Cấu kiến tạo mỏ TGT .................................................................................. 18 1.4.3. Liên kết và phân đới vỉa .............................................................................. 22 1.4.4. Mô tả vỉa chứa ............................................................................................. 24 1.5. Lịch sử hình thành và phát triển địa chất của khu vực nghiên cứu.................... 25 1.6. Cơ sơ sở tài liệu của luận án .............................................................................. 30 CHƯƠNG 2: CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RA ĐIỆN TRỞ SUẤT THẤP ........... 32 2.1. Các đối tượng chứa dầu có trở suất thấp trong bể Cửu Long ............................ 32 2.2. Nguyên nhân gây ra đá chứa dầu điện trở suất thấp .......................................... 33 2.2.1. Ảnh hưởng điều kiện kỹ thuật giếng khoan................................................. 33 2.2.2. Ảnh hưởng của môi trường địa chất ............................................................ 36 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÁ CHỨA DẦU ĐIỆN TRỞ SUẤT THẤP ............................................................................................................. 43 3.1. Thông số vỉa và chất lưu ảnh hưởng đến điện trở suất đá chứa ......................... 43
iv 3.1.1. Độ rỗng ........................................................................................................ 43 3.1.2. Độ bão hòa ................................................................................................... 44 3.1.3. Áp suất ......................................................................................................... 44 3.1.4. Độ thấm ....................................................................................................... 47 3.1.5. Chiều cao cột dầu (h) ................................................................................... 49 3.1.6. Chiều dày hiệu dụng vỉa chứa dầu............................................................... 50 3.1.7. Diện tích thân dầu ........................................................................................ 50 3.1.8. Nhiệt độ ....................................................................................................... 51 3.1.9. Tính dính ướt ............................................................................................... 52 3.1.10. Sức căng bề mặt (IFT) ............................................................................... 52 3.2. Các phương pháp nghiên cứu thông số độ bão hòa nước của đá chứa dầu khí điện trở suất thấp ....................................................................................................... 52 3.2.1. Các tiêu chí xác định đá chứa dầu điện trở suất thấp. .................................53 3.2.2. Sử dụng phương pháp đo điện trở ngay trong quá trình khoan ................... 55 3.2.3. Sử dụng các thiết bị đo điện trở định hướng ............................................... 57 3.2.4. Sử dụng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân ........................................... 58 3.2.5. Tính toán độ bão hòa nước cho vỉa chứa có sét phân tán dựa trên tài liệu ĐVLGK ................................................................................................................. 62 3.2.6. Phương pháp tính toán độ bão hòa nước Sw dựa trên áp suất mao dẫn (Pc)..... 66 3.2.7. Phương pháp tính toán độ bão hòa nước Sw dựa trên hàm J ....................... 68 3.2.8. Độ bão hào nước theo phương pháp Johnson .............................................. 70 3.2.9. Độ bão hòa nước bằng phương pháp Cuddy ............................................... 70 3.2.10. Xác định độ bão hòa nước bằng phương pháp Sket- Harrison .................. 71 3.2.11. Xác định độ bão hòa nước bằng phương pháp chất lượng đá chứa (RQI) ....... 72 3.2.12. Xác định độ bão hòa nước theo độ rỗng và chiều cao cột dầu ................. 72 3.2.13. Xác định độ bão hòa nước bằng chất lượng đá chứa biến thể (RQIm*h) .73 3.3. Chiều cao cột dầu ............................................................................................... 74 3.3.1. Tổng quan chung ......................................................................................... 74 3.3.2. Phương pháp xác định chiều cao cột dầu .................................................... 75
