Giáo Trình Địa Chất Dầu Khí Dành Cho Nghề Khoan Khai Thác Dầu Khí

Giáo trình nghiên cứu địa chất dầu khí nghề khoan khai thác dầu khí cao đẳng trường cao đẳng dầu khí, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù hợp sinh viên .

• Tác giả: Ks. Lê Thùy Dung
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Khoan Khai Thác Dầu Khí
• Đề tài: Giáo Trình Địa Chất Dầu Khí Cho Nghề Khoan Khai Thác Dầu Khí
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: Ý NGHĨA CHÍNH TRỊ - KINH TẾ CỦA DẦU KHÍ TRONG NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN
• 1.1. Ý NGHĨA CHÍNH TRỊ - KINH TẾ CỦA DẦU KHÍ TRONG NỀN KINH TẾ THẾ GIỚI
• 1.2. Ý NGHĨA CHÍNH TRỊ - KINH TẾ CỦA DẦU KHÍ TRONG NỀN KINH TẾ VIỆT NAM
• 2. CHƯƠNG 2: NGUỒN GỐC CỦA DẦU VÀ KHÍ HYDROCACBON TỰ NHIÊN
• 2.1. Ý NGHĨA THỰC TIỄN VÀ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGUỒN GỐC DẦU KHÍ
• 2.2. Thuyết sinh vật học. Thuyết hạt nhân
• 2.3. VẬT CHẤT HỮU CƠ TRONG VỎ TRÁI ĐẤT VÀ CON ĐƯỜNG HÌNH THÀNH HYDROCACBON
• 2.4. NHỮNG ĐẶC TRƯNG ĐỊA HÓA – ĐỊA CHẤT CHỨNG TỎ NGUỒN GỐC DẦU KHÍ
• 2.5. NHỮNG TƯỚNG VÀ THÀNH HỆ THUẬN LỢI CHO SỰ THÀNH TẠO TRẦM TÍCH SINH DẦU KHÍ
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC BỒN TỰ NHIÊN CỦA DẦU KHÍ
• 3.1. Mối quan hệ giữa độ lỗ rỗng, độ thấm và kết cấu của đá
• 3.2. Phân loại đá chứa
• 3.3. Điều kiện nhiệt áp của đá chứa dầu khí
• 3.4. Đặc điểm chung
• 3.5. Đá chắn là sét
• 3.6. Đá chắn là muối (muối K – Na, ghips, anhidrit)
• 3.7. Lớp phủ là đá cacbonat
• 3.8. Lớp chắn còn bao gồm cả các lớp đá bị đóng băng lâu năm
• 3.9. Lớp phủ còn có thể là các hydrat khí ở vùng khí hậu lạnh, đáy biển và đại dương
• 3.10. NHỮNG TIỀN ĐỀ CỔ ĐỊA LÝ VÀ TRẦM TÍCH ĐỂ HÌNH THÀNH TRONG LỚP PHỦ TRẦM TÍCH CÁC ĐẤT ĐÁ CHỨA VÀ ĐẤT ĐÁ TẦNG CHẮN
• 3.11. PHÂN LOẠI CÁC BỒN CHỨA TỰ NHIÊN CỦA DẦU KHÍ
• 3.12. CÁC DẠNG BẪY DẦU KHÍ
• 3.13. CÁC ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ, ÁP SUẤT TRONG BỒN TỰ NHIÊN
• 4. CHƯƠNG 4: SỰ DI TRÚ CỦA HYDROCACBON TRONG VỎ TRÁI ĐẤT, SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁ HỦY CÁC TÍCH TỤ DẦU
• 4.1. SỰ DI CHUYỂN CỦA DẦU KHÍ
• 4.1.1. Di chuyển nguyên sinh
• 4.1.2. Di chuyển thứ sinh
• 4.2. SỰ HÌNH THÀNH CÁC TÍCH TỤ DẦU KHÍ
• 4.2.1. Cơ chế hình thành vỉa dầu khí
• 4.2.2. Quá trình hình thành các thân dầu khí
• 4.2.3. Sự hình thành mỏ
• 4.2.4. Sự hình thành đới tích lũy dầu khí. Xác định thời gian địa chất hình thành các tích tụ dầu khí địa phương
• 4.3. SỰ PHÁ HỦY CÁC TÍCH TỤ DẦU KHÍ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Địa Chất Dầu Khí Nghề Khoan Khai Thác Dầu Khí

Giáo trình Địa Chất Dầu Khí là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành khoan khai thác dầu khí. Tài liệu này cung cấp kiến thức nền tảng về địa chất, nguồn gốc và quá trình hình thành dầu khí. Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên nhiều tài liệu tham khảo, giúp người học có cái nhìn tổng quan về ngành dầu khí. Đặc biệt, giáo trình này không chỉ phục vụ cho việc học tập mà còn là tài liệu tham khảo quý giá cho các chuyên gia trong ngành.

