Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:117

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án " " được hoàn thành với mục tiêu nhằm áp dụng phương pháp học máy phân chia và dự báo nhóm đơn vị dòng chảy, độ thấm và áp dụng kết quả vào dự báo độ bão hòa nước cho vỉa chứa đá cacbonat. Kết quả sẽ giúp nâng cao hiệu quả xây dựng mô hình địa chất, cũng như mô hình khai thác, dự báo sản lượng khai thác và đánh giá trữ lượng của mỏ được chính xác hơn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TRUNG DŨNG ĐẶC TÍNH TẦNG CHỨA ĐÁ CACBONAT TUỔI MIOXEN GIỮA MỎ CX LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TRUNG DŨNG ĐẶC TÍNH TẦNG CHỨA ĐÁ CACBONAT TUỔI MIOXEN GIỮA MỎ CX Ngành: Kỹ thuật Địa vật lý Mã số: 9520502 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. PHAN THIÊN HƯƠNG 2. TS. CÙ MINH HOÀNG Hà Nội - 2024
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ một công trình nào khác ở trong và ngoài nước. Hà Nội, ngày … tháng … năm 2024 Tác giả luận án Nguyễn Trung Dũng
ii MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC PHỤ LỤC x MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 11 1.1 Vị trí và đặc điểm địa chất của đối tượng nghiên cứu 11 1.2 Đặc điểm tầng chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX 17 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU 24 2.1 Phân chia đá chứa cacbonat 24 2.2 Ứng dụng học máy phân loại đơn vị dòng chảy và dự báo độ thấm của 36 đá chứa cacbonat 2.3 Dự báo độ bão hòa nước Sw 49 2.4 Chu trình nghiên cứu 52 2.5 Cơ sở dữ liệu nghiên cứu 54 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HỌC MÁY PHÂN 60 NHÓM ĐƠN VỊ DÒNG CHẢY 3.1 Ứng dụng học máy không giám sát trong phân nhóm đá chứa cacbonat 60 theo Đơn vị dòng chảy 3.2 Kết quả phân nhóm ĐVDC cho đối tượng nghiên cứu 62 CHƯƠNG 4. DỰ BÁO ĐỘ THẤM BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HỌC 70 MÁY 4.1 Ứng dụng học máy có giám sát trong dự báo ĐVDC/Độ thấm 70 4.2 Kết quả dự báo nhóm ĐVDC/Độ thấm 71
iii CHƯƠNG 5. DỰ BÁO ĐỘ BÃO HÒA NƯỚC DỰA TRÊN ĐƠN VỊ 88 DÒNG CHẢY VÀ KẾT QUẢ DỰ BÁO ĐỘ THẤM 5.1 Xây dựng mô hình tính độ bão hòa nước theo chiều cao 88 5.2 Kết quả dự báo độ bão hòa nước Sw dựa trên mô hình độ bão hòa theo 94 chiều cao KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 100 CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO 102
iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Chú thích ANN Artificial Neural Network - Mạng nơ-ron nhân tạo DTC Đường cong đo siêu âm sóng nén (µs/ft) DTS Đường cong đo siêu âm sóng ngang(µs/ft) ĐVLGK Địa vật lý giếng khoan FCM Fuzzy C-means - Phương pháp phân cụm mờ FWL Free Water Level - Mực nước tự do (m) FZI Flow Zone Indicator – Chỉ báo dòng chảy FZI_Core FZI từ phân tích mẫu lõi FZI_Pred FZI dự báo từ học máy HAFWL Chiều cao phía trên mực nước tự do (m) HFU Hydraulic Flow Unit - Đơn vị dòng chảy HFU_Core HFU từ phân tích mẫu lõi HFU_Pred HFU dự báo từ Học máy IFT Sức căng bề mặt (dyn/cm) K_Core Độ thấm từ phân tích mẫu lõi (mD) K_Pred Độ thấm dự báo áp dụng phương pháp học máy (mD) K_Pred_FZI Độ thấm dự báo theo kết quả dự báo FZI từ Học máy (mD) Độ thấm dự báo theo kết quả dự báo nhóm HFU_Pred từ Học máy K_Pred_HFU (mD) LOG Tài liệu đo ĐVLGK MD Chiều sâu theo thân giếng (m) Phương pháp đo áp suất thành hệ, nhiệt độ và lấy mẫu chất lưu MDT/RCI theo điểm MSFL Đường cong đo vi điện cực hội tụ cầu (ohm.m) NPHI Đường cong độ rỗng neutron Pc Áp suất mao dẫn (psi) PHI_Core Độ rỗng từ phân tích mẫu lõi RCAL Routine Core Analysis - Phân tích mẫu thông thường RD Đường cong điện trở đo sâu sườn (ohm.m) RHOB Đường đo mật độ (g/cm3) RQI Rock Quality Index – Chỉ số chất lượng đá chứa RS Đường cong điện trở đo nông sườn (ohm.m) SCAL Special Core Analysis - Phân tích mẫu đặc biệt Saturation Height Function - Phương pháp tính độ bão hòa nước SHF theo chiều cao so với mực nước tự do
v SOM Self Organizing Map - Mạng nơ-ron tự tổ chức SVM Support Vector Machine - Máy vector hỗ trợ Sw_SHF Độ bão hòa nước tính theo chiều cao SwT Độ bão hòa nước tính theo logs TVDss Chiều sâu thẳng đứng tuyệt đối (m)
vi DANH MỤC BẢNG BIỂU STT Tên bảng biểu Trang Bảng 2.1 Giá trị góc tiếp xúc và sức căng bề mặt của một số hệ chất lưu 51 cơ bản Bảng 2.2 Thông tin các giếng khoan trên khu vực mỏ CX 54 Bảng 2.3 Bảng tổng hợp các phép đo ĐVLGK trong các giếng khoan 55 trên mỏ CX Bảng 2.4 Thông tin các phân tích mẫu lõi đã thực hiện trên mỏ CX 58 Bảng 3.1 So sánh kết quả phân nhóm HFU sử dụng các thuật toán Học 66 máy Bảng 3.2 Bảng phân nhóm ĐVDC theo giá trị FZI theo thuật toán K- 67 means Bảng 4.1 Hệ số tương quan giữa các đường đo ĐVLGK và kết quả phân 73 tích mẫu lõi Bảng 4.2 Bảng kết quả sử dụng các thuật toán Học máy để dự báo 77 FZI_Pred và độ thấm K_Pred Bảng 4.3 Kết quả sử dụng các thuật toán Học máy để dự báo HFU_Pred 80 Bảng 4.4 Kết quả xác thực và kiểm tra của các phương pháp dự báo 82 FZI, độ thấm K và HFU Bảng 4.5 Bảng so sánh hệ số tương quan giữa độ thấm dự báo từ các 84 phương pháp khác nhau so với giá trị độ thấm từ mẫu lõi K_core Bảng 5.1 Bảng sai số kết quả khớp mô hình dự báo Sw 90
vii DANH SÁCH HÌNH VẼ STT Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Vị trí mỏ CX và các giếng khoan lân cận (trên nền bản đồ các 11 bể trầm tích Kainozoi ở Việt Nam - theo Phan Trung Điền) Hình 1.2 Bản đồ phân chia cấu trúc khu vực Nam bể sông Hồng (PVN 12 2007) Hình 1.3 Các đơn vị cấu trúc phần Nam bể Sông Hồng thể hiện trên mặt 13 cắt địa chấn theo hướng Tây – Đông (Địa chất tài nguyên dầu khí Việt Nam) Hình 1.4 Cột địa tầng tổng hợp khu vực Nam bể Sông Hồng (VPI, 2012) 16 Hình 1.5 Vị trí các giếng khoan và phân bố đá vôi hệ tầng Tri Tôn, phía 19 Nam bể Sông Hồng (Nguyễn Xuân Phong và nnk, 2017) Hình 1.6 Mặt cắt địa chất Bắc - Nam qua khu vực nghiên cứu (Nguyễn 20 Xuân Phong và nnk, 2017) Hình 1.7 Trích đoạn tuyến địa chấn BP89 theo hướng ĐB-TN minh họa 20 các tập cacbonat Mioxen phát triển trên đới nâng