v CHƯƠNG 4 DỰ BÁO ĐỘ THẤM TUYỆT ĐỐI VÀ HÀM LƯỢNG NƯỚC CỦA CÁC VỈA CHỨA CỦA ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU..................................90 4.1. Dự báo độ thấm tuyệt đối ................................................................................... 90 4.1.1. Mô hình lắng đọng trầm tích ....................................................................... 90 4.1.2. Mô hình dự đoán độ thấm tuyệt đối (Ka) .................................................... 99 4.2. Dự báo hàm lượng nước khi mở vỉa ................................................................ 102 4.2.1. Độ thấm tương đối ..................................................................................... 102 4.2.2. Độ thấm tương đối của mẫu lõi ................................................................. 104 CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG THẤM CHỨA TRẦM TÍCH ĐIỆN TRỞ SUẤT THẤP MỎ TGT LÔ 16-1 ................................................................... 106 5.1. Xác định độ bão hòa nước................................................................................ 106 5.1.1. Xác định độ bão hòa nước theo ĐVLGK .................................................. 106 5.1.2. Xác định độ bão hòa nước theo áp suất mao dẫn (Pc) ............................... 106 5.1.3. Xác định độ bão hòa nước theo hàm J ...................................................... 108 5.2. Xác định chiều cao cột dầu theo ĐVLGK của đối tượng nghiên cứu ............. 113 5.3. Thể hiện ranh giới nước tự do trên bản đồ cấu tạo .......................................... 119 5.4. Xác định độ thấm tuyệt đối .............................................................................. 120 5.5. Dự báo hàm lượng nước khi mở vỉa ................................................................ 123 5.6. Đánh giá tiềm năng thấm chứa của đối tượng nghiên cứu............................... 125 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 126 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ BHS : Mẫu chất lưu lấy ở điều kiện vỉa BS&W : Phần trăm hàm lượng nước khai thác (%) BVW : Nước bao quanh BVWSXO : Nước bao quanh khu vực đới ngấm CEC : Khả năng trao đổi Cation Core : Mẫu lõi DTC : Đường cong siêu âm sóng nén ĐVLGK : Địa vật lý giếng khoan EP : Áp suất dư- Excess Pressure (psi) FMI : Thiết bị đo hình ảnh giếng khoan fo : Tỷ phần hàm lượng dầu khai thác theo tính toán (%) fw : Tỷ phần hàm lượng nước khai thác theo tính toán (%) FWL : Ranh giới nước tự do (m) h : Chiều cao cột dầu (m) H : Chiều dày vỉa chứa (m) Hef : Chiều dày hiệu dụng (m) IFT : Sức căng bề mặt (dyn/cm) J : hàm J function K : Độ thấm tuyệt đối (mD) Kcr : Độ thấm tuyệt đối tho mẫu lõi (mD) Ko : Độ thấm hiệu dụng của dầu Kro : Độ thấm tương đối của dầu Krw : Độ thấm tương đối của nước Kw : Độ thấm hiệu dụng của nước LLD : Đường cong điện trở đo sâu sườn ohm.m LLS : Đường cong điện trở đo nông sườn ohm.m LWD : Phương pháp đo địa vật lý giếng khoan trong khi khoan
