Tóm tắt Luận án tiến sĩ Địa chất: Mô hình hóa tầng chứa dầu khí trên cơ sở phân tích các thuộc tính địa chấn và tài liệu địa vật lý giếng khoan trong trầm tích Mioxen, mỏ Bạch Hổ (bồn trũng Cửu Long)

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

202
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích chính của luận án này là nghiên cứu áp dụng các phương pháp phân tích thuộc tính địa chấn, phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK để xây dựng mô hình địa chất mới cho tầng chứa dầu khí trầm tích Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Địa chất: Mô hình hóa tầng chứa dầu khí trên cơ sở phân tích các thuộc tính địa chấn và tài liệu địa vật lý giếng khoan trong trầm tích Mioxen, mỏ Bạch Hổ (bồn trũng Cửu Long)

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN XUÂN TRUNG MÔ HÌNH HÓA TẦNG CHỨA DẦU KHÍ TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH CÁC THUỘC TÍNH ĐỊA CHẤN VÀ TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN TRONG TRẦM TÍCH MIOXEN, MỎ BẠCH HỔ (BỒN TRŨNG CỬU LONG) Chuyên ngành: Địa chất dầu khí Mã số: 62.44.59.05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2011
2 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Địa chất dầu khí, Khoa Dầu khí TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HÀ NỘI NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. Lê Hải An - Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội 2. TS. Hoàng Ngọc Đang - Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh luận án cấp Trường, họp tại trường Đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội vào hồi 8 giờ 30’ ngày tháng năm 20 Có thể tìm hiểu luận án tại thƣ viện Quốc gia, Hà Nội hoặc thƣ viện trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội.
1 Mở đầu 1. Tính cấp thiết của luận án Mỏ Bạch Hổ thuộc bồn trũng Cửu Long, đã phát hiện dầu khí cả ở trong đá móng trước Kainozoi và trầm tích Paleogen và được đưa vào khai thác hơn 20 năm. Trong giai đoạn tận khai thác hiện nay, với số lượng giếng khoan thăm dò và khai thác không nhỏ, đối tượng chứa dầu khí trong trầm tích Mioxen hạ đang được các nhà nghiên cứu tập trung đánh giá lại. Luận án “Mô hình hóa tầng chứa dầu khí trên cơ sở phân tích các thuộc tính địa chấn và tài liệu địa vật lý giếng khoan trong trầm tích Mioxen, mỏ Bạch Hổ (bồn trũng Cửu Long)” là công trình tổng kết các đóng góp của nghiên cứu sinh (NCS) trong việc nghiên cứu và đánh giá chất lượng tầng chứa của trầm tích Mioxen. Nghiên cứu này đã tổng hợp kết quả phân tích tài liệu địa chấn, đặc biệt là áp dụng các công nghệ hiện đại sử dụng các thuộc tính địa chấn và tiếp cận mới về các đơn vị dòng chảy (hydraulic flow units - HU) trong phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK – mẫu lõi nhằm cung cấp các thông tin có độ tin cậy cao hơn để xây dựng mô hình tầng chứa dầu khí. 2. Mục đích của luận án Mục đích chính của luận án là nghiên cứu áp dụng các phương pháp phân tích thuộc tính địa chấn, phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK để xây dựng mô hình địa chất mới cho tầng chứa dầu khí trầm tích Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là các tầng chứa dầu khí từ 23-27 trong trầm tích Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong phần diện tích 400km2 tài liệu địa chấn 3D PSDM của mỏ Bạch Hổ, nơi có cấu trúc địa chất không quá phức tạp và có tài liệu khá đầy đủ, có chất lượng để áp dụng các phương pháp nghiên cứu trong luận án. 4. Nội dung nhiệm vụ của luận án:  Tổng hợp tài liệu địa chất, địa vật lý của mỏ Bạch Hổ nhằm làm sáng tỏ các đặc điểm cấu trúc địa chất của trầm tích Mioxen.  Nghiên cứu khả năng áp dụng phân tích các thuộc tính địa chấn và phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK, mẫu lõi, thử vỉa ... nhằm xác định các đơn vị
2 dòng chảy cũng như phân bố của chúng trên toàn bộ trầm tích Mioxen, mỏ Bạch Hổ.  Mô hình hóa các tầng chứa dầu khí của trầm tích Mioxen trên quan điểm mới và đánh giá tính chính xác và khả năng ứng dụng của mô hình địa chất đó.  Đề xuất quy trình phân tích xử lý tổng hợp tài liệu địa chất - địa vật lý phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp của trầm tích Mioxen của mỏ Bạch Hổ và định hướng cho phát triển và quản lý mỏ trong giai đoạn tiếp theo. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: a. Ý nghĩa khoa học Làm sáng tỏ khả năng áp dụng các phương pháp phân tích địa chấn hiện đại, kiểm chứng cách tiếp cận mới trong phân tích tổng hợp tài liệu địa vật lý giếng khoan nhằm xây dựng mô hình tầng chứa dầu khí trong điều kiện địa chất mỏ Bạch Hổ, bể Cửu Long Việt Nam. b. Ý nghĩa thực tiễn  Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm tầng chứa trầm tích Mioxen giúp cho nâng cao hiệu quả công tác phát triển và quản lý mỏ Bạch Hổ.  Cung cấp thông tin tin cậy cho đánh giá lại tiềm năng chứa dầu khí của trầm tích Mioxen, mỏ Bạch Hổ. 6. Cơ sở tài liệu và phƣơng pháp nghiên cứu a. Cơ sở tài liệu  Tài liệu địa chấn 3D (400km2 PSDM)  Tài liệu địa vật lý giếng khoan, đo kiểm tra khai thác, thử vỉa  Tài liệu mẫu lõi, phân tích thạch học, PVT. b. Phương pháp nghiên cứu  Phân tích tổng hợp tài liệu địa chất - địa vật lý.  Phân tích thống kê đơn biến, đa biến và mạng nơ-ron  Phân tích các thuộc tính địa chấn, phương pháp xác định các đơn vị dòng chảy được nhiều nhà khoa học trên thế giới đang quan tâm nghiên cứu.  Mô hình hóa địa chất nhằm làm sáng tỏ đặc điểm địa chất và đánh giá một cách hiệu quả hệ tầng chứa dầu khí Mioxen hạ.