Tri Tôn (theo Vũ Ngọc Diệp, 2012) Hình 1.8 Quan hệ rỗng thấm từ kết quả phân tích mẫu lõi trên mỏ CX 22 Hình 1.9 Giá trị độ gắn kết xi măng m từ phân tích mẫu mỏ CX 23 Hình 1.10 Giá trị hằng số bão hòa n từ phân tích mẫu mỏ CX 23 Hình 2.1 Phân loại đá theo Dunham (1962) - được cải tiến bởi Embry - 26 Klovan (1971) Hình 2.2 Phân loại đá theo lỗ rỗng: Archie (1952), Choquette và Pray 27 (1970), Lucia (1983) Hình 2.3 Thuận lợi và hạn chế của từng định hướng phân nhóm đá chứa 30 cacbonat (Rebelle Michel và Lalanne Bruno, 2014) Hình 2.4 Phân nhóm đá chứa cacbonat theo Lucia 31 Hình 2.5 Giản đồ phân nhóm Đơn vị dòng chảy theo FZI 35 Hình 2.6 Phân nhóm các phương pháp học máy 39 Hình 2.7 Ví dụ mô hình cây quyết định 42 Hình 2.8 Mô hình huấn luyện trong Random Forest 43 Hình 2.9 Mô hình dự báo trong Random Forest 43 Hình 2.10 Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo ANN 44 Hình 2.11 Mô hình sử dụng phương pháp SVM 45 Hình 2.12 Đồ thị của quá trình phân chia hoặc hợp nhất theo phương 47 pháp phân cụm phân cấp (đồ thị dendrogram)
viii Hình 2.13 Cơ cở phương pháp tính độ bão hòa nước theo chiều cao so 50 với mực nước tự do Hình 2.14 Mô hình phụ thuộc giữa độ bão hòa nước Sw và chiều cao so 52 với mực nước tự do h Hình 2.15 Chu trình nghiên cứu áp dụng cho luận án 53 Hình 2.16 Tài liệu đo ĐVLGK trong GK1 56 Hình 2.17 Tài liệu đo ĐVLGK trong giếng GK2 57 Hình 2.18 Tài liệu đo ĐVLGK trong giếng GK3 57 Hình 2.19 Tài liệu đo ĐVLGK trong giếng GK4 58 Hình 3.1 Ví dụ phương pháp điểm khủy tay 61 Hình 3.2 Biểu đồ phân bố xác suất giá trị FZI_CORE các giếng GK2, 62 GK3, GK4 Hình 3.3 Biểu đồ histogram giá trị FZI_CORE các giếng GK2, GK3, 63 GK4 Hình 3.4 Kết quả lựa chọn số nhóm và kết quả phân nhóm theo 5 ĐVDC 64 theo phương pháp K-means Hình 3.5 Kết quả lựa chọn số nhóm và kết quả phân nhóm theo phương 64 pháp Ward với 5 ĐVDC Hình 3.6 Kết quả lựa chọn số nhóm và kết quả phân nhóm theo phương 65 pháp mạng nơ-ron tự tổ chức SOM với 4 ĐVDC Hình 3.7 Kết quả lựa chọn số nhóm và kết quả phân nhóm theo phương 65 pháp phân cụm mờ C-means FCM với 4 ĐVDC Hình 3.8 So sánh kết quả phân nhóm đá chứa theo phương pháp truyền 67 thống (a) và kết quả phân nhóm đá chứa theo ĐVDC sử dụng kĩ thuật học máy (b) Hình 3.9 Một số phân tích lát mỏng đại diện cho các ĐVDC tại các 68 giếng mỏ CX Hình 3.10 Dải phân bố các giá trị K_core, PHI_core, FZI_core cho từng 69 ĐVDC Hình 4.1 Đưa số liệu mẫu lõi về cùng độ sâu với tài liệu đo ĐVLGK 72 GK2 Hình 4.2 Kiểm tra độ tương quan giữa độ thấm từ mẫu lõi K_core và 74 các đường đo ĐVLGK GK2 Hình 4.3 Kiểm tra độ tương quan giữa độ thấm từ mẫu lõi K_core và 75 các đường đo ĐVLGK GK3 Hình 4.4 Kiểm tra độ tương quan giữa độ thấm từ mẫu lõi K_core và 76 các đường đo ĐVLGK GK4