vii Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ MD : Chiều sâu theo thân giếng khoan MDT/RCI : Phương pháp đo áp suất thành hệ, nhiệt độ, và lấy mẫu chất lưu dạng điểm. MSFL : Đường cong đo vi hệ cực hội tụ cầu ohm.m NMR/CMR : Thiết bị đo cộng hưởng từ hạt nhân FAC50 :Tướng trầm tích FLUO : Phát quang dầu khí FRAC :Tỷ phần dầu khí nước LITHOLOPGY : Thành phần thạch học NPHI (CNC) : Đường cong neutron OWC : Ranh giới dầu nước (m) OD : Optical density- mật độ chất lưu khi lấy mẫu Pc : Áp suất mao dẫn (psi) PLT : Tổ hợp thiết bị đo mặt cắt dòng PP_ST_DYN_TOOL: Hình ảnh giếng khoan động PP_CBA_STAT_TOOL: Hình ảnh giếng khoan tĩnh PORcr : Độ rỗng theo maauc lõi Qo : Lưu lượng dầu (bopd) Qw : Lưu lượng nước (bwpd) RCA : Phân tích mẫu lõi thông thường Rh : Điện trở suất theo phương ngang (ohm.m) RHOB : Đường cong mật độ (g/cm3) RHOZ (ZDEN) : Đường cong mật độ thế hệ mới (g/cm3) RQI : Chỉ số chất lượng đá chứa Rv : Điện trở suất theo phương thẳng đứng (ohm.m) SEDL50 : Thạch học trầm tích S50C, RLA5 : Đường cong đo điện trở suất sâu ohm.m SCAL : Phân tích mẫu lõi đặc biệt
viii Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ Sor : Độ bão hòa dầu tàn dư % Sw : Độ bão hòa nước chung Swi : Độ bão hòa nước ban đầu Swt : Độ bão hòa nước tổng Sw_J : Độ bão hòa nước tổng theo hàm J Swpc : Độ bão hòa nước tổng theo áp suất mao dẫn Swl : Độ bão hòa nước tổng theo LOG T2 : Thời gian phân rã của nguyên tử H trong môi trường từ trường. TVDss : Chiều sâu thẳng đứng XRD : Đo nhiễu xạ tia X ΔP : là sự chênh áp suất (psi) μo : Độ nhớt của dầu (cP) μw : Độ nhớt của khí (cP) Фđ : Độ rỗng động Фe : Độ rỗng hiệu dụng (%) Фt : Độ rỗng tổng (%)
ix DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang Bảng 2.1: Kết quả phân tích thành phần khoáng vật đối với mẫu lõi ....................... 39 Bảng 2.2. Khả năng trao đổi Cation CEC của sét ..................................................... 40 Bảng 3.1. Độ sâu mặt chuẩn của các tầng sản phẩm chính....................................... 89 Bảng 4.1. Gán mã các tướng địa chất ..................................................................... 100 Bảng 5.1: Kết quả phân tích tham số vỉa chứa........................................................ 112 Bảng 5.2. Dự báo hàm lượng nước của giếng A khu vực phía bắc của mỏ............ 124 Bảng 5.3. Dự báo hàm lượng nước của giếng B khu vực phía trung tâm của mỏ .. 124 Bảng 5.4. Dự báo hàm lượng nước của giếng C khu vực phía nam của mỏ .......... 124 Bảng 5.5. Dự báo hàm lượng nước của giếng A khu vực phía bắc của mỏ............ 125
x DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang Hình 1.1 Bản đồ vị trí địa lý đối tượng nghiên cứu ................................................. 10 Hình 1.3 Cột địa tầng tổng hợp bể Cửu Long ........................................................... 17 Hình 1.4. Cột địa tầng tổng hợp của đối tượng nghiên cứu ...................................... 18 Hình 1.5 Mặc cắt địa chấn theo phương Bắc - Nam qua các cấu tạo TGT- ............. 19 Hình 1.6 Bản đồ cấu trúc của các tầng sản phẩm chính............................................ 20 Hình 1.7. Sơ đồ các giếng khoan thăm dò của mỏ TGT ........................................... 23 Hình 1.8. Các đơn vị cấu trúc của bể Cửu Long ....................................................... 26 Hình 1.9. Mặt cắt tuyến Đà Lạt - Sông Pha - Phan Rang - Phan Thiết - Bể Cửu Long .... 27 Hình 1.10 Mặt cắt cổ kiến tạo của bể Cửu Long ...................................................... 28 Hình 2.1. So sánh điện trở đo trong khi khoan và sau khi khoan tại đối tượng nghiên cứu .................................................................................................... 34 Hình 2.2 Biểu đồ điện trở suất trong và sau khi khoan của đối tượng nghiên cứu .35 Hình 2.3 Mô hình vỉa chứa cát sét phân lớp mỏng .................................................. 37 Hình 2.4. Mẫu lõi cắt qua tầng chứa sét phân tán ..................................................... 39 Hình 2.5 Mối quan hệ điện trở suất và sét phân lớp ................................................. 39 Hình 2.6 Tỷ phần khoáng vật sét của đối tượng nghiên cứu ................................... 