3 7. Các điểm mới của luận án  Minh giải chi tiết 2 tầng phản xạ SH-5, SH-7 và hệ thống hóa lại toàn bộ các đứt gãy. Minh giải mới tầng phản xạ SH-6, bất chỉnh hợp trong trầm tích Mioxen hạ, tương ứng với nóc vỉa 24. Xây dựng các bản đồ phân bố các tầng sản phẩm trong Mioxen hạ tạo cơ sở cho xây dựng mô hình địa chất 3D.  Lựa chọn các tham số phù hợp cho áp dụng tính toán các thuộc tính địa chấn biên độ trung bình bình phương (RMS) và tổng biên độ dương (SPA) để xác định diện phân bố của các thân cát trong hệ tầng chứa sản phẩm Mioxen hạ.  Tích hợp tài liệu ĐVLGK và mẫu lõi để xác định và lựa chọn mô hình 4 đơn vị dòng chảy sử dụng phương pháp phân tích thống kê và mạng nơ-ron nhằm đánh giá chất lượng tầng chứa bất đồng nhất của trầm tích Mioxen hạ.  Ứng dụng các phương pháp địa thống kê xây dựng mô hình 3D tướng đá, mô hình 3D đơn vị dòng chảy (HU) cũng như các mô hình 3D độ thấm, độ rỗng để chính xác hóa phân bố và chất lượng của các thân dầu, cung cấp thông tin chi tiết hơn cho công tác điều hành và phát triển mỏ.  Đề xuất quy trình phân tích xử lý tổng hợp tài liệu địa chất - địa vật lý phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp của trầm tích Mioxen hạ và cung cấp thông tin để định hướng cho công tác phát triển mỏ trong giai đoạn tiếp theo. 8. Các luận điểm bảo vệ  Lựa chọn hệ phương pháp kết hợp phân tích thống kê, mạng nơ-ron, địa thống kê, phân tích tài liệu địa chất-địa vật lý, nghiên cứu các thuộc tính địa chấn và phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK để xây dựng và chính xác hóa mô hình tầng chứa dầu khí trên cơ sở đơn vị dòng chảy cho trầm tích Mioxen phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp của mỏ Bạch Hổ.  Các kết quả mô hình địa chất 3D: mô hình 3D tướng đá, mô hình 3D độ rỗng, mô hình 3D độ thấm và mô hình 3D đơn vị dòng chảy (HU) đã xác định định lượng sự phân bố và đặc tính các tầng chứa dầu khí trong trầm tích Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ. 9. Bố cục của luận án
4 Luận án gồm 3 chương, không kể mở đầu và kết luận. Toàn bộ nội dung luận án được trình bày trong 146 trang, trong đó phần viết gồm 84 trang, 107 hình vẽ và 21 biểu bảng. Chƣơng 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ TẦNG SẢN PHẨM MIOXEN HẠ, MỎ BẠCH HỔ 1.1. Các đặc điểm chung về mỏ Bạch Hổ Vị trí địa lý và lịch sử nghiên cứu Mỏ Bạch Hổ nằm trên thềm lục địa phía nam Việt Nam, cách thành phố cảng Vũng Tàu 120km về phía đông nam, nơi có các cơ sở căn cứ kỹ thuật, sản xuất của Liên doanh Việt-Nga (LDVN) “VietsovPetro” (Hình 1). Mỏ Bạch Hổ được đưa vào khai thác từ tháng 6 năm 1986. Dầu được Hình 1: Sơ đồ vị trí mỏ Bạch Hổ khai thác từ các thân dầu trong móng, (theo LDVN) các vỉa cát trong trầm tích Oligoxen và Mioxen hạ. Thăm dò địa chấn Năm 1992, Công ty Geco-Prakla tiến hành thu nổ địa chấn 3D trên khu vực mỏ Bạch Hổ với khối lượng 400km2 (25x16km). Năm 2005, công ty Golden Pacific đã tiến hành xử lý lại toàn bộ 400km2 tài liệu địa chấn thu nổ theo phương pháp PSDM bằng việc sử dụng tài liệu VSP ở 21 giếng khoan. Kết quả cho thấy rõ hình ảnh các khe nứt cũng như các đứt gãy ở trong móng hơn các tài liệu PSTM trước đó. Công tác khoan thăm dò và khai thác: Tính đến ngày 01-01-2006 trên mỏ Bạch Hổ đã khoan 274 giếng, trong đó 17 giếng thăm dò, 6 giếng khai thác sớm và 242 giếng khai thác. 1.1.1. Địa tầng Lát cắt địa chất của mỏ Bạch Hổ gồm móng kết tinh trước Kainozoi và trầm tích lục nguyên. Móng gồm đá macma granitoid kết tinh cùng các đai mạch diaba và bazan-andesite poocfia có tuổi Jura – Creta.