1.1. Mục tiêu và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình bao gồm các chương trình học về ý nghĩa chính trị - kinh tế của dầu khí, nguồn gốc và các bồn tự nhiên của dầu khí. Mục tiêu chính là trang bị cho sinh viên kiến thức cần thiết để hiểu rõ về ngành dầu khí.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên cao đẳng và đại học chuyên ngành khoan khai thác dầu khí, cũng như cho các chuyên gia trong ngành cần cập nhật kiến thức mới.

II. Những thách thức trong ngành Địa Chất Dầu Khí hiện nay

Ngành Địa Chất Dầu Khí đang đối mặt với nhiều thách thức lớn, bao gồm sự cạn kiệt nguồn tài nguyên, biến đổi khí hậu và áp lực từ các quy định môi trường. Những thách thức này đòi hỏi các chuyên gia trong ngành phải có kiến thức vững vàng và khả năng ứng phó linh hoạt. Việc phát triển các công nghệ mới và bền vững là cần thiết để đảm bảo sự phát triển lâu dài của ngành.

2.1. Tình trạng cạn kiệt nguồn tài nguyên dầu khí

Nhiều mỏ dầu khí lớn trên thế giới đang dần cạn kiệt, điều này tạo ra áp lực lớn cho ngành công nghiệp. Cần có các giải pháp khai thác hiệu quả hơn để tối ưu hóa nguồn tài nguyên.

2.2. Biến đổi khí hậu và tác động đến ngành dầu khí

Biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng đến các hoạt động khai thác dầu khí. Ngành cần phải tìm ra các phương pháp khai thác thân thiện với môi trường để giảm thiểu tác động tiêu cực.

III. Phương pháp khai thác hiệu quả trong Địa Chất Dầu Khí

Để khai thác dầu khí hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp hiện đại và công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng công nghệ địa chấn, mô hình hóa và phân tích dữ liệu là rất quan trọng trong việc xác định vị trí và quy mô của các mỏ dầu khí. Các phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả khai thác.

3.1. Công nghệ địa chấn trong khai thác dầu khí

Công nghệ địa chấn giúp xác định cấu trúc địa chất và vị trí của các mỏ dầu khí. Việc áp dụng công nghệ này giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình khai thác.

3.2. Mô hình hóa và phân tích dữ liệu

Mô hình hóa và phân tích dữ liệu là công cụ quan trọng trong việc dự đoán sản lượng và tối ưu hóa quy trình khai thác. Các phần mềm hiện đại giúp các kỹ sư đưa ra quyết định chính xác hơn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Địa Chất Dầu Khí trong ngành công nghiệp

Ngành Địa Chất Dầu Khí không chỉ có vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng mà còn ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực khác như hóa chất, phân bón và sản xuất điện. Việc áp dụng các kiến thức từ giáo trình vào thực tiễn sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và phát triển bền vững cho ngành.

4.1. Vai trò của dầu khí trong sản xuất điện

Dầu khí là nguồn năng lượng chính cho sản xuất điện. Việc khai thác hiệu quả sẽ đảm bảo nguồn cung ổn định cho ngành điện lực.

4.2. Ảnh hưởng đến ngành hóa chất và phân bón

Ngành dầu khí cung cấp nguyên liệu cho sản xuất hóa chất và phân bón, góp phần quan trọng vào sự phát triển của nông nghiệp và công nghiệp hóa chất.

V. Kết luận và tương lai của ngành Địa Chất Dầu Khí

Ngành Địa Chất Dầu Khí đang đứng trước nhiều cơ hội và thách thức. Việc áp dụng công nghệ mới và phát triển bền vững sẽ là chìa khóa cho sự phát triển của ngành trong tương lai. Cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và chính phủ để đảm bảo sự phát triển bền vững cho ngành dầu khí.

5.1. Tương lai của công nghệ trong ngành dầu khí

Công nghệ sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc khai thác và sản xuất dầu khí. Các công nghệ mới sẽ giúp tối ưu hóa quy trình và giảm thiểu tác động đến môi trường.