41 Hình 2.7 Khoáng vật Pyrite phát hiện dưới lát mỏng của đối tượng nghiên cứu .... 42 Hình 2.8 Mối quan hệ giữa phần trăm Pyrite và điện trở suất (Schlumberger) ....... 43 Hình 3.1 Mô hình độ rỗng đá chứa ........................................................................... 43 Hình 3.2 Mô hình độ thấm theo định luật Darcy ..................................................... 47 Hình 3.3 Mối quan hệ giữa độ thấm tương đối và độ bão hòa. ............................... 49 Hình 3.4 Chiều cao cột dầu với phân cấp trữ lượng ................................................. 49 Hình 3.5 Chiều cao cột dầu xác định bằng áp suất dư và phân cấp trữ lượng .......... 50 Hình 3.6 Mô hình diện tích chứa dầu cho một khu vực đối tượng nghiên cứu ....... 51 Hình 3.7 Tiêu chí xác định vỉa chứa dầu điện trở suất thấp- ................................... 53 Hình 3.8. Thiết bị đo đạc điện trở suất trong khi khoan ........................................... 55 Hình 3.9 Ảnh hưởng của góc nghiêng và tần số đo .................................................. 56 Hình 3.10 Mô hình giả lập xác định điện trở suất thực của vỉa chứa ...................... 56 Hình 3.11 Sơ đồ thiết bị đo điện trở suất định hướng .............................................. 57
xi Hình 3.12 Điện trở suất thực của vỉa chứa (Rsand) bằng thiết bị đo điện trở suất định hướng ................................................................................................... 58 Hình 3.13 Mô hình nguyên tắc đo cộng hưởng từ hạt nhân và đá chứa .................. 59 Hình 3.14 Mô hình phân bố T2 và logs ................................................................... 60 Hình 3.15 Độ thấm của đá chứa có cùng độ rỗng .................................................... 60 Hình 3.16 Thành phần của T2 ................................................................................... 61 Hình 3.17 Quan hệ của T2 và Pc.............................................................................. 61 Hình 3.18 Mô hình tính toán hàm lượng sét ............................................................ 62 Hình 3.19 Mô hình tính độ rỗng............................................................................... 63 Hình 3.20 Mô hình xác định thể tích sét bằng điện trở ............................................ 63 Hình 3.21 Chuyển đổi IFT về điều kiện vỉa .............................................................. 67 Hình 3.22 Sơ đồ thiết bị đo áp suất thành hệ ............................................................ 76 Hình 3.23 Áp suất thành hệ và độ sâu ....................................................................... 77 Hình 3.24 Chuyển đổi đồ thị áp suất thường sang áp suất dư ..................................78 Hình 3.25 Áp suất dư & Độ sâu tuyệt đối (giả sử ρ=0.89 g/cm3) ............................. 79 Hình 3.26 Áp suất dư & Độ sâu tuyệt đối (giả sử ρ=0.71 g/cm3) ............................ 79 Hình 3.27 Biểu đồ đo áp suất thành hệ ..................................................................... 81 Hình 3.28 Sai số về đường nước tại đối tượng nghiên cứu ...................................... 84 Hình 3.29 Sự sai lệch về áp suất đo giữa hai giếng cạnh nhau .................................85 Hình 3.30 Biểu đồ phục hồi áp suất cho đối tượng có độ thấm cao và độ thấm thấp... 86 Hình 3.31 Biểu đồ nhận biết chất lưu ....................................................................... 87 Hình 3.32 Biểu đồ Gradient của dầu theo áp suất- tầng Miocnene dưới mỏ TGT ... 87 Hình 3.33 Đồ thị Gradient của dầu - tầng Oligocnene mỏ TGT............................... 88 Hình 4.1 Các trầm tích được lắng đọng trong môi trường sông ngòi. ...................... 90 Hình 4.2 Các trầm tích lắng đọng trong môi trường đầm hồ. ................................... 90 Hình 4.3 Tướng trầm tích lòng sông ......................................................................... 91 Hình 4.4 Tướng trầm tích vỡ bờ (CS) tại đối tượng nghiên cứu ............................. 92 Hình 4.5 Tướng trầm tích bãi cát tràn (SF) ............................................................... 93 Hình 4.6 Tướng trầm tích vùng ngập nước tràn bờ (OB) mỏ TGT ......................... 94 Hình 4.7 Tướng trầm tích đất bùn Soil mỏ TGT ...................................................... 95 Hình 4.8 Tướng trầm tích trọng lực (GF) mỏ TGT .................................................. 96