5 Trầm tích Kainozoi được chia làm 6 điệp từ Oligoxen - Đệ tứ từ già đến trẻ lần lượt là: Điệp Trà Cú - P31tc, Trà Tân - P32tt, Bạch Hổ - N11bh, Côn Sơn N12cs, Đồng Nai - N13dn và Biển Đông - N2+Qbd. 1.1.2. Kiến tạo Mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng, cấu tạo Chôm Chôm,.. được hình thành bởi các khối nhô móng thuộc đới nâng Trung Tâm của bồn trũng Cửu Long có dạng một dải hẹp chạy theo hướng Đông Bắc qua toàn bộ bồn trũng từ cấu tạo Chôm Chôm ở Đông Nam tới cấu tạo Mã Não ở Đông Bắc. Đặc điểm đứt gãy Cấu tạo bị nhiều các đứt gãy kiến tạo phân chia, đi lên phía trên theo lát cắt tần suất bắt gặp cũng như biên độ của chúng giảm đi. Số lượng các đứt gãy nhiều nhất ghi nhận được ở trong móng theo SH-BSM, tiếp sau đó là ở phức hệ trung gian thể hiện trên bình đồ SH-11 và SH-10, cuối cùng là trong tầng kiến trúc nền theo SH-5. Các đứt gãy có thể được xếp theo tuổi - trước Kainozoi, Paleogen (Oligoxen) và Neogen, theo kiểu đứt gãy - thuận, nghịch. Phân tầng cấu trúc Lát cắt mỏ Bạch Hổ có thể được phân ra thành ba tầng kiến trúc: móng kết tinh trước Kainozoi, phức hệ trung gian - Oligoxen, và tầng nền - Mioxen - Đệ tứ. Các tầng kiến trúc này được tách biệt nhau bằng các bất chỉnh hợp góc và địa tầng như BSM, SH-10, SH-7. Móng kết tinh gồm các thành tạo macma nằm sâu hơn SH-BSM, phức hệ trung gian là trầm tích lục nguyên có lẫn đá núi lửa trong khoảng giữa SH- BSM và SH-7, và cấu trúc nền gồm đá trầm tích nằm cao hơn SH-7. Cấu tạo Bạch Hổ được chia thành ba khối nhỏ là Bắc, Trung tâm và Nam. Ranh giới giữa chúng được vạch ước lệ vì không có biểu hiện rõ ràng theo địa mạo của bề mặt móng. Nhìn chung bình đồ cấu trúc SH-5, SH-7 gần giống nhau. Đó là các cấu tạo nhỏ, thoải, có biên độ nhỏ. Các đứt gãy thuận nhỏ phản ánh thời kỳ phát triển nền ổn định của cấu tạo. Bình đồ các tầng SH-10, SH-11 khác biệt nhau bởi cấu trúc địa chất có biên độ lớn trên mặt địa hình và các đứt gãy có biên độ dịch chuyển lớn.
