Luận văn thạc sĩ về mô hình tướng cho tầng chứa Oligocene tại bồn trũng Cửu Long

Luận văn thạc sĩ địa chất dầu khí ứng dụng đánh giá và lựa chọn phương pháp xây dựng mô hình tướng cho tầng chứa Oligocene hạ mỏ X thuộc bồn trũng Cửu Long.

• Tác giả: Quách Thu Vũ
• Người hướng dẫn: TS. Mai Cao Lân
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Địa chất dầu khí ứng dụng
• Đề tài: Đánh giá và lựa chọn phương pháp xây dựng mô hình tướng cho tầng chứa Oligocene hạ mỏ X thuộc bồn trũng Cửu Long
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Đánh giá phương pháp mô hình tướng

Đánh giá phương pháp mô hình tướng là bước quan trọng trong việc xây dựng mô hình địa chất cho tầng chứa Oligocene tại bồn trũng Cửu Long. Các phương pháp được phân tích bao gồm phương pháp xác định và phương pháp địa thống kê ngẫu nhiên. Phương pháp xác định phù hợp cho giai đoạn thăm dò khi dữ liệu còn hạn chế, trong khi phương pháp địa thống kê ngẫu nhiên thích hợp cho giai đoạn phát triển mỏ với nhiều kịch bản dự đoán. Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào điều kiện địa chất và chất lượng dữ liệu của mỏ X.

1.1. Phương pháp xác định

Phương pháp xác định được sử dụng khi dữ liệu đầu vào ít và không chắc chắn. Phương pháp này cho phép xây dựng mô hình sơ bộ với thời gian ngắn, phù hợp cho giai đoạn thăm dò. Tuy nhiên, kết quả mô hình thường thiếu chi tiết và không thể hiện được sự biến đổi phức tạp của tầng chứa Oligocene. Phương pháp này thường được áp dụng khi cần đánh giá nhanh trữ lượng và đặc điểm địa chất của mỏ.

1.2. Phương pháp địa thống kê ngẫu nhiên

Phương pháp địa thống kê ngẫu nhiên được ưu tiên khi có nhiều dữ liệu và cần nhiều kịch bản dự đoán. Phương pháp này sử dụng các thuật toán như Sequential Gaussian Simulation và Sequential Indicator Simulation để mô phỏng sự phân bố của các tướng đá. Kết quả mô hình thể hiện được sự biến đổi không gian của tầng chứa Oligocene, đặc biệt là trong môi trường trầm tích phức tạp như bồn trũng Cửu Long.

II. Lựa chọn phương pháp mô hình tướng

Lựa chọn phương pháp mô hình tướng phù hợp là yếu tố quyết định đến độ chính xác của mô hình địa chất. Đối với tầng chứa Oligocene tại bồn trũng Cửu Long, phương pháp thống kê đa điểm (MPS) được đánh giá cao nhờ khả năng thể hiện sự biến đổi phức tạp của các tướng đá. Phương pháp này yêu cầu xây dựng training image từ dữ liệu giếng khoan và địa chấn, giúp tái hiện chính xác phân bố tướng trong không gian ba chiều.

2.1. Phương pháp thống kê đa điểm MPS

Phương pháp thống kê đa điểm (MPS) là phương pháp tiên tiến, đặc biệt hiệu quả trong việc mô hình hóa các tướng đá phức tạp như lạch sông và đê bờ. Phương pháp này sử dụng training image để tái hiện phân bố tướng, kết hợp với dữ liệu giếng khoan và địa chấn. Kết quả mô hình thể hiện rõ nét sự biến đổi của tầng chứa Oligocene, đặc biệt trong môi trường trầm tích châu thổ sông.

2.2. So sánh các phương pháp

So sánh giữa phương pháp xác định, phương pháp địa thống kê ngẫu nhiên và phương pháp thống kê đa điểm cho thấy, MPS vượt trội trong việc thể hiện sự biến đổi phức tạp của các tướng đá. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian và dữ liệu đầu vào chất lượng cao. Việc lựa chọn phương pháp cần cân nhắc giữa độ chính xác và điều kiện thực tế của mỏ X.