xii Hình 4.11 Mô tả thạch học mẫu lõi và tướng trầm tích ........................................... 99 Hình 4.12 Hiệu chỉnh độ sâu của mẫu lõi về chiều sâu ĐVLGK .......................... 101 Hình 4.13 Độ bão hòa nước (Sw) biến đổi khi nước xâm nhập. ............................ 103 Hình 4.14 Độ thấm tương đối của đối tượng nghiên cứu ...................................... 104 Hình 5.1 Chu trình minh giải nâng cao cho lát cắt điện trở suất thấp..................... 106 Hình 5.2 Phân nhóm áp suất mao dẫn và độ bão hòa ............................................. 107 Hình 5.3 Mối quan hệ độ bão hòa và chiều cao cột dầu theo nhóm ....................... 108 Hình 5.4 Quan hệ Sw và J dựa trên cấp độ thấm khác nhau của trầm tích Mioxen dưới mỏ TGT ............................................................................................. 109 Hình 5.5 Minh giải ĐVLGK cho tầng chứa thuộc khu vực phía Bắc- mỏ TGT .... 110 Hình 5.6 Minh giải ĐVLGK cho tầng chứa thuộc khu vực trung tâm mỏ TGT ... 111 Hình 5.7 Biểu đồ ranh giới nước tự xác định dựa trên áp suất dư của đối tượng nghiên cứu- khu vực phía Bắc ................................................................... 115 Hình 5.8 Biểu đồ ranh giới nước tự xác định dựa trên áp suất dư của đối tượng nghiên cứu- khu vực Trung Tâm ............................................................... 118 Hình 5.9 Thể hiện ranh giới nước tự trên bản đồ cấu tạo tầng 5.2U - khu vực trung tâm mỏ TGT ..................................................................................... 119 Hình 5.10 Thể hiện ranh giới nước tự do trên bản đồ cấu tạo tầng 5.2L- khu vực trung tâm .................................................................................................... 120 Hình 5.11 Mối quan hệ độ rỗng và độ thấm dựa trên mẫu lõi của môi trường sông ngòi .................................................................................................... 121 Hình 5.12 Mối quan hệ rỗng thấm dựa trên mẫu lõi theo tướng trầm tích đầm hồ ... 121 Hình 5.13 Mối quan hệ độ rỗng và độ thấm cho môi trường sông ngòi kiểm chứng với kết quả đo dòng ......................................................................... 122 Hình 5.14 Mối quan hệ độ rỗng và độ thấm cho môi trường đầm hồ kiểm chứng với kết quả đo dòng .................................................................................... 123
1 MỞ ĐẦU Hiện nay, dầu khí được khai thác chủ yếu từ khối đá móng Granitoid hang hốc nứt nẻ trước Kainozoi với sản lượng 20 triệu tấn/ năm tương đương với 80% tổng sản lượng khai thác từ bể Cửu Long. Trầm tích Mioxen dưới và Oligoxen là đối tượng khai thác lớn thứ hai. Mặc dù là đối tượng khai thác dầu khí lớn thứ hai, các vỉa chứa Mioxen dưới thuộc hệ tầng Bạch Hổ và Oligoxen trên có đặc tính thấm tốt nhất của bể Cửu Long. Nhưng một khó khăn lớn nhất đối với các nhà địa chất, địa vật lý là các vỉa chứa dầu có điện trở suất thấp và đang chiếm một tỷ trọng lớn ở một số mỏ Tê Giác Trắng, Hải Sư Trắng, Rồng…. Điều này đã gây ra những khó khăn trong việc nhận định, đánh giá vỉa chứa phục vụ cho công tác phát triển và quản lý mỏ. Lô 16-1 có phát hiện dầu khí tại mỏ Tê Giác Trắng vào năm 2002 và công bố thương mại vào năm 2006, dòng dầu đầu tiên được khai thác vào năm 2010. Hiện tại mỏ Tê Giác Trắng thuộc lô 16-1 đang khai thác với lưu lượng 20-25 nghìn thùng