6 1.2. Đặc điểm thạch học đá chứa dầu khí hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ 1.2.1. Cấu trúc chung - Trầm tích Mioxen hạ của mỏ Bạch Hổ nói riêng và bể Cửu Long nói chung là bề mặt bất chỉnh hợp tiêu biểu cho trầm tích Kainozoi Việt Nam. - Tập sét Rotalit của tầng dày hơn 150m là tầng chắn khu vực rất tốt. - Trầm tích Mioxen phân bố không đều, chiều dày giảm từ vòm Nam xuống vòm Bắc. - Hệ thống đứt gãy chủ yếu kế thừa từ móng và nén ép do trọng lực. Càng lên trên biên độ càng giảm và hầu như tắt hẳn khi tới nóc của Mioxen hạ. 1.2.2. Đặc điểm thạch học - trầm tích - SH-5 - SH-3, có tập sét Rotalit dày tới 200m thành phần chủ yếu là montmorilonit, kaolinit, thủy mica và các vật liệu cacbonat và là tầng chắn khu vực rất tốt. - SH-7 - SH-5 là tầng chứa sản phẩm chính (23-27) với thành phần là cát kết, bột kết màu xám, môi trường ven biển (tiền châu thổ và doi cát cửa sông). 1.3. Đặc trƣng vật lý thạch học đá chứa 1.3.1. Chiều dày Đá chứa sản phẩm trong trầm tích Mioxen hạ phát triển trên toàn diện tích của mỏ, chủ yếu ở vòm Bắc và vòm Trung Tâm. Vòm Bắc chiều dày đá chứa từ 11,6-57,6m trung bình là 30,4m. Chiều dày hiệu dụng chứa dầu từ 0,5-22,4m, trung bình là 11,3m (Hình 2). Hình 2: Mặt cắt liên kết các thân dầu Mioxen (theo LDVN 2006)
7 1.3.2. Tính chất đá chứa Hệ tầng chứa sản phẩm Mioxen hạ (SH-7 - SH-5) có tính chất chứa vào loại tốt (e=15,3-22,9%; K=0,1-2000mD). Các thể cát chủ yếu là nằm trong các môi trường tiền châu thổ và doi cát cửa sông. Do sự biến đổi phức tạp của độ thấm ở đơn vị trầm tích này, mặc dù Hình 3: Quan hệ độ rỗng và độ thấm trữ lượng dầu khí lớn nhưng hệ số trên mẫu lõi (theo LDVN 2006) thu hồi rất nhỏ. Hệ số tương quan giữa độ rỗng và độ thấm thấp R2= 0,47. Trong hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ, do sự biến tướng thạch học của đá chứa (mức độ sét hóa) rất phức tạp làm cho độ thấm của hệ tầng biến đổi không theo quy luật. 1.3.3. Cấu trúc các tầng sản phẩm Mioxen hạ Hệ tầng chứa sản phẩm tuổi Mioxen hạ phát triển trên toàn diện tích mỏ với chiều sâu thế nằm từ 2795 - 2998m. Trong thành phần của nó gồm các tầng sản phẩm tính từ trên xuống dưới là 23, 24, 25, 26 và 27, tập trung ở vòm Bắc và vòm Trung Tâm. Các tầng sản phẩm này được giới hạn bởi hai mặt phản xạ địa chấn SH-5 và SH-7. a b c d e Hình 4: Sơ đồ phân bố các tầng sản phẩm trong Mioxen hạ Phân bố của các tầng sản phẩm trong Mioxen hạ theo kết quả khoan và phân tích tài liệu ĐVLGK được trình bày trên Hình 4a-4e. Nhìn chung 2 tầng
8 23 và 24 có diện phân bố toàn bộ mỏ, các tầng 25-27 thì có diện tích phân bố nhỏ và phân bố theo dạng sông ngòi. Do những đòi hỏi cấp bách của việc nghiên cứu tỉ mỉ và chính xác phân bố của các thân dầu cũng như đánh giá chất lượng đá chứa trong khu vực mỏ Bạch Hổ nói riêng và bể Cửu Long nói chung, xây dựng các mô hình 3D cấu trúc, tướng đá và các mô hình 3D độ rỗng, độ thấm theo đơn vị dòng chảy (HU) là hết sức cần thiết. Điều này được NCS đề cập tiếp trong chương 2 và chương 3 của luận án này. Chƣơng 2 - PHÂN TÍCH THUỘC TÍNH ĐỊA CHẤN VÀ PHÂN TÍCH TỔNG HỢP TÀI LIỆU ĐVLGK Như đã trình bày trong chương 1, các vỉa dầu từ 23 - 27 chỉ xuất hiện ở phần dưới của trầm tích Mioxen (Mioxen hạ). Do đó trong luận án này NCS chỉ xây dựng mô hình 3D cấu trúc cũng như mô hình đặc tính rỗng thấm theo đơn vị dòng chảy (HU) cho hệ tầng sản phẩm trong trầm tích Mioxen hạ. NCS đã thu thập và tiến hành minh giải, phân tích thuộc tính trên diện tích 400km2 địa chấn 3D (PSDM) và phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK của hơn 50 giếng khoan nhằm xác định độ rỗng và đơn vị dòng chảy (HU) trong vùng nghiên cứu để phục vụ cho việc xây dựng mô hình. NCS đã lựa chọn 2 thuộc tính biên độ là tổng biên độ dương (SPA) và biên độ trung bình bình phương (RMS) để xác định các thân cát chứa dầu trong hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ. NCS đã sử dụng các thuật toán thống kê (mạng nơ-ron) để phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK phân chia vỉa chứa dầu khí thành 4 đơn vị dòng chảy (hydraulic flow units) để xây dựng mô hình dự báo độ thấm cho các tầng chứa dầu trong Mioxen hạ. 2.1. Phân tích thuộc tính địa chấn 2.1.1. Minh giải địa chấn Do mục đích nghiên cứu chỉ tập trung vào hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ, 2 tầng phản xạ SH-5 (bất chỉnh hợp trong Mioxen hạ, hệ tầng Bạch Hổ) và SH-7 (bất chỉnh hợp ở nóc Oligoxen trên) đã được minh giải chi tiết với mật độ 10x10 (mỗi 10 Inline x 10 Cross line). Ngoài ra để xác định chính xác diện phân bố của tầng sản phẩm 24 NCS đã minh giải thêm tầng phản xạ SH-6
9 tương ứng với nóc tầng sản phẩm 24. Tất cả đứt gãy cũng đã được hiệu chỉnh và hệ thống hóa lại thành 43 đứt gãy để thuận tiện khi xây dựng mô hình cấu trúc. 2.1.2. Phân tích thuộc tính địa chấn Sau khi thử nghiệm với nhiều loại thuộc tính địa chấn khác nhau để xác định diện phân bố của các thân cát chứa dầu trong hệ tầng sản phẩm, NCS đã lựa chọn hai thuộc tính là tổng biên độ dương (SPA) và trung bình bình phương (RMS). Trong hình 5a thấy rằng theo các dị thườngthuộc tính SPA trong tầng 23 có phân bố rộng ở dạng ở vòm Bắc và vòm Trung Tâm có dạng cát ven bờ và bar cát, còn vòm Nam chi có dạng thấu kính môi trường hồ nước ngọt phù hợp với phân tích môi trường của giếng khoan 1203. Còn đối với các tầng sản phẩm từ 24 đến 27 thì các dị thường này phân bố không lớn, chỉ tập trung chủ yếu ở phần cao nhất của mỏ tại vòm Bắc và Trung Tâm.Ngoài ra còn thấy một số dị thường SPA còn xuất hiện ở rìa phía đông của mỏ, nhưng khi tổ hợp với thuộc tính RMS thì chỉ có 1 số ít kênh rạnh nhỏ ở các tầng 24 -27, ở tầng 23 thì không thấy các dị thường này. Như vậy, thuộc tính SPA cho phép xác định phân bố của các tầng thân cát trong Mioxen hạ và những nơi có dị thường của thuộc tính RMS sẽ có tiềm năng cho sản phẩm cao hơn. Trong tầng sản phẩm 23, các thân cát tập trung ở phần nâng của mỏ và diện phân bố theo chiều ngang lớn nhất ở vòm Bắc và nhỏ dần về phía Nam có hướng á kinh tuyến. Đối với các tầng sản phẩm 24 - 27 chỉ thấy có phân bố khá lớn khu vực giếng 15, còn lại là dạng kênh rạch ở chạy dọc theo đứt gãy ở phía tây vòm Bắc đến đỉnh vòm Trung Tâm và sát rìa diện tích thu nổ ở phía đông. Đối tượng được tập trung khi xử lý địa chấn PSDM là đá móng nên tín hiệu phần trên mặt cắt không đủ tốt nên việc sử dụng các thuộc tính địa chấn có nhiều hạn chế. Đối sánh với các sơ đồ phân bố của các tầng sản phẩm (Hình 5a-5d) thấy rằng các dị thường của 2 thuộc tính nêu trên khá phù hợp các tầng sản phẩm 23 và 24. Do đó NCS chỉ sử dụng thuộc tính địa chấn cho tầng sản phẩm 23 và 24
10 khi xây dựng mô hình 3D tướng đá cho hệ tầng chứa sản phẩm Mioxen hạ trong luận án này. a b c d Hình 5: Sơ đồ thuộc tính địa chấn SPA (a, b) và RMS (c,d) cho các tầng sản phẩm 2.2. Phân tích tổng hợp tài liệu ĐVLGK 2.2.1. Khái niệm đơn vị dòng chảy Từ cuối thập niên 80 của thế kỷ XX, Ebank đã đưa ra khái niệm đơn vị dòng chảy hay đơn vị thủy lực. Một đơn vị dòng chảy được định nghĩa là một khối đại diện cơ bản của đá chứa mà trong đó các đặc tính địa chất và tính chất vật lý thạch học ảnh hưởng đến dòng chảy của chất lưu là không đổi và khác với các đặc tính và tính chất của các khối khác. Amaefule và nnk (1993) lần đầu tiên đưa ra các khái niệm về chỉ số chất lượng vỉa chứa (RQI), chỉ số vùng chảy (FZI) và độ thông thoáng của vỉa chứa (z) và chỉ ra rằng mối quan hệ độ thấm - độ rỗng theo phương trình hồi quy trên đồ thị bán logarit là không chặt chẽ và đã đưa ra một phương pháp xác định quan hệ độ thấm - độ rỗng thiết lập trên cơ sở rằng đặc tính thủy lực của đất đá phụ thuộc vào kiến trúc hình học của lỗ rỗng. FZI có ý nghĩa là tham số duy nhất mà kết hợp được các thuộc tính địa chất của kiến trúc hạt và khoáng vật để phân biệt các tướng kiến trúc lỗ rỗng khác nhau (các đơn vị dòng chảy). Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định các đơn vị dòng chảy, chủ yếu dựa trên tài liệu đo ghi độ thấm, độ rỗng và các tham số khác trên mẫu lõi. Nhiều cách tiếp cận khác nhau đã được các nhà nghiên cứu ứng dụng để xác định đơn vị dòng chảy dựa trên quan hệ giữa độ rỗng và độ thấm bao gồm các phương pháp đồ họa sử dụng đồ thị trực giao giữa RQI và z, vẽ biểu đồ tần suất tích lũy của FZI, vẽ biểu đồ phân bố của FZI, phương pháp phân tích
11 thống kê sử dụng thuật toán Ward, phương pháp R35 sử dụng phương trình Windland, ... Các phương pháp này đều có chung mục đích là phân chia các mẫu thành các nhóm khác nhau, dựa trên các quan hệ của các tham số được xây dựng trên cơ sở lý thuyết về đơn vị dòng chảy. 2.2.2. Ứng dụng của đơn vị dòng chảy Đơn vị dòng chảy đã được sử dụng nhiều để đánh giá chất lượng và mô hình hóa tầng chứa dầu khí cho các mỏ ở Châu Phi và Siberia. Đặc biệt ở Siberia trữ lượng dầu tại chỗ tăng lên 70% khi sử dụng đơn vị dòng chảy để mô hình hóa tầng chứa. 2.2.3. Xác định mô hình dự báo độ thấm cho hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ, mỏ Bạch Hổ Hầu hết các tiếp cận sử dụng đồ thị và số các nhóm mẫu phụ thuộc nhiều vào người phân tích đồ thị, do vậy mà số lượng nhóm mẫu cũng như ranh giới giữa các nhóm không chắc chắn và độ tin cậy thấp. Phương pháp phân tích nhóm dựa trên thuật toán Ward là phương pháp tiếp cận không sử dụng Hình 6: Crossplot độ rỗng- đồ thị để xác định số các nhóm mẫu được độ thấm (Mioxen hạ) NCS sử dụng để xác định các đơn vị dòng chảy trong nghiên cứu này. Cơ sở của phương pháp là tất cả các mẫu được nhóm lại tuần tự với nhau, cho đến khi đạt được số nhóm cần thiết. Số lượng của các nhóm là một tham số đầu vào của thuật toán. Ưu điểm của thuật toán Ward là sự phân tán của các mẫu trong các nhóm được giảm tối đa. Trong nghiên cứu này, số đơn vị dòng chảy được thay đổi từ 3 đến 8 để tính toán độ nhạy của mô hình độ thấm. Như đã trình bày trong chương 1, quan hệ rỗng - thấm của hệ tầng chứa sản phẩm Mioxen hạ là khá thấp (R2=0,47) nên độ thấm được xác định theo quan hệ đó sẽ cho kết quả kém tin cậy (Hình 6). Do đó, NCS đã sử dụng phương pháp phân chia tầng chứa thành các đơn vị dòng chảy để xây dựng mô hình dự báo độ thấm chính xác hơn.
12 Trên cơ sở 19 GK có tài liệu phân tích mẫu lõi và sử dụng tham số đầu vào từ 3 đến 8 theo thuật toán Ward như nêu ở trên xác định được 6 mô hình độ thấm tương ứng với số lượng đơn vị dòng chảy từ 3HU đến 8HU (Hình7). Hình 7: Mô hình xác định độ thấm theo đơn vị dòng chảy (3HU – 8HU) Độ thấm được xác định theo phương trình Kozeny-Carman: e 3 K  1014,24 FZI tb 2 1  e 2 Với giá trị FZItb được xác định theo Bảng 1: Bảng 1: Giá trị FZItb cho từng đơn vị dòng chảy theo các mô hình khác nhau
13 Với các giá trị FZI trung bình cho từng HU của từng mô hình, độ thấm được tính theo công thức trên. Kết quả độ thấm tính toán được khi so sánh với kết quả đo ghi trên mẫu lõi cho thấy độ chính xác tăng lên đáng kể so với chỉ sử dụng một quan hệ hồi quy thông thường. Hệ số tương quan giữa độ thấm tính theo mô 2 hình HU và mẫu lõi tăng dần từ mô hình 3HU R =0,934 Hình 8: Crossplot độ thấm theo đến mô hình 8HU. Hệ số tương quan tương HU - độ thấm trên mẫu lõi ứng là R2=0,885; 0,934; 0,955; 0,965; 0,973 và 0,979 cho các mô hình 3HU, 4HU, 5HU, 6HU, 7HU và 8HU. Hệ số tương quan hồi quy không tăng nhiều khi chuyển từ mô hình 4HU sang mô hình 5HU, 6HU, 7HU và 8HU. Với mô hình 3HU, hệ số tương quan là R2 = 0,885 và với 4HU, hệ số tương quan đã là R2 = 0,934 cho thấy độ chính xác khá cao của mô hình tính độ thấm theo HU. NCS lựa chọn mô hình 4 đơn vị dòng chảy (HU) cho các nghiên cứu tiếp theo. 2.2.4. Tích hợp tài liệu ĐVLGK và mẫu lõi Với mô hình 4 HU đã lựa