III. Ứng dụng thực tiễn tại bồn trũng Cửu Long

Việc đánh giá và lựa chọn phương pháp mô hình tướng cho tầng chứa Oligocene tại bồn trũng Cửu Long có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định trữ lượng và thiết kế phương án khai thác. Kết quả mô hình tướng là cơ sở để xây dựng mô hình phân bố các thông số vỉa như độ rỗng, độ thấm và độ bão hòa nước. Đồng thời, kết quả này cũng hỗ trợ cho việc tính toán trữ lượng tại chỗ và lập kế hoạch phát triển mỏ tối ưu.

3.1. Xây dựng mô hình tướng ba chiều

Quá trình xây dựng mô hình tướng ba chiều cho mỏ X bao gồm thu thập và phân tích dữ liệu giếng khoan, mẫu lõi và địa chấn. Kết quả mô hình thể hiện sự phân bố của các tướng đá trong không gian, giúp xác định các vùng có tiềm năng dầu khí cao. Mô hình này cũng là cơ sở để tính toán trữ lượng và thiết kế phương án khai thác hiệu quả.

3.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Luận văn không chỉ cung cấp bức tranh tổng thể về địa chất mỏ X mà còn đưa ra quy trình xây dựng mô hình địa chất hoàn chỉnh. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, giúp lựa chọn phương pháp mô hình tướng phù hợp và tối ưu hóa quá trình khai thác dầu khí tại bồn trũng Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT Chương này trình bày các khái niệm về mô hình, mô hình địa chất và đặc biệt tác giả đã thiết lập quy trình thực hiện một mô hình địa chất cho trầm tích vụn. Trong công nghiệp dầu khí, một mô hình địa chất ba chiều đóng một vai trò quan trọng trong giai đoạn thẩm định, phát triển và khai thác mỏ vì mô hình địa chất cho phép tích hợp tất cả các số liệu từ địa chấn, địa chất, vật lý vỉa, công nghệ mỏ để thể hiện sự hiểu biết về đặc trưng địa chất mỏ giúp trả lời một số câu hỏi về địa chất kiến trúc của mỏ, phân bố các đặc trưng địa chất tầng chứa như phân bố thân cát, phân bố độ rỗng, độ thấm, thân dầu trong vỉa, ước lượng trữ lượng tại chỗ một cách chính xác hơn, trực quan hơn thông qua kết quả là các bảng số liệu thống kê, hình ảnh ba chiều. Kết quả của mô hình giúp nhà địa chất đưa ra quyết định về kế hoạch phát triển mỏ, đánh giá hiệu quả kinh tế mỏ.1 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT Mô hình (model) dùng để diễn tả những ý tưởng của người làm mô hình muốn thể hiện cho người khác biết thông qua hình ảnh hai hoặc ba chiều một cách định lượng hay định tính kèm theo những bảng biểu, con số. Có nhiều loại mô hình khác nhau nhưng có thể phân chia thành một số loại sau: ™ Ý tưởng cho mô hình địa chất (Conceptual geological model) là một ý tưởng về đặc trưng lắng động trầm tích của địa chất mỏ hay địa chất khu vực, ý tưởng này có thể được phát họa bằng hình ảnh mang tính định tính (mô hình định tính).

Ví dụ như bản đồ phân bố môi trường trầm tích của bồn trũng, bản đồ cổ kiến tạo tại một thời kỳ. ™ Mô hình vật lý (Physical model) là mô hình đạt được từ thực nghiệm (mô hình thực nghiệm). Ví dụ như mô hình thực nghiệm trên cát (mô hình sandbox) để mô phỏng lại quá trình hoạt động kiến tạo (hình thành đứt gãy) hay tiến trình hình thành một dạng môi trường lắng động trầm tích như mô hình hệ sông bện trên cát. Học Viên: Quách Thu Vũ - 12 - Luận văn thạc sĩ ™ Mô hình số (Numberical model) là mô hình được biểu diễn thông qua các thuật toán số học (Mô hình máy tính).

Ví dụ như các mô hình địa chất trên máy tính như các phần mềm thương mại Irap RMS, Petrel và Gocad.1 là ví dụ của mô hình số để mô tả lại đặc trưng lắng động trầm tích, kiến trúc trầm tích từ hình ảnh thực tế bên trái thành hình ảnh số bên phải, còn Hình 1.2 là ví dụ mô tả lại phân bố hệ sông (ảnh vệ tinh bên trái) thành hình ảnh số ba chiều bên phải. Mô hình các kiến trúc trầm tích theo phương pháp mô phỏng lại các quá trình Z Y X Hình ảnh thực tế của kiến trúc Mô hình dựng lại các quá trình trầm tích của vỉa lắng động trầm tích theo một tỷ lệ khác trên chương trình máy tính Hình 1.1: Mô hình kiến trúc trầm tích theo phương pháp mô phỏng lại các quá trình trầm tích 3 Học Viên: Quách Thu Vũ - 13 - Luận văn thạc sĩ Mô hình hệ sông theo phương pháp mô phỏng địa thống kê Hình ảnh thực tế của hệ sông Xây dựng mô hình địa thống kê để dựng lại hình ảnh tương tự của hệ sông theo một tỷ lệ khác trên chương trình máy tính Hình 1.2: Mô hình hệ sông theo phương pháp địa thống kê 3 Xây dựng mô hình địa chất là khoa học ứng dụng để tạo ra hình ảnh đại diện cho hình ảnh địa chất của phần vỏ trái đất bằng chương trình máy tính, đặc biệt nhằm phục vụ cho tài nguyên dầu khí và nước ngầm. Trong công nghiệp dầu khí, mô hình vỉa bao gồm việc xây dựng mô hình tính toán cho vỉa dầu khí cho mục đích ước lượng trữ lượng và đưa ra quyết định để phát triển mỏ. Mô hình vỉa dùng để thể hiện các thông số vật lý vỉa theo không gian bởi một chuỗi ô rời rạc cấu thành khung cấu trúc vỉa dưới dạng ô vuông hay ô tam giác.

Chuỗi ô này thường là ba chiều, đôi khi một chiều và hai chiều vẫn được sử dụng. Các thuộc tính được tính toán ở đây là tướng, độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa nước. Trong dầu khí mô hình vỉa được phân làm hai loại: ™ Mô hình địa chất được tạo ra bởi các nhà khoa học địa chất để mô tả đặc trưng tĩnh của vỉa trước khi khai thác hay còn gọi là mô hình tĩnh (static model). ™ Mô phỏng khai thác được tạo ra bởi kỹ sư công nghệ mỏ và sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn để mô phỏng vận động của chất lưu (dầu, khí và nước) Học Viên: Quách Thu Vũ - 14 - Luận văn thạc sĩ trong vỉa theo thời gian khai thác hay còn gọi là mô hình động (dynamic model/reservoir simulation).

Tóm lại, mục đích mô hình địa chất là diễn tả hình ảnh địa chất về phương diện địa chất kiến trúc, địa tầng trầm tích, đặc trưng địa chất mỏ như thạch học trầm tích, độ rỗng, độ thấm, độ thấm, độ bão hòa nước, dầu khí nước theo cách hiểu biết mà nhà địa chất muốn thể hiện. Kết quả của một mô hình địa chất cung cấp các thông tin như trữ lượng hydrocarbon tại chỗ, mô hình mỏ ba chiều, mặt cắt khai thác, phân tích rủi ro, chiến lược quản lý mỏ. Nội dung tiếp theo của chương này sẽ trình bày các bước xây mô hình địa chất cho trầm tích vụn bao gồm từ việc thu thập, đánh giá, phân tích dữ liệu đầu vào, chi tiết các bước xây dựng mô hình cấu trúc, mô hình thông số thạch học vỉa, tính trữ lượng, thô hóa mô hình địa chất sang mô hình khai thác…v.2 CÁC BƯỚC XÂY DỰNG MỘT MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT Nội dung Mục 1.2 tác giả sẽ thiết lập các bước để xây dựng một mô hình địa chất cho trầm tích vụn, với chín phần chính, trong mọi phần chính có nhiều bước nhỏ ghi nhận lại cách thức thực hiện và diễn giải vai trò của các bước liên quan. Sau mỗi bước mô hình sẽ có phần kiểm tra chất lượng kết quả nhằm xác nhận các bước đã thực hiện là chấp nhận được.