ngày đêm, có những thời gian sản lượng đỉnh lên đến 55.000 thùng/ngày đêm từ hai đối tượng chính là Oligoxen trên (C, D) hệ tầng Trà Tân và Mioxen dưới hệ tầng Bạch Hổ. Từ những kết quả đạt được trong quá trình khai thác và nghiên cứu đã mở ra một tiền đề mới, làm thay đổi quan niệm về phương pháp luận để đánh giá tiềm năng dầu khí cho tầng chứa dầu điện trở suất thấp. Các trầm tích thuộc hệ tầng Trà Tân và Bạch Hổ chủ yếu được lắng đọng trong môi trường trầm tích lục địa, lục địa biển nông. Chính vì sự phức tạp của tướng trầm tích, sự phân bố phức tạp của các thành phần khoáng vật sét, khoáng vật dẫn điện, phân lớp mỏng, xen kẹp… đã gây ra điện trở suất của vỉa chứa dầu thấp dẫn đến những khó khăn trong việc xác định độ bão hòa dầu- khí cũng như các tham số chiều dày hiệu dụng vỉa chứa dầu khí thuộc Mioxen dưới, Oligoxen trên (C). Với các phương pháp đánh giá tham số độ bão hòa dầu khí vỉa truyền thống còn một số hạn chế như: không loại trừ ảnh hưởng do điện trở suất thấp của vỉa chứa, sự ảnh hưởng của các khoáng vật dẫn điện không đồng đều dọc theo thân giếng khoan, sét phân tán trong đá chứa… Chính vì thế tác giả đã chọn
2 đề tài nghiên cứu: “Đánh giá tiềm năng thấm chứa dầu khí trầm tích điện trở thấp lô 16-1 bể Cửu Long”. Kết quả nghiên cứu này là tiền đề cho công tác đánh giá trữ lượng dầu khí tại chỗ, hoạch định mở vỉa khai thác trong giai đoạn phát triển và quản lý mỏ. 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trước đây và những vấn đề mới của đề tài nghiên cứu này đặt ra so với các nghiên cứu trước đây Tổng quan về tình hình nghiên cứu đá chứa điện trở suất thấp. 1.1. Tình hình trong nước Các phương pháp phân tích ĐVLGK truyền thống sử dụng mô hình Archie, Simandoux, Indonesian, Dual Water, Waxman-Smits… để tính toán tham số độ bão hòa nước vỉa đối với các vỉa chứa dầu điện trở thấp đã được áp dụng. Các nghiên cứu đã chỉ ra các nguyên nhân ảnh hưởng tới điện trở suất của vỉa chứa dầu như: khoáng vật dẫn điện, kiểu loại sét, phân bố sét, nồng độ khoáng hóa nước vỉa…. Mặc dù những nguyên nhân này đã được xem xét trong quá trình minh giải tài liệu ĐVLGK, tuy nhiên độ chính xác của độ bão hòa nước được tính toán chưa phản ánh đúng thực trạng đang khai thác của mỏ. Việc xây dựng một hệ phương pháp mới để tính toán các tham số vỉa chứa phục vụ cho công tác phát triển mỏ là rất cần thiết và cấp bách. Nghiên cứu về lát cắt điện trở thấp của Ths Nguyễn Phương Thủy với đề tài “Nghiên cứu đặc điểm địa chất và tính chất vật lý của tầng chứa điện trở suất thấp Mioxen hạ, lô 01-02 bể Cửu Long” với kiến nghị chung là sử dụng dịch vụ đo địa vật lý giếng khoan ngay trong quá trình khoan, tác giả cũng đề cập tới nguyên nhân chính gây ra điện trở suất thấp là do hàm lượng nước dư cao nhưng chưa có phương pháp để tính toán, sự phân lớp mỏng, xen kẹp của các vỉa chứa và sự tồn tại của các khoáng vật tái sinh như (FeS2, Fe2O3), thành phần khoáng vật tạo đá có đặc tính dẫn điện tốt. Nghiên cứu chỉ ra một số nguyên nhân gây ra trầm tích điện trở suất thấp và phương pháp tính toán tham số vỉa chứa dựa trên đường cong điện trở suất. Một số bài báo của PGS-TS. Lê Hải An, PGS-TS. Nguyễn Văn Phơn, Ths. Nguyễn Phương Thủy đã đề cập đến: Đặc điểm môi trường trầm tích điện trở suất
3 thấp tuổi Mioxen” để khắp phục những khó khăn trong việc tính toán các tham số ở mỏ Rồng, Sư Tử Đen được đăng tải trên tạp chí khoa học kỹ thuật trường đại học mỏ địa chất, đề tài nghiên cứu cấp bộ. Nhìn chung các nghiên cứu đã chỉ ra nguyên nhân gây ra trầm tích điện trở suất thấp và cách khắp phục để đánh giá tham số vỉa chứa. Các nghiên cứu trên để đánh giá độ bão hòa nước của vỉa chứa nhưng vẫn chủ yếu dựa trên đường cong điện trở [2]. Các bài báo của TS. Lê Trung Tâm, TS. Cù Minh Hoàng đã đăng trên Tạp Chí Dầu Khí với đối tượng nghiên cứu chính là đá chứa hydrocarbon trầm tích Turbidite điện trở suất thấp. Các tác giả cũng đã nêu ra các nguyên nhân gây ra điện trở suất thấp cho đá chứa dầu là do vỉa chứa phân lớp mỏng có cát sét xen kẹp, sự có mặt của khoáng vật Pyrite và tỷ lệ nước liên kết lớn. Nhóm tác giả đã đề xuất phương pháp tính toán độ bão hòa hydrocarbon dựa trên phương pháp siêu âm với Vp/Vs vs DTC, Poisson Ratio.