5.2. Hợp tác quốc tế trong ngành dầu khí

Hợp tác quốc tế sẽ giúp chia sẻ công nghệ và kinh nghiệm, từ đó nâng cao hiệu quả khai thác và phát triển bền vững cho ngành dầu khí.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Địa chất dầu khí (mã môn học: PETD62032) là tài liệu giảng dạy chuyên môn thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Khoan khai thác dầu khí và nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, được ban hành theo Quyết định số 211/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 3 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Về vị trí trong khung chương trình đào tạo, môn học được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các học phần khoa học cơ bản và kỹ thuật cơ sở như Hóa đại cương (PETR63001) và Địa chất cơ sở (PETD53031). Môn học có thời lượng 30 giờ (gồm 28 giờ lý thuyết và 2 giờ kiểm tra), tương đương 2 tín chỉ định mức.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được xác định cụ thể qua ba chuẩn đầu ra:

• Kiến thức (A1): Trình bày được bản chất, nguồn gốc dầu khí, cơ chế biến đổi vật chất hữu cơ, quá trình di chuyển, tích tụ, phân hủy hydrocarbon trong vỏ Trái Đất và các yếu tố địa chất liên quan trực tiếp đến công tác tìm kiếm, thăm dò, khai thác mỏ.
• Kỹ năng (B1): Nhận biết, phân loại được các dạng mỏ dầu khí; phân biệt được đặc tính thạch học của tầng chứa, tầng chắn và xác định các dạng bẫy dầu khí trong cấu trúc địa chất.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Hình thành phương pháp làm việc khoa học, tính cẩn thận, kỷ luật và khả năng phối hợp làm việc nhóm.

Về cấu trúc và phương pháp tiếp cận, giáo trình được biên soạn theo trình tự logic địa chất mỏ gồm 4 chương chính. Nội dung đi từ bối cảnh kinh tế - chính trị năng lượng toàn cầu và Việt Nam, chuyển sang cơ chế phát sinh nguồn gốc dầu khí, phân tích các yếu tố cấu thành bồn chứa tự nhiên, và kết thúc bằng động lực học di trú, tích tụ và phá hủy mỏ. Điểm đặc thù của tài liệu là sự tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết địa chất dầu khí kinh điển với các số liệu thực tế của ngành Dầu khí Việt Nam (Petrovietnam), phục vụ trực tiếp cho các chức danh kỹ thuật vận hành giếng và thiết bị mỏ.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc nội dung giáo trình được phân bổ qua 4 chương chuyên đề:

[Chương 1: Ý nghĩa kinh tế - chính trị]
[Chương 2: Nguồn gốc Hydrocarbon & Đá mẹ]
[Chương 3: Bồn tự nhiên, Tầng chứa, Tầng chắn & Bẫy]
[Chương 4: Di trú, Tích tụ & Phá hủy mỏ]

• Chương 1: Ý nghĩa chính trị - kinh tế của dầu khí trong nền kinh tế quốc dân (2 giờ) Phân tích vai trò của dầu mỏ trong lịch sử phát triển thế giới từ các mốc khai thác cổ xưa, giếng khoan công nghiệp đầu tiên tại Baku (1848) và giếng khoan Edwin L. Drake tại Pennsylvania năm 1859 (độ sâu 21,2 m). Khái quát cơ cấu thị trường dầu mỏ toàn cầu với 80 quốc gia khai thác, đóng góp 64% tổng năng lượng thương mại; hệ thống các chuẩn định giá dầu thô quốc tế (Brent, WTI, Dubai, Tapis, Minas và Giỏ OPEC). Phân tích vai trò kinh tế - địa chính trị của ngành Dầu khí Việt Nam từ ngày thành lập Tổng cục Dầu khí (03/09/1975 theo Nghị quyết 244/NQTW), sự kiện khai thác dòng dầu đầu tiên tại mỏ Bạch Hổ (1986), xuất khẩu dầu thô (1987), tiềm năng trữ lượng 4,4 tỷ thùng (xếp thứ 28 thế giới) và hoạt động khai thác tại các bể trầm tích Đệ Tam.

• Chương 2: Nguồn gốc của dầu và khí hydrocarbon tự nhiên (7 giờ) Trình bày lịch sử phát triển các học thuyết địa chất: Thuyết hữu cơ (M. V. Lomonosov, Gubkin, các thí nghiệm chưng cất bùn cửa sông và sét kết của Brubkin); Thuyết vô cơ cacbua kim loại (D. I. Mendeleev, 1877 với các phản ứng $2\text{FeC} + 3\text{H}_2\text{O} = \text{Fe}_2\text{O}_3 + \text{C}_2\text{H}_6$ ở nhiệt độ $>360^\circ\text{C}$); Thuyết vũ trụ (O. Schmidt) và Thuyết hạt nhân (2003). Phân tích quá trình biến đổi vật chất hữu cơ qua giai đoạn catagenesis để tạo kerogen (loại I, II, III); các đặc trưng địa hóa - sinh học (hàm lượng porphyrin nguồn gốc từ diệp lục bị phân hủy ở nhiệt độ $<200^\circ\text{C}$, tỷ lệ đồng vị carbon $^{12}\text{C}/^{13}\text{C}$ và đồng vị lưu huỳnh). Phân loại các tướng đá mẹ sinh dầu gồm đá mẹ sét, đá mẹ silic và đá mẹ vôi cacbonat.