chọn ở trên, tác giả đã xây dựng bảng phân loại HU theo giá trị của FZI như trong Bảng 2 Bảng 2: Bảng phân loại đơn vị dòng chảy theo giá trị FZI HU HU1 HU2 HU3 HU4 FZI cận trên 0,5 1,5 4 > 5,5 FZI trung bình 0,25 0,8 2 5,5 FZI cận dưới 0 0,5 1,5 4 Do tài liệu ĐVLGK được đo ghi bởi nhiều phương pháp và công ty khác nhau nên NCS đã chuẩn hóa toàn bộ đường cong ĐVLGK về miền [0,1] để tiện đối sánh. Các đường cong được sử dụng để xác định giá trị FZI trong các giếng khoan là GR, LLD, NPHI và DT. Kết quả phân loại HU từ tài liệu mẫu lõi được sử dụng cùng với tài liệu đo ĐVLGK ở các giếng để xây dựng mô hình xác định HU trực tiếp từ các đường cong ĐVLGK, các mô hình xây dựng được sử dụng để dự báo HU ở ở
14 các khoảng không lấy mẫu và các giếng Bảng 3: Kết quả dự báo FZI theo không có mẫu. Trong nghiên cứu này, hồi quy bội TT và mạng Nơ-ron NCS áp dụng hai cách tiếp cận xử lý thống kê để xây dựng mô hình dự báo HU: (i) phương pháp hồi quy bội tuyến tính và (ii) phương pháp mạng nơ-ron nhân tạo. Bảng 4: Kết quả dự báo FZI theo mạng Nơ-ron cho các core wells Khi so sánh 2 phương pháp xử lý Giếng Khoan R2 (giữa FZICore và FZI_nn) thống kê là hồi quy bội tuyến tính 1 0,9664 (MLR) và mạng nơ-ron (NN) để dự báo 4 0,8792 giá FZI với các giếng khoan có mẫu lõi 5 0,8232 6 0,8965 ta thấy rõ ràng là phương pháp mạng 7 0,8715 nơ-ron cho kết quả tốt hơn (Bảng 3). 8 0,8978 Các giếng khoan có mẫu lõi được 12 0,9428 15 0,9596 chia ra 6 nhóm theo khu vực. Sử dụng 16 0,9305 mạng nơ-ron để dự báo giá trị FZI cho 28 0,8991 74 0,9523 tất cả các giếng khoan có tài liệu mẫu lõi 79 0,9677 đều cho kết quả có hệ số tương quan rất 88 0,9411 cao (R2 > 0,82) như trong Bảng 4. 93 0,9061 95 0,9723 Kiểm chứng kết quả dự báo FZI cho 116 0,9722 GK 28 theo mô hình của GK 1 và 6 cho 806 0,9684 817 0,9725 kết quả tốt (R2 = 0,765). Đối với tất cả 818 0,9109 các giếng khoan không có tài liệu mẫu lõi, NCS sử dụng các mô hình dự báo FZI theo mạng Nơ-ron của các giếng khoan có mẫu lõi ở cùng giàn hoặc lân cận. Mô hình dự báo FZI bằng mạng nơ-ron đối với các GK không mẫu lõi được trình bày trong Hình 8 của giếng BH-410. Từ kết quả dự báo FZI xác định được đơn vị dòng chảy (theo mô hình 4 HU) và GHE. Kết quả này có quan hệ khá tốt với với đường cong GR và LLD, khi giá trị GR thấp LLD cao thì có giá trị FZI cao.
15 Hình 9: Dự báo FZI cho giếng khoan BH-410 Áp dụng đơn vị dòng chảy (mô hình 4HU) cho hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ ở mỏ Bạch Hổ, bể Cửu Long nhằm chính xác hóa quan hệ rỗng-thấm trong các tầng chứa sẽ giúp nâng cao độ tin cậy khi mô hình hóa hệ tầng sản phẩm này. Xây dựng mô hình 3D cấu trúc, tướng đá, đơn vị dòng chảy và các mô hình đặc tính rỗng - thấm để xác định chính xác diện phân bố cũng như chất lượng đá chứa dầu khí cho hệ tầng chứa sản phẩm Mioxen hạ sẽ được trình bày chi tiết trong chương 3 dựa trên các kết quả thu được sau khi minh giải, phân tích các thuộc tính địa chấn và đơn vị dòng chảy (HU) được xác định từ tích hợp tài liệu ĐVLGK và mẫu lõi. Chƣơng 3 - MÔ HÌNH HÓA HỆ TẦNG CHỨA SẢN PHẨM MIOXEN HẠ, MỎ BẠCH HỔ Hiện nay, việc mô hình hóa các đối tượng chứa dầu khí đã giải quyết được các vấn đề quan trọng trong TKTD và KT dầu khí như: tính trữ lượng, đánh giá các đặc tính tầng chứa, xác định diện phân bố của các tầng sản phẩm. Thông thường, các đặc trưng cơ bản của tầng chứa như độ rỗng, độ thấm trong mô hình địa chất được xác định theo quy trình sau: Tướng đá => Độ rỗng () => Độ thấm (K). Giá trị độ thấm trong mô hình được xác định theo 1 hàm quan hệ giữa  và K từ tài liệu phân tích từ mẫu lõi. Trong hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ, do tầng chứa bị biến đổi thạch học, độ sét hóa phức tạp khiến cho hàm quan hệ này có hệ số tương quan hồi quy thấp (R2=0,47), dẫn tới độ thấm được được xác định theo quy trình này có độ tin cậy không cao.