[10] Nghiên cứu của viện dầu khí về trầm tích điện trở suất thấp chứa dầu của bể Cửu Long cũng đã chỉ ra rằng trầm tích chứa dầu điện trở suất thấp do ảnh hưởng của sét phân lớp, sét phân tán, sự có mặt của khoáng vật dẫn điện và chiều sâu đới ngấm lớn. Các nghiên cứu của các nhà thầu hoạt động thăm dò khai thác tại bể Cửu Long như: VietsovPetro, Petronas, Cuu Long JOC,… đã tiến hành nhưng vẫn còn rất khó khăn cho việc áp dụng đối với các khu vực khác nhau do điều kiện địa chất khác nhau, môi trường trầm tích khác nhau, sự ảnh hưởng của các thành phần khoáng vật sét, đất đá là không giống nhau… Bên cạnh đó, các nghiên cứu riêng lẻ chưa có nghiên cứu tổng thể để tìm ra các giải pháp tối ưu để đánh giá trầm tích điện trở thấp của đới chứa dầu. Hiện nay các công ty dịch vụ dầu khí như Schlumberger, Baker Hughes, Weatherford, Haliburton,... đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu các thiết bị địa vật lý giếng khoan để giải quyết vấn đề khó khăn trong trầm tích điện trở suất thấp. Các phương pháp đo điện trở suất sau khi khoan đều bị ảnh hưởng của đới ngấm, các phương pháp đo điện trở suất trong khi khoan chỉ áp dụng được cho những
4 giếng mới khoan sau này và nếu vỉa chứa dầu có chứa khoáng vật dẫn điện mà phân bố không đồng đều trong vỉa chứa dọc theo thân giếng khoan thì giá trị điện trở đo được cũng làm sai lệch kết quả độ bão hòa nước được tính toán. Do vậy trầm tích chứa dầu điện trở suất thấp khu vực bể Cửu Long vẫn đang là thách thức lớn cho các nhà địa chất, địa vật lý và đặc biệt là tại lô 16-1 - khu vực mà nghiên cứu sinh nghiên cứu. 1.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài Công ty dịch vụ dầu khí Schlumberger khu vực Đông Nam Châu Á đã nghiên cứu phương pháp phát hiện ra dầu trong trầm tích điện trở suất thấp, Pierre Berger et al. và nhóm tác giả đã tổng quan lại những nguyên nhân gây ra điện trở suất thấp do: chất lưu có điện trở suất thấp, độ bão hòa nước dư lớn, và xây dựng mối quan hệ điện trở suất với độ bão hòa nước dựa trên mẫu lõi. SPE 36150- Carolina et al. Chính xác hóa đánh giá thành hệ bằng hình ảnh giếng khoan và phân tích phân lớp mỏng. Một nghiên cứu cho đá chứa cát sét có thành phần thạch học phức tạp, khối III, vùng hồ Maracaibo, Venezuela. Nghiên cứu đã chỉ ra phương pháp xác định chiều dày hiệu dụng cho đá trầm tích điện trở suất thấp bằng cách kết hợp tài liệu hình ảnh giếng khoan và địa vật lý truyền thống. [14] SPE-63070 Claudine Durand et al. Ảnh hưởng của khoáng vật Chlorite trong lỗ rỗng lên tính chất vật lý của trầm tích điện trở suất thấp. Nghiên cứu này đã cung cấp tính chất vật lý và thành phần khoáng vật đo đạc trong phòng thí nghiệm giúp cải thiện và nâng cao minh giải địa vật lý giếng khoan cho trầm tích điện trở suất thấp. [16] SPE 64406 Hamada et al. Đánh giá thành hệ bằng cộng hưởng từ hạt nhân cho vỉa chứa trầm tích điện trở suất thấp mà có thể bị bỏ qua bằng phân tích địa vật lý thông thường. Nghiên cứu này đã chỉ ra có thể dùng toàn bộ số liệu NMR để đánh giá vỉa chứa: tỷ số T1/T2 để xác định chất lưu, phân bố T2 để xác định độ rỗng tổng, độ rỗng hiệu dụng và khoáng vật sét. Phân tích này đã giúp tìm ra các khoảng có khả năng khai thác, xác định độ rỗng một cách độc lập và phân tách được nước bao quanh và nước tự do trong lỗ rỗng. [22]