ix Hình 4.5 Kết quả xác thực và thử mô hình dự báo FZI sử dụng thuật 78 toán Gaussian Processing Regression Exponential Hình 4.6 So sánh kết quả dự báo độ thấm K từ kết quả dự báo FZI và độ 79 thấm từ mẫu lõi, R2 =0.8974 Hình 4.7 Kết quả xác thực và thử dự báo đột thấm K sử dụng thuật toán 79 Hồi qui quá trình Gaussian Exponential Hình 4.8 Kết quả xác thực và thử mô hình dự báo ĐVDC sử dụng thuật 81 toán Ensemble Optimizable Hình 4.9 Kết quả dự báo độ thấm K_PRED_HFU từ HFU dự báo từ số 81 liệu thử so với độ thấm từ mẫu lõi K_CORE Hình 4.10 Hệ số tương quan giữa độ thấm tính theo kết quả dự báo FZI 83 K_pred_FZI và độ thấm mẫu lõi K_core Hình 4.11 Hệ số tương quan giữa độ thấm tính theo kết quả dự báo HFU 83 K_pred_HFU và độ thấm mẫu lõi K_core Hình 4.12 Hệ số tương quan giữa độ thấm dự báo trực tiếp từ học máy 84 K_pred và độ thấm từ mẫu lõi K_core Hình 4.13 Kết quả dự báo độ thấm K, nhóm ĐVDC tại giếng GK2 85 Hình 4.14 Kết quả dự báo độ thấm K, nhóm ĐVDC tại giếng GK3 86 Hình 4.15 Kết quả dự báo độ thấm K, nhóm ĐVDC tại giếng GK4 86 Hình 4.16 Biểu đồ tần suất độ thấm mẫu lõi K_core và độ thấm dự báo 87 K_pred Hình 4.17 So sánh kết quả dự báo độ thấm từ học máy với phương pháp 87 truyền thống Hình 5.1 Tổng hợp kết quả đo áp suất mao dẫn và Sw cho các mẫu theo 88 từng ĐVDC Hình 5.2 Kết quả khớp theo mô hình Brook Corey 89 Hình 5.3 Kết quả khớp theo mô hình J-function 89 Hình 5.4 Kết quả khớp theo mô hình Lamda 89 Hình 5.5 Kết quả khớp theo mô hình Thomeer 90 Hình 5.6 Kết quả khớp theo mô hình Skelt Harrison 90 Hình 5.7 Kết quả xây dựng phương trình tính Sw cho HFU1 theo mô 91 hình Skelt Harrison Hình 5.8 Kết quả xây dựng phương trình tính Sw cho HFU2 theo mô 92 hình Skelt Harrison Hình 5.9 Kết quả xây dựng phương trình tính Sw cho HFU3 theo mô 92 hình Skelt Harrison Hình 5.10 Kết quả xây dựng phương trình tính Sw cho HFU4 theo mô 93 hình Skelt Harrison
x Hình 5.11 Kết quả xây dựng phương trình tính Sw cho HFU5 theo mô 93 hình Skelt Harrison Hình 5.12 Kết quả dự báo Sw dựa trên mô hình độ bão hòa theo chiều 94 cao xây dựng trên 5HFU cho lát cắt cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX Hình 5.13 Biểu đồ tổng hợp giếng GK2 95 Hình 5.14 Biểu đồ tổng hợp giếng GK3 95 Hình 5.15 Biểu đồ tổng hợp giếng GK4 96 DANH MỤC PHỤ LỤC STT Tên phụ lục 1 Code python sử dụng cho luận án
1 MỞ ĐẦU Đá chứa cacbonat có ý nghĩa quan trọng trong tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí. Akbar và nnk (2000) đã ước lượng khoảng 60% trữ lượng dầu khí trên thế giới nằm trong đá chứa cacbonat. Aljuboori và nnk (2019) cho rằng 70% trữ lượng dầu khí truyền thống ở vùng Trung Đông nằm trong đá chứa cacbonat. Ở Việt Nam, các phát hiện dầu khí trong đá chứa cacbonat tuy vẫn còn hạn chế nhưng đã có những phát hiện rất quan trọng như mỏ khí Hàm Rồng, Cá Voi Xanh ở bể Sông Hồng; mỏ Đại Hùng, Phong Lan Dại, Lan Tây, Lan Đỏ, Sao Vàng Đại Nguyệt, Thiên Ưng ở bể Nam Côn Sơn, Cá Mập Trắng ở bể Phú Khánh ... Nhiều nhà khoa học đã tiếp cận bằng nhiều cách khác nhau để nghiên cứu đặc điểm đá cacbonat nhằm nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro khi tìm kiếm dầu khí trong đối tượng đá cacbonat, đặc biệt là đánh giá chính xác trữ lượng dầu khí trong đá chứa cacbonat, xây dựng mô hình địa chất, mô hình khai thác một cách đáng tin cậy nhất để đưa ra phương án phát triển khai thác mỏ tối ưu. Do tính phức tạp từ loại thạch học, loại độ rỗng, v.v... nên việc mô tả các mối liên hệ trong mô hình tính toán thông số vật lý thạch học của đá cacbonat được các công ty dầu mỏ đặc biệt lưu ý. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh việc áp dụng các kĩ thuật tính toán hiện đại trong đó có sử dụng học máy giúp cho việc mô tả đặc tính tầng chứa có độ tin cậy cao hơn rất nhiều so với các phương pháp tính toán thông thường. Mỏ CX nằm ở phía Nam bể Sông Hồng, trên đới nâng Tri Tôn, thềm lục địa Việt Nam, mỏ được phát hiện vào năm 1991 với đá chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa. Đến thời điểm hiện tại, trên mỏ đã khoan 4 giếng khoan với khối lượng hạn chế các phương pháp đo ĐVLGK, cũng như mẫu lõi. Có những câu hỏi được đặt ra trong quá trình mô tả đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa tại mỏ, đó là:
2 i. Đá chứa cacbonat có tính bất đồng nhất cao, làm sao có thể tăng tính chính xác của việc mô tả đặc tính tầng chứa, đặc biệt là dự báo độ thấm, độ bão hòa nước dựa trên tài liệu mẫu lõi và ĐVLGK? ii. Việc phân chia nhóm đá chứa cacbonat là cần thiết, vậy có những phương pháp nào để phân chia nhóm đá chứa? Phương pháp nào phù hợp để áp dụng cho mỏ? Làm cách nào để lựa chọn số nhóm đá chứa tối ưu? iii. Với tài liệu đo ĐVLGK hiện có, có thể dự báo được số nhóm đá chứa và sử dụng chúng để nâng cao kết quả mô tả đặc tính tầng chứa không? Các phương pháp đánh giá tài liệu giếng khoan hiện có vẫn còn hạn chế, việc kết hợp tài liệu mẫu lõi và tài liệu ĐVLGK vẫn chưa được sử dụng triệt để nhằm đưa ra mô hình tính toán các thông số vật lý thạch học tối ưu nhất do chỉ sử dụng những phương pháp minh giải truyền thống. Chính vì vậy, việc nghiên cứu để làm sáng tỏ các thông số vật lý thạch học của đá chứa cacbonat mỏ CX với ứng dụng những phương pháp tính toán hiện đại, trong đó có Học máy là thực sự cần thiết và có ý nghĩa thực tế. 1. Tổng quan nghiên cứu đá chứa cacbonat và những vấn đề mới của đề tài 1.1 Nghiên cứu trên thế giới Các phát hiện trong đá cacbonat chiếm tỉ trọng rất lớn trong tổng trữ lượng dầu khí trên thế giới, trong đó có rất nhiều các mỏ nằm ở khu vực Trung Đông, Libya, Nga, Kazakhstan và Bắc Mỹ. Có những mỏ dầu khí đặc biệt lớn như mỏ Tengiz, Karachaganak, Kashagan ở bể Caspien, mỏ Ghawar ở Ả rập Saudi ... Đá cacbonat có nhiều đặc điểm khiến chúng khác biệt so với các đá chứa cát kết. Đá cacbonat có xu hướng hình thành và lắng đọng tại chỗ, với khối lượng khổng lồ vật liệu vôi được cung cấp bởi xác của động thực vật. Vật liệu thô hơn có xu hướng không bị phân tán rộng hoặc bị mài mòn bởi sóng và dòng chảy. Do đó, phân loại hạt đồng nhất không phải là đặc điểm chính của cacbonat. Đá cacbonat thường có sự đa dạng hơn về kích thước và hình dạng hạt so với cát kết.