16 NCS đã xây dựng một quy trình xác định độ thấm mới theo đơn vị dòng chảy (Hình 10). Độ thấm được tính toán trong mô hình theo đơn vị dòng chảy có hệ số tương quan cao hơn nhiều (R2 = 0,934) so với độ thấm được xác định theo một hàm quan hệ giữa độ rỗng và độ thấm. Địa thống kê Hình 10: Sơ đồ khối xây dựng mô hình địa chất 3D trong Mioxen hạ Để xây dựng mô hình địa chất 3D của tầng chứa, sử dụng bất kỳ phần mềm nào cũng đều cần phải tuân theo một quy trình chuẩn bao gồm các bước chính sau: (i) Dữ liệu đầu vào, (ii) Xây dựng mô hình cấu trúc, (iii) Chuyển đổi tỷ lệ (upscale) từ tỷ lệ tài liệu vào tỷ lệ mô hình, (iv) Phân tích số liệu, (v) Xây dựng mô hình tướng, (vi) Xây dựng mô hình thông số (độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa). Trong nghiên cứu này, để áp dụng phương pháp tiếp cận mới trên cơ sở của đơn vị dòng chảy, bước (vi) được thực hiện thành hai giai đoạn: (vi-a) xây dựng mô hình 3D đơn vị dòng chảy và (vi-b) xây dựng mô hình thông số. Mô hình thông số rỗng - thấm của hệ tầng sản phẩm này sẽ được xây dựng theo đơn vị dòng chảy xác định từ mẫu lõi và mô hình 3D của HU, như đã trình bày ở trên. Số HU được xác định là 4 và tính chất tầng chứa (rỗng - thấm) tốt dần từ HU1 đến HU4 (Bảng 5). Bảng 5: Giá trị FZItb cho từng HU FZItb HU1 HU2 HU3 HU4 Mô hình 4HU 0,25 0,8 2 5,5
17 Theo kết quả nghiên cứu thuộc tính địa chấn cũng như các nghiên cứu về môi trường trầm tích, các thân dầu có dạng kênh rạch chủ yếu tập trung trong các tầng sản phẩm từ 25, 26 đến 27 và ở vòm Nam của mỏ. Trong hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ, các thân dầu được phát hiện chủ yếu trong các tầng sản phẩm 23 và 24 và các tầng sản phẩm này có diện phân bố trên toàn bộ mỏ Bạch Hổ và cũng là đối tượng nghiên cứu chính nên không sử dụng phương pháp mô hình hóa ngẫu nhiên định hướng đối tượng (Stochastic/Object based) cho các tầng sản phẩm 23 và 24 (đới 1) mà sử dụng phương pháp mô hình hóa ngẫu nhiên theo điểm (Stochastic/Pixel). Khi xây dựng mô hình phân bố tướng trong Petrel, NCS đã sử dụng thuật toán Sequence Indicator Simulation (SIS). Ưu điểm của thuật toán này là có phương pháp tính toán tương tự với Sequence Gausian Simulation nhưng tốc độ tính toán nhanh hơn nhiều. 3.1. Mô hình 3D cấu trúc Dựa trên các kết quả minh giải lại địa chấn các tầng SH-5, SH-6 và SH- 7 cùng với hệ thống hóa lại các đứt gãy, mô hình 3D cấu trúc cho hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ đã được xây dựng trên 60 lớp (Hình 11) làm cơ sở cho tất cả các mô hình 3D sau này. Các thông số sử dụng để xây dựng mô hình cấu trúc hệ tầng chứa Mioxen hạ Hình 11:Mô hình 3D cấu trúc được liệt kê trong Bảng 6. Mioxen hạ (60 lớp) Bảng 6: Thông số mô hình cấu trúc hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ Đới Hàng Cột Chiều dàytb Lớp Tổng số Tầng 23, 24 228 96 70 30 656640 Tầng 25, 26, 27 228 96 120 30 656640 Toàn mô hình 228 96 60 1313280 3.2. Mô hình phân bố tƣớng đá Đối tượng của nghiên cứu này chỉ là mô hình hóa các tầng chứa dầu khí trong trầm tích Mioxen hạ, do đó NCS chỉ xác định mô hình tướng đá theo 2
18 dạng chính là chứa (cát) – màu vàng và không chứa (sét) – màu xám. Với giá trị giới hạn của đường cong GR_nor2 = 0,6, NCS đã xây dựng mô hình phân bố tướng đá cho 2 tầng sản phẩm chủ yếu trong Mioxen hạ là tầng 23 và 24 (Hình 12). Mô hình tướng đá không khác biệt nhiều với kết quả sau khi trung bình hóa tài liệu từ giếng khoan. Hình 12: Mô hình 3D tướng đá hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ 3.3. Mô hình 3D đặc tính rỗng- thấm hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ 3.3.1.Mô hình đơn vị dòng chảy Về bản chất, HU tương đồng với tướng đá, một tướng đá có thể có nhiều HU, hay 1 HU có thể bao gồm nhiều tướng đá khác nhau. Do vậy mà mô hình đơn vị dòng chảy cũng xây dựng tương tự mô hình phân bố tướng đá. Hình 13 trình bày kết quả mô hình 3D HU của hệ tầng sản phẩm Mioxen hạ và Hình 14 là mô hình HU theo mặt cắt liên kết giếng khoan 140 – 9. Mô hình HU có kết quả phù hợp với tài liệu khai thác, các HU 2 – 4 tương ứng với các khoảng cho dòng cao.