Cho dù mỗi mỏ dầu khí có các đặc trưng khác nhau, các quốc gia và công ty có quy trình thực hiện khác nhau thì quy trình xây dựng mô hình phải trải qua các công việc như sau: Thiết lập mục tiêu công việc, tổng hợp dữ liệu, phân tích đặc điểm địa chất vùng và điểm địa chất của mỏ, liên kết giếng, xây dựng mô hình cấu trúc, tạo ô lưới, trung bình hóa giá trị log vào ô lưới, mô hình tướng và thông số vỉa, làm thô mô hình địa chất sang mô hình khai thác, tính trữ lượng, đánh giá rủi ro. Các bước trên có thể xem xét lại nếu nhận thấy có sai sót ảnh hưởng đến kết quả mô hình và được diễn giải chi tiết theo Hình 1. Học Viên: Quách Thu Vũ - 15 - Luận văn thạc sĩ Nội dung trình bày ở phần 1.1 (a) Nhập dữ liệu đầu vào và kiểm tra dữ liệu Nhập dữ liệu đầu vào Nội dung trình bày ở phần 1.1 (b, c, d) Xây dựng ý tưởng cho mô hình, phân tích dữ liệu, liên kết giếng khoan Phân tích dữ liệu Nội dung trình bày ở phần 1.2 (a, b, c, d, e, f) Xây dựng mô hình cấu trúc bao gồm các bước mô hình đứt gãy, mô hình phân lớp vỉa và xây dựng mô hình ô lưới. Xây dựng mô hình cấu trúc Nội dung trình bày ở phần 1.2 (g) Đưa dữ liệu giếng khoan lên mô hình ô lưới bằng cách trung bình giá trị địa vật lý giếng khoan lên mỗi ô lưới mà giếng khoan đi qua Thô hóa dữ liệu lên ô lưới Nội dung trình bày ở phần 1.3 (a) Xây dựng mô hình tướng Mô hình tướng Nội dung trình bày ở phần 1.3 (b, c, d, e) Xây dựng mô hình độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa nước và net-to-gross Mô hình thông số vỉa Nội dung trình bày ở phần 1.4 Tính toán trữ lượng và phân cấp trữ lượng Tính toán trữ lượng Thô hóa mô hình địa chất Nội dung trình bày ở phần 1.5 Thô hóa mô hình địa chất (Upscaling) sang mô hình khai thác Nội dung trình bày ở phần 1.6 Đánh giá bất định và phân tích rủi ro Đánh giá bất định Hình 1.3: Các bước xây dựng mô hình địa chất Trong thực tế, trước khi và trong khi xây dựng mô hình địa chất, người xây dựng mô hình địa chất (geomodeler) phải làm việc trong một nhóm các kỹ sư chuyên về địa chất (geologist), địa chất kiến trúc (structural geologist), trầm tích (sedimentologist), địa vật lý (geophyscists), địa vật lý giếng khoan (petrophysicists), công nghệ mỏ (reservoir engineer) và nhà quản lý để đưa ra mục tiêu, phạm vi và quy trình công việc cần tiến hành (workflow) và đồng thời để nhận được sự hỗ trợ, góp ý trong việc thu thập, phân tích, thực hiện và đánh giá kết quả nhằm đạt được mục tiêu đã đề ra.

Sau đây là các bước tiến hành một mô hình địa chất. Học Viên: Quách Thu Vũ - 16 - Luận văn thạc sĩ 1.1 Thu thập và phân tích dữ liệu a) Kiểm tra dữ liệu đầu vào (Quality check input data) Dữ liệu dùng để xây dựng mô hình địa chất có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau như: Dữ liệu địa chấn (các bề mặt minh giải, các đứt gãy minh giải, thuộc tính địa chấn), tầng đánh dấu giếng khoan (well markers), dữ liệu địa vật lý giếng khoan (các đường cong địa vật lý như GR, RHOB, NPHI, DT, CAL, LLD, LLS…), các kết quả minh giải log như độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa nước, các kết quả phân tích quan hệ rỗng thấm, độ bão hòa nước theo quan hệ với độ rỗng và độ thấm (Hàm dạng J,…), kết quả phân tích thử vỉa và dữ liệu khai thác, kết quả minh giải trầm tích và địa tầng. Các dữ liệu thu thập làm đầu vào cho mô hình cần phải được đánh giá đảm bảo sao cho sự nhất quán của chúng. Vai trò của các dữ liệu đầu vào được xem xét như sau: ™ Cần phải xác định mục tiêu của mô hình ngay từ đầu, hiểu rõ mục tiêu của công tác mô hình sẽ giúp người làm mô hình ước lượng khối lượng công việc, thời gian và sự phối hợp của nhiều bộ phận tham gia vào từng gian đoạn của mô hình.

Mục tiêu xây dựng mô hình được xem như là một dữ liệu đầu vào bắt buộc phải có.