PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Xác định được khả năng cho dòng và phân bố chất lưu trong vỉa chứa là một trong những công tác quan trọng trong việc ước tính trữ lượng, đánh giá chất lượng tầng chứa và xây dựng mô hình mỏ dầu khí. Đặc biệt, việc xây dựng mô hình mỏ có phù hợp với thực tế hay không, phụ thuộc vào mức độ đáng tin cậy của các dữ liệu đầu vào như độ rỗng, độ thấm, áp suất mao dẫn, độ bão hòa nước… được thu thập từ các kết quả phân tích mẫu lõi, khảo sát địa vật lý giếng khoan và một số phương pháp khảo sát khác. Tuy nhiên, trong thực tế không phải giếng khoan nào cũng có đầy đủ các thông số, kết quả phân tích mẫu lõi cần thiết để đánh giá chất lượng tầng chứa cũng như xây dựng mô hình mỏ một cách hoàn hảo.
Một giải pháp thường được áp dụng là xây dựng các mô hình dự đoán độ thấm, độ bão hòa nước cho các thành hệ không có dữ liệu mẫu lõi dựa vào việc phân chia loại đá chứa (Rock-typing). Có nhiều phương pháp phân chia loại đá chứa, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng và việc áp dụng phụ thuộc vào các dữ liệu phân tích mẫu lõi sẵn có. Lý thuyết đơn vị dòng chảy thủy lực (Hydraulic Flow Unit - HFU) là phương pháp phổ biến được áp dụng để phân chia hệ thống vỉa chứa thành các đơn vị dòng chảy riêng biệt, mỗi đơn vị dòng chảy có đặc trưng về khả năng cho dòng và phân bố chất lưu. Phương pháp áp suất mao dẫn bơm ép thủy ngân (Mercury Injection Capillary Pressure - MICP) cũng là phương pháp được áp dụng rộng rãi trong việc phân chia loại đá chứa và phát triển các mô hình dự đoán độ thấm, độ bão hòa nước của vỉa chứa.
Đối với các thành hệ có tính bất đồng nhất cao và có hệ thống kênh rỗng phức tạp, dữ liệu phân bố kích thước họng kênh rỗng (pore throat size distribution) từ phân tích MICP được xem là một công cụ hữu ích để đánh giá chất lượng của các loại đá chứa, thông số kích thước họng kênh rỗng được kết hợp với các dữ liệu độ rỗng, độ thấm để phát triển công thức thực nghiệm dự đoán độ thấm của đá chứa. Ngoài ra, dữ liệu đường cong áp suất mao dẫn hệ khí/ thủy ngân có thể được áp dụng để xây dựng mô hình dự đoán độ bão hòa nước cho vỉa chứa. 1 Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ Như chúng ta đã biết, bồn trũng Nam Côn Sơn được đánh giá có tiềm năng dầu khí, chiếm khoảng 20% trữ lượng hydrocacbon ở thềm lục địa Việt Nam [1]. Trong những năm gần đây có khá nhiều phát hiện dầu khí ở bồn trũng này, góp phần không nhỏ cho sự phát triển ngành công nghiệp dầu khí nước nhà.
Tuy nhiên, vấn đề hay gặp phải ở khu vực này là điều kiện địa chất phức tạp với các tập trầm tích có tính bất đồng nhất, đặc biệt là các vỉa chứa cát kết thuộc tầng Miocen [2]. Do đó, việc nghiên cứu và đề xuất các phương pháp nhằm phân chia loại đá chứa và đưa ra các mô hình dự đoán độ thấm, độ bão hòa nước cho hệ thống vỉa chứa thuộc tầng Miocen, bể Nam Côn Sơn là hết sức cần thiết. Xuất phát từ ý tưởng cũng như nhu cầu thực tiễn đòi hỏi, tác giả đã quyết định lựa chọn đề tài: “MÔ HÌNH DỰ ĐOÁN ĐỘ THẤM, ĐỘ BÃO HÒA NƯỚC TỪ DỮ LIỆU PHÂN TÍCH MẪU LÕI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HFU VÀ MICP CHO TẬP CÁT KẾT TẦNG MIOCEN MỎ ALPHA, BỂ NAM CÔN SƠN” để làm luận văn tốt nghiệp chương trình cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Dầu Khí. Mục tiêu của luận văn: Phát triển các mô hình dự đoán độ thấm và độ bão hòa nước có độ tin cậy cao từ dữ liệu phân tích mẫu lõi bằng phương pháp HFU và MICP cho tập cát kết thuộc tầng Miocen, mỏ Alpha, bể Nam Côn Sơn.
Nội dung, nhiệm vụ luận văn: Luận văn tập trung giải quyết các vấn đề: Nội dung - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết các phương pháp phân chia loại đá chứa dựa trên dữ liệu phân tích mẫu lõi. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết các mô hình dự đoán độ thấm, độ bão hòa nước bằng cách áp dụng phương pháp HFU và MICP. - Phân chia loại đá chứa cho tập cát kết thuộc tầng Miocen, mỏ Alpha, bể Nam Côn Sơn bằng cách áp dụng phương pháp HFU và MICP. 2 Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ - Xây dựng các mô hình dự đoán độ thấm dựa vào các phương pháp phân chia loại đá chứa.
- Xây dựng mô hình dự đoán độ bão hòa nước từ dữ liệu MICP kết hợp với các phương pháp phân chia loại đá chứa. Nhiệm vụ của luận văn - Áp dụng phương pháp HFU và MICP để phân chia tập cát kết thuộc tầng Miocen, mỏ Alpha, bể Nam Côn Sơn thành các đơn vị dòng chảy hay các loại đá chứa riêng biệt. - Xây dựng được các mô hình dự đoán độ thấm và so sánh kết quả được dự đoán từ các mô hình với số liệu thu được trên phân tích mẫu lõi tiêu chuẩn. - Xây dựng được mô hình dự đoán độ bão hòa nước từ dữ liệu MICP kết hợp với các phương pháp phân chia loại đá chứa và đánh giá khả năng áp dụng của dữ liệu MICP trong việc dự đoán độ bão hòa nước.
Phạm vi và khu vực nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: Dự đoán độ thấm và độ bão hòa nước. - Khu vực nghiên cứu: Tập cát kết thuộc tầng Miocen, mỏ Alpha, Bể Nam Côn Sơn. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước Đã có nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề phân chia loại đá chứa và khả năng vận dụng vào việc xây dựng mô hình dự đoán các tính chất vật lý thạch học như độ thấm, độ bão hòa nước cho các đối tượng là đá trầm tích cát kết và đá cacbonat. Trong các hội nghị về đặc trưng hóa tầng chứa hay mô hình hóa các vỉa chứa dầu khí ở trong nước và quốc tế (SPE, SCA, VPI…) thì đề tài liên quan đến phân chia loại đá chứa, dự đoán tính chất vật lý thạch học thường thu hút được sự quan tâm bởi các chuyên gia.
Một số công trình nghiên cứu và bài báo khoa học trên các hội nghị được tác giả tham khảo, như: 3 Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ M. “Ứng dụng lý thuyết về phân tố thủy lực dòng chảy (HFU) trong nghiên cứu tầng chứa cát kết Mioxen hạ mỏ Rồng, bể Cửu Long,” Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM, 2010 [3]. Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng dữ liệu từ phân tích mẫu lõi của các giếng khoan để phân chia các đơn vị dòng chảy thủy lực (Amaefule và nnk đề xuất vào năm 1993) và áp dụng mô hình này cho các dữ liệu địa vật lý giếng khoan từ đó xác định các tham số đá chứa trầm tích Miocen hạ. Việc xác định độ thấm dựa vào cách phân loại theo phân tố thủy lực dòng chảy là một cách tiếp cận tiến bộ so với phương pháp hồi quy truyền thống hay phương pháp trung bình hóa vì địa chất và nguyên lý dòng chảy của chất lưu được hợp nhất trong quá trình này.
Tuy nhiên, tác giả cần làm rõ tính bất đồng nhất của đối tượng nghiên cứu là tập đá chứa trầm tích Miocen hạ và ảnh hưởng của quá trình biến đổi thứ sinh tác động lên hệ thống kênh rỗng. Ngoài ra, việc thiếu các dữ liệu phân tích đặc biệt (SCAL) như áp suất mao dẫn, độ thấm pha cũng hạn chế phần nào việc đánh giá kết quả của mô hình được xây dựng. Nếu các vấn đề nêu trên được giải quyết thì việc phân loại các đơn vị dòng chảy thủy lực sẽ phù hợp với thực tế và việc xác định các tham số đá chứa sẽ cho kết quả đáng tin cậy hơn. “Xây dựng mô hình khai thác cho đối tượng C30 – tầng Oligocen, mỏ Hải Âu, bồn trũng Cửu Long,” Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM, 2012 [4].
Luận văn dựa trên nền tảng lý thuyết về xây dựng mô hình khai thác kết hợp với việc xử lý dữ liệu để tăng mức độ tin cậy của dữ liệu đầu vào, giảm mức độ không chắc chắn của mô hình tầng chứa nước, từ đó đánh giá tiềm năng và lập kế hoạch phát triển cho đối tượng C30, tầng Oligocen, bồn trũng Cửu Long. Điểm đáng chú ý của đề tài là việc đề cập đến phương pháp phân chia loại đất đá từ kết quả phân tích mẫu lõi dựa vào mối quan hệ độ rỗng - độ thấm, áp suất mao dẫn - độ bão hòa nước, độ thấm pha - độ bão hòa nước. Tuy nhiên, đề tài không nêu rõ các phương pháp được áp dụng để phân chia loại đất đá mà chỉ dừng lại ở việc áp dụng mối quan hệ giữa các thông số vật lý thạch học từ các mô hình có sẵn. Một vấn đề nữa, các tập cát kết tầng Oligocen có tính bất đồng nhất khá cao và chịu tác động bởi các quá trình biến đổi thứ sinh nên 4 Luận Văn Tốt Nghiệp Thạc Sĩ sẽ làm ảnh hưởng đến các tính chất của vỉa chứa.
Do đó, đề tài cần xem xét và lựa chọn phương pháp phân chia loại đất đá phù hợp để việc đánh giá các mối quan hệ giữa các thông số vật lý thạch học có độ tin cậy cao hơn. “A Comparison of Permeability Prediction Methods Using Core Analysis Data,” Geomechanics and Geophysics for Geo- Energy and Geo-Resources, vol. Trong bài báo, nhóm tác giả sử dụng các kết quả phân tích mẫu lõi như độ rỗng, độ thấm và kích thước họng lỗ rỗng (pore throat size) từ phương pháp MICP để xây dựng các mô hình dự đoán độ thấm. Điểm nổi bật của nghiên cứu đó là các phương pháp dự đoán độ thấm dựa vào mô hình HFU và mô hình của Pittman và Winland được áp dụng cho cả vỉa chứa cát kết và vỉa đá vôi.
Kết quả cho thấy mô hình HFU phù hợp cho việc tính toán với các vỉa chứa cát kết, còn đối với các vỉa chứa đá vôi có tính chất bất đồng nhất và có hệ thống kênh rỗng phức tạp thì việc áp dụng phương pháp áp suất mao dẫn bơm ép thủy ngân (mô hình của Pittman và Winland) cho kết quả dự đoán độ thấm chính xác cao hơn.