5 SPE 70040: Hamada et al. Đánh giá vỉa chứa trầm tích điện trở suất thấp. Nghiên cứu này đã chỉ ra nguyên nhân gây ra trầm tích điện trở suất thấp là do đá chứa có khoáng vật sét phân tán, pyrite và độ rỗng micro. Cộng hưởng từ hạt nhân đã ứng dụng để giải quyết đánh giá thành hệ cho trầm tích điện trở suất thấp. [21] SPE 85675: Souvick Saha Schlumberger. Đới chứa dầu điện trở suất thấp các ý tưởng để giải quyết: Nghiên cứu này đã chỉ ra là ứng dụng công nghệ mới đo điện trở, phổ quang học, cộng hưởng từ hạt nhân và hình ảnh giếng khoan để giải quyết đới chứa dầu điện trở suất thấp. [31] SPE 87001: Shkir et al. Dự đoán độ bão hòa dầu trong thành hệ điện trở suất thấp bằng phương pháp mạng neural nhân tạo cho trầm tích điện trở suất thấp. [19] SPE 98061: Meyer et al. Chiến lược để làm sáng tỏ các đới chứa khí điện trở suất thấp. Bài báo đã chỉ ra ảnh hưởng của sét thành phần lên đường cong điện trở suất của đối tượng nghiên cứu thuộc bể Appalachia. [29] Các phương pháp truyền thống sử dụng mô hình (Archie, Simandoux, Indonesian, Dual Water, Waxman-Smits…) để tính toán tham số độ bão hòa nước cho các vỉa chứa dầu - khí tuy nhiên không loại trừ được ảnh hưởng do điện trở suất của vỉa chứa. Các nghiên cứu đã chỉ ra các nguyên nhân ảnh hưởng tới điện trở suất của vỉa chứa dầu như: khoáng vật dẫn điện, kiểu loại sét, phân bố sét, nồng độ khoáng hóa nước vỉa…. Mặc dù những nguyên nhân này đã được xem xét trong quá trình minh giải tài liệu ĐVLGK, tuy nhiên độ chính xác của các số liệu tham số vỉa được tính toán: như độ rỗng, độ bão hòa nước, độ thấm… chưa phản ánh đúng thực trạng thực tế đang khai thác của mỏ. Việc xây dựng một hệ phương pháp mới để tính toán tham số độ bão hòa vỉa chứa dầu-khí phục vụ cho công tác tính toán trữ lượng và mô hình hóa mỏ là rất cần thiết. Các nghiên cứu đánh giá độ bão hòa nước của các nhà thầu hoạt động thăm dò khai thác tại bể Cửu Long như: VietsovPetro, Petronas, Cuu Long JOC, Thang Long JOC… đã tiến hành nhưng vẫn gây những khó khăn cho việc áp dụng đối với các khu vực khác nhau do điều kiện địa chất khác nhau, môi trường trầm tích khác nhau, sự ảnh hưởng của các thành phần khoáng vật sét, đất đá là không giống
6 nhau… Bên cạnh đó, các nghiên cứu riêng lẻ chưa có nghiên cứu tổng thể để tìm ra các nguyên nhân chính gây ra điện trở thấp của đới chứa dầu. Việc nghiên cứu tiềm năng thấm chứa sẽ mở ra một hướng nghiên cứu mới cho tập vỉa chứa điện trở suất thấp để đánh giá tiềm năng dầu khí không những trong khu vực lô 16-1 của Bể Cửu Long và các khu vực lân cận thuộc thềm lục địa Việt Nam. Như vậy các nghiên cứu liệt kê trên đã chỉ ra được các nguyên nhân gây ra điện trở suất thấp của đá chứa dầu khí tuy nhiên các tính toán độ bão hòa nước chưa được kiểm chứng bằng kết quả đo độ bão hòa nước của mẫu lõi cũng như kết quả đo dòng thực tế. Nghiên cứu sinh sẽ đi theo hướng: Nghiên cứu nguyên nhân gây ra trầm tích chứa dầu có điện trở suất thấp và từ đó tìm ra giải pháp để chính xác độ bão hòa nước và độ thấm tuyệt đối của đối tượng nghiên cứu. Kết quả của độ bão hòa nước, độ thấm được tính toán cho các vỉa chứa dầu khí có sự kiểm chứng bởi kết quả đo dòng thực tế tại các khoảng mở vỉa. 2. Mục đích nghiên cứu của luận án Nghiên cứu để xác định bản chất gây ra điện trở suất thấp của vỉa chứa dầu khí và đánh giá chính xác các tham số vỉa chứa của chúng như: độ rỗng hiệu dụng, đặc biệt là độ bão hòa nước, chiều cao cột dầu và độ thấm là cơ sở cho việc đánh giá trữ lượng dầu khí tại chỗ phục vụ công tác hoạch định phát triển mỏ. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu phần dưới trầm tích Mioxen dưới hệ tầng Bạch Hổ (tập BI.1) và trầm tích Oligoxen trên (C) hệ tầng Trà Tân. Khu vực lô 16-1 bể Cửu Long, thềm lục địa ngoài khơi Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các nghiên cứu về địa chất mỏ, nghiên cứu môi trường thành tạo, các nghiên cứu địa vật lý giếng khoan, nghiên cứu tham số thạch học đá chứa và các nghiên cứu về áp suất vỉa ban đầu. 4. Nội dung nghiên cứu Đề tài nghiên cứu này được tập trung làm sáng tỏ một số vấn đề dưới đây: - Phân tích các yếu tố là nguyên nhân dẫn đến điện trở suất thấp của đới chứa dầu.