• Chương 3: Các bồn tự nhiên của dầu khí (12 giờ) Khảo sát các thông số vật lý tầng chứa: Độ lỗ rỗng ($\Phi$ từ 5% đến 30%), độ thấm ($k$) theo định luật Darcy ($Q = \frac{k \cdot A \cdot (P_1 - P_2)}{\mu \cdot L}$), phân loại độ thấm từ mức kém ($1 - 15\text{ mD}$) đến hoàn toàn tốt ($>1000\text{ mD}$). Phân loại đá chứa dạng hạt lục nguyên (theo phương pháp Abduxin), đá chứa cacbonat và đá chứa nứt nẻ. Khảo sát các dạng năng lượng tầng chứa: Áp lực khí hòa tan (hệ số thu hồi $5 - 30%$), áp lực mũ khí ($20 - 40%$), áp lực nước biên ($35 - 75%$) và áp lực phân vị trọng lực. Đặc tính các loại tầng chắn (sét montmorillonit, muối evaporit, thạch cao anhydrit, cacbonat, tầng đóng băng vĩnh cửu và hydrat khí). Phân loại bồn tự nhiên (dạng vỉa, dạng khối, giới hạn trầm tích) và cấu trúc hình học của bẫy dầu (Crest, Spill point, Spill plane, Closure, Pay/Net pay).

• Chương 4: Sự di trú của hydrocarbon trong vỏ Trái Đất, sự hình thành và phá hủy các tích tụ dầu khí (9 giờ) Trình bày cơ chế di chuyển nguyên sinh (từ đá mẹ sang tầng chứa) và di chuyển thứ sinh (dọc theo các kênh dẫn, khe nứt và đứt gãy kiến tạo). Cơ chế phân tầng trọng lực của dầu, khí và nước vỉa; quá trình hình thành thân dầu, vỉa dầu, mỏ và đới tích lũy dầu khí. Xác định thời gian địa chất thành tạo tích tụ và các nhân tố phá hủy mỏ (xói mòn địa chất, đứt gãy giải phóng áp suất, oxy hóa sinh học và tác động của dòng thủy động lực).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết nền tảng dựa trên các nguyên lý địa chất và vật lý mỏ:

• Lý thuyết phát sinh hữu cơ của I. M. Gubkin: Quá trình tích tụ, chôn vùi vật chất hữu cơ, thành tạo hydrocarbon, dịch chuyển theo kênh dẫn và tích tụ thành mỏ có tính giai đoạn đa cấp chặt chẽ dưới sự chi phối của môi trường khử yếm khí và lịch sử lún chìm bồn trầm tích.
• Nguyên lý thủy động lực học môi trường rỗng: Sử dụng định luật Darcy để xác định vận tốc dòng chảy chất lưu trong tầng chứa, phân biệt độ thấm tuyệt đối, độ thấm hữu hiệu và độ thấm tương đối giữa các pha dầu - khí - nước.
• Nhiệt động học địa chất và gradient địa nhiệt: Quy luật biến thiên nhiệt áp theo chiều sâu ($1^\circ\text{C}/33\text{ m}$ hoặc gradient địa nhiệt $\Delta T$ từ $0,5^\circ\text{C}/100\text{ m}$ ở vùng nền bằng đến $2,0 - 3,0^\circ\text{C}/100\text{ m}$ ở vùng uốn nếp kiến tạo), khống chế giới hạn tồn tại của pha lỏng hydrocarbon trong khoảng $50 - 200^\circ\text{C}$.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Tính toán các thông số petrophysics cơ bản của đất đá (độ lỗ rỗng thể tích, độ thấm qua mẫu lõi khoan); tra cứu và phân loại chất lượng vỉa theo bảng tiêu chuẩn Abduxin; xác định ranh giới tiếp xúc dầu - khí - nước (GOC, OWC).
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích tương quan giữa tướng trầm tích (lục địa, chuyển tiếp, biển nông) với triển vọng sinh - chứa - chắn; đánh giá cơ chế suy giảm áp lực vỉa để nhận diện nguồn năng lượng tự nhiên của tầng khai thác.
• Năng lực thực tiễn (Practical competencies): Nhận biết các dạng bẫy dầu khí (bẫy cấu trúc nếp uốn, bẫy đứt gãy, bẫy địa tầng thấu kính, bẫy vòm muối); áp dụng các nguyên lý địa chất để giải thích hiện tượng dị thường áp suất và lựa chọn phương pháp gia tăng thu hồi dầu (EOR) thích hợp.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp giảng dạy và đánh giá học phần được thiết kế chuẩn hóa theo quy định đào tạo giáo dục nghề nghiệp trình độ cao đẳng:

• Phương pháp tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach): Giảng viên sử dụng phương pháp dạy học tích cực, kết hợp thuyết trình nêu vấn đề với thảo luận nhóm nhỏ (2 - 3 sinh viên/nhóm). Bài giảng lý thuyết được minh họa trực quan thông qua sơ đồ bồn trầm tích, hình ảnh vi cấu trúc lỗ rỗng và tài liệu mặt cắt giếng khoan thực tế.
• Bài tập và bài tập tình huống (Case studies & Exercises): Sinh viên thực hiện các bài toán phân loại chất lượng tầng chứa dựa trên số liệu độ thấm thực nghiệm ($k < 1\text{ mD}$ đến $k > 1000\text{ mD}$); phân tích nguyên nhân suy giảm sản lượng mỏ dựa trên đặc tính động thái của vỉa khí hòa tan và vỉa ép nước; xác định các yếu tố khép kín hình học của bẫy chứa dầu.
• Phương pháp đánh giá (Assessment methods): Căn cứ theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, kết quả học tập được xác định theo thang điểm 10 với cơ cấu trọng số:
  • Điểm đánh giá quá trình (40%): Bao gồm 01 cột điểm kiểm tra thường xuyên (thực hiện sau 5 giờ học bằng phương pháp hỏi đáp/quan sát) và 01 cột điểm kiểm tra định kỳ (thực hiện sau 15 giờ học bằng hình thức tự luận hoặc trắc nghiệm).
  • Điểm thi kết thúc môn học (60%): Tổ chức sau khi hoàn thành 30 giờ đào tạo bằng hình thức trắc nghiệm hoặc tự luận trên máy tính.
• Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines): Người học bắt buộc phải nghiên cứu tài liệu và giáo án trước khi đến lớp; duy trì tỷ lệ tham dự lớp tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% thời lượng phải học lại). Phân công nhiệm vụ cụ thể trong nhóm để hoàn thiện báo cáo thảo luận chuyên đề địa tầng và bồn chứa.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình Địa chất dầu khí (2022) của Trường Cao đẳng Dầu khí mang các đặc tính khoa học và kỹ thuật chuyên ngành:

           CÁC TRỤ CỘT NỘI DUNG ĐẶC THÙ CỦA GIÁO TRÌNH

1. Gắn liền với thực tiễn sản xuất của ngành Dầu khí Việt Nam: Giáo trình tích hợp các mốc số liệu khai thác thực tế của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam. Cụ thể gồm dữ liệu khai thác 32 mỏ nội địa và 9 mỏ ở nước ngoài (Nga, Malaysia, Algeria); vai trò cung ứng 35 tỷ $\text{m}^3$ khí khô, 40% sản lượng điện quốc gia, 35 - 40% nhu cầu phân đạm u-rê và 70% thị phần LPG; dữ liệu cấu trúc địa chất các bể trầm tích Đệ Tam tại thềm lục địa Việt Nam.
2. Cập nhật các dạng tích tụ và tầng chắn phi truyền thống: Bên cạnh các tầng chắn sét kết và muối evaporit cổ điển, tài liệu bổ sung đặc trưng của các dạng tầng chắn đặc biệt như tầng đất đá bị đóng băng lâu năm ở vùng cực (bề dày đạt 800 - 900 m) và lớp phủ hydrat khí ở đáy biển sâu (điều kiện hình thành ở áp suất $5 - 10\text{ MPa}$, nhiệt độ xấp xỉ $0^\circ\text{C}$).
3. Liên kết kiến thức địa chất với kỹ thuật tăng hệ số thu hồi dầu (EOR): Giáo trình không dừng lại ở mô tả tĩnh cấu trúc bồn chứa mà liên kết trực tiếp kiến thức áp lực vỉa với các giải pháp kỹ thuật khai thác mỏ hiện đại: Bơm ép nước duy trì áp suất, bơm ép hóa chất polymer/chất hoạt động bề mặt/kiềm, phương pháp nhiệt (bơm hơi nóng, đốt cháy tại chỗ) và công nghệ bơm ép khí $\text{