3 Sự khác biệt giữa đá chứa cát kết và cacbonat ảnh hưởng đến cách mô tả đặc tính của các loại đá chứa này. Độ rỗng của cát kết chủ yếu là độ rỗng giữa hạt, do đó, nó có liên quan về mặt hình học với đặc điểm môi trường trầm tích của đá. Bởi tính thấm chứa có liên quan chặt chẽ với nhau, các phép đo trong phòng thí nghiệm được thực hiện trên mẫu core plug của đá cát kết có thể được coi là đại diện cho thể tích đá lớn. Nghĩa là các mẫu nhỏ đại diện cho các thể tích đá chứa lớn vì các thể tích đá chứa được lấy mẫu này tương đối đồng nhất. Sự phân bố của độ rỗng đá cacbonat không phản ánh độ rỗng nguyên sinh giữa hạt (primary interparticle porosity), thay vào đó, chúng thể hiện nhiều kích thước lỗ rỗng nguyên sinh và thứ sinh, hình dạng, nguồn gốc, và các giá trị độ rỗng đo được không phải lúc nào cũng tương quan chặt chẽ với độ thấm. Nói tóm lại, hệ thống lỗ rỗng cacbonat thường không đồng nhất. Mặc dù các phân tích mẫu trên core plug 1 inch cho đá cát kết thường được coi là đại diện đáng tin cậy cho cả vỉa chứa cát kết, nhưng với đá cacbonat, việc phân tích mẫu thường được yêu cầu thêm về việc đo rỗng - thấm trên toàn bộ mẫu lõi (whole core), kết quả đo độ rỗng - thấm này mới được coi là đáng tin cậy hơn, khi ấy mới đại điện cho cả một khoảng đá chứa cacbonat được. Chính vì tầm quan trọng của các phát hiện trong đá chứa cacbonat và sự phức tạp của loại đá chứa này nên các nghiên cứu liên quan đến đá chứa cacbonat ở nước ngoài, đặc biệt liên quan đến mô tả đặc tính tầng chứa cacbonat từ lâu đã rất được coi trọng. Các nghiên cứu của Archie (1952), Dunham (1962), Lucia (1987), G.V. Chilingarian (1992, 1996), Pittman (1971, 1992), Amaefule (1993) ... đều nhấn mạnh vào tính không đồng nhất của đá chứa cacbonat và sự cần thiết của việc phân nhóm đá chứa [9], [13], [14], [16]. Theo thời gian, khoa học kĩ thuật ngày các phát triển, các công cụ tính toán mềm ngày càng được lưu tâm áp dụng vào quá trình mô tả đặc tính tầng chứa đá cacbonat, trong đó có thể kể đến các nhà nghiên cứu như giáo sư Soto Rodolfo, trong
4 đó áp dụng các công cụ tính toán mềm, hệ thống thông minh nhân tạo để dự báo đặc tính tầng chứa ... 1.2 Nghiên cứu trong nước Tuy vẫn còn hạn chế về số lượng các phát hiện dầu khí trong đá chứa cacbonat tại các bể trầm tích ở Việt Nam nhưng đã có khá nhiều các nhà khoa học đã bỏ ra rất nhiều công sức để nghiên cứu về các phương pháp mô tả đặc tính tầng chứa của đối tượng chứa tiềm năng này. Ở bể Phú Khánh đã có những nghiên cứu liên quan đến đặc điểm trầm tích và đánh giá chất lượng đá chứa cacbonat tuổi Mioxen của Lê Hải An và nnk (2016) [5], hoặc liên quan đến việc sử dụng mạng neuron nhân tạo (ANN) để dự báo đặc điểm phân bố và chất lượng đá chứa cacbonat Mioxen của Nguyễn Thu Huyền và nnk (2019) [7]. Ở bể Nam Côn Sơn có nghiên cứu của Hà Quang Mẫn và nnk (2021, 2023) về cải tiến chất lượng đánh giá tầng chứa đá cacbonat bằng cách áp dụng phương pháp phân chia đá chứa và nghiên cứu về phân loại và dự báo đơn vị dòng chảy thủy lực sử dụng kĩ thuật Học máy... [38], [39]. Ở bể Sông Hồng có các nghiên cứu của Lê Trung Tâm và nnk (2015) về đặc trưng tầng chứa đá cacbonat Mesozoic ở cụm cấu tạo Hàm Rồng [4]; ở ngay phần phía Nam của bể trầm tích Sông Hồng có các nghiên cứu của Vũ Ngọc Diệp và nnk (2011) về quá trình phát triển và thoái hóa của đá cacbonat tuổi Mioxen trên đới nâng Tri Tôn [2], của Nguyễn Xuân Phong và nnk (2017) về sinh tướng và môi trường trầm tích cacbonat hệ tầng Tri Tôn Mioxen giữa [6]. Các nghiên cứu đều chỉ ra nguyên nhân cần thiết của việc phân loại đá chứa cacbonat, các phương pháp phân loại đá chứa trong đó có phân loại đá theo các đơn vị dòng chảy, cũng như dự báo nhóm đá chứa và độ thấm của đá, tuy nhiên hầu hết chỉ tập trung vào áp dụng các phương pháp như hồi quy tuyến tính hay sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo.
5 Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, không chỉ các phương pháp hồi quy tuyến tính hay mạng nơ-ron nhân tạo, mà các phương pháp học máy nói chung ngày càng được chú trọng phát triển và hoàn thiện. Các thuật toán học máy giúp ích rất nhiều trong việc phân chia nhóm dữ liệu nói chung, mà ở đây là nhóm đá chứa cacbonat, và giúp dự báo các nhóm đá chứa chính xác hơn rất nhiều. Ở khu vực mỏ CX, mặc dù đặc tính tầng chứa đá cacbonat tuổi Mioxen giữa đã được nghiên cứu, thể hiện một phần thông qua báo cáo trữ lượng của mỏ, tuy nhiên, cho tới nay, các nghiên cứu chuyên sâu chủ yếu tập trung vào nghiên cứu quá trình thành tạo và phát triển của hệ cacbonat Mioxen sớm, các nghiên cứu liên quan đến sinh tướng hay địa tầng phân tập của đá, ... Các nghiên cứu chuyên sâu liên quan đến phân nhóm đá chứa, xác định độ thấm, độ bão hòa nước của đá chứa lại chưa thật sự được lưu ý quan tâm đúng mức. Do đó, trong khuôn khổ nghiên cứu, Tác giả sẽ đi theo hướng làm sáng tỏ các phương pháp giúp phân chia đá chứa cacbonat theo đơn vị dòng chảy, dự báo độ thấm của đá chứa sử dụng các phương pháp Học máy và áp dụng kết quả vào xác định độ bão hòa nước cho tầng đá chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa mỏ CX. 2. Mục tiêu nghiên cứu Áp dụng phương pháp học máy phân chia và dự báo nhóm đơn vị dòng chảy, độ thấm và áp dụng kết quả vào dự báo độ bão hòa nước cho vỉa chứa đá cacbonat. Kết quả sẽ giúp nâng cao hiệu quả xây dựng mô hình địa chất, cũng như mô hình khai thác, dự báo sản lượng khai thác và đánh giá trữ lượng của mỏ được chính xác hơn. 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu là đá chứa cacbonat tuổi Mioxen giữa, nằm trên đới nâng Tri Tôn, thuộc phần phía Nam bể trầm tích Sông Hồng. - Phạm vi nghiên cứu bao gồm các nghiên cứu về địa chất mỏ, nghiên cứu về môi trường thành tạo đá chứa cacbonat tại mỏ, các phương pháp phân loại đá chứa, các phương pháp học máy áp dụng vào mô tả đặc
6 tính tầng chứa, các nghiên cứu về dự báo độ thấm, độ bão hòa nước dựa vào áp suất mao dẫn và chiều cao so với Mực nước tự do. 4. Cơ sở tài liệu Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, các tài liệu liên quan đến: Điều kiện thành tạo đá cacbonat, thạch học, các thông số vật lý thạch học, ... đã được thu thập và sử dụng bao gồm: - Các nghiên cứu liên quan đến đặc điểm trầm tích cacbonat tuổi Mioxen phần phía Nam bể trầm tích Sông Hồng; - Tài liệu giếng khoan bao gồm: Tài liệu ĐVLGK, tài liệu phân tích mẫu lõi (gồm cả phân tích mẫu thông thường và phân tích mẫu đặc biệt), mẫu vụn, mẫu sườn, tài liệu thử vỉa, báo cáo kết thúc thi công khoan … của 4 giếng khoan đã khoan trên mỏ CX; - Các báo cáo đánh giá khu vực nghiên cứu. - Các bài báo và các công trình nghiên cứu khoa học của các tác giả trong nước và ngoài nước đăng trên các tạp chí chuyên ngành. 5. Phương pháp nghiên cứu Luận án này được tiến hành dựa trên các tài liệu địa vật lý giếng khoan, kết hợp với tài liệu phân tích mẫu lõi bao gồm cả tài liệu phân tích thông thường và phân tích mẫu đặc biệt của các giếng khoan trên mỏ CX. Nghiên cứu này tiếp cận các phương pháp Học máy bao gồm cả học có giám sát và học không giám sát để phục vụ cho việc phân nhóm và dự báo tính chất đá chứa. Các bước tiếp cận và tiến hành nghiên cứu trong luận án này được khái quát như sau: - Phân tích và kiểm tra chất lượng các phép đo ĐVLGK, hiệu chỉnh các đường đo, chuẩn hóa (normalization).
7 - Minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan bằng các phương pháp thông thường, phân tích tài liệu thử vỉa MDT/RFT và DST để xác định tính chất vật lý thạch học của tầng chứa. - Phân tích tài liệu mẫu lõi, loại bỏ các điểm ngoại lai, xác định loại thạch học, loại lỗ rỗng trên tài liệu mẫu lõi, liên hệ với các giá trị đường đo ĐVLGK tại các độ sâu tương ứng. - Phân nhóm đá chứa áp dụng các phương pháp học máy không giám sát khác nhau, trong đó có phân tích để lựa chọn số nhóm tối ưu; - Dự báo nhóm đá chứa/ độ thấm sử dụng các phương pháp học máy có giám sát khác nhau và phân tích lựa chọn phương pháp tối ưu nhất; - Dự báo độ bão hòa nước dựa trên kết quả phân loại nhóm đá chứa và mô hình độ bão hòa nước theo chiều cao xây dựng trên từng đơn vị dòng chảy đã được phân loại. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 6.1 Ý nghĩa khoa học Cung cấp thêm cơ sở lý thuyết và hệ phương pháp hiện đại trong đó có sử dụng học máy để phân nhóm đá chứa cacbonat theo phương pháp đơn vị dòng chảy, và dự báo độ thấm của đá; Ứng dụng kết quả dư báo đơn vị dòng chảy và độ thấm trên để xây dựng mô hình độ bão hòa nước chính xác hơn. Luận án đưa ra chu trình mới để mô tả và dự báo đặc tính tầng chứa cacbonat nói chung, và trong điều kiện đặc biệt của mỏ CX nói riêng có thành phần thạch học và độ rỗng biến đổi phức tạp. 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Các kết quả có được từ luận án là tiền để để xây dựng mô hình địa chất 3D, mô hình thủy động lực học, giúp cho việc tính toán tài nguyên dầu khí tại chỗ chính xác hơn, xây dựng sơ đồ và dự báo sản lượng khai thác cho mỏ CX.
8 Ngoài ra, kết quả dự báo chính xác độ thấm, độ bão hòa nước giúp lựa chọn các khoảng mở vỉa và kích thích vỉa nhằm mục đích nâng cao hệ số thu hồi. Có thể ứng dụng chu trình nghiên cứu từ luận án để áp dụng vào các khu vực đá chứa cacbonat có điều tính chất và đặc điểm địa chất tương tự. 7. Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Áp dụng học máy có ý nghĩa quan trọng trong quá trình mô tả đặc tính tầng chứa. Các phương pháp học máy không giám sát đã cho phép nâng cao hiệu quả và tối ưu phân chia 5 đơn vị dòng chảy trong tầng chứa cacbonat Mioxen giữa mỏ CX. Luận điểm 2: Áp dụng các phương pháp học máy có giám sát kết hợp với kết quả xác định các đơn vị dòng chảy cho phép làm tăng độ chính xác dự báo độ thấm, độ bão hòa nước và quy luật biến đổi của chúng trong tầng chứa cacbonat Mioxen giữa mỏ CX. Độ thấm thay đổi trong phạm vi rộng từ dưới 1 mD cho đến hơn 2.000 mD; độ bão hòa nước (Sw) biến đổi giảm dần theo chiều cao cột khí đến dưới 6% phụ thuộc vào các đơn vị dòng chảy. 8. Những điểm mới của luận án  Đá chứa cacbonat có tính bất đồng nhất cao, các nghiên cứu chuyên sâu liên quan đến mô tả đặc tính tầng chứa cho đối tượng này ở Việt Nam nói chung, ở khu vực đới nâng Tri Tôn nói riêng hiện nay vẫn còn hạn chế. Đối với mỏ CX, đây là nghiên cứu đầu tiên chuyên sâu về mô tả đặc tính tầng chứa tại mỏ.  Việc áp dụng Học máy vào nghiên cứu đặc tính tầng chứa tại Việt Nam còn khá mới mẻ, luận án đã xây dựng nên chu trình xuyên suốt để cải thiện kết quả mô tả đặc tính tầng chứa đá cacbonat thông qua các công cụ Học máy:  Phân loại đá chứa cacbonat theo đơn vị dòng chảy bằng các phương pháp học máy có giám sát, trong đó có cơ sở biện luận việc lựa chọn phương pháp và số lượng nhóm đơn vị dòng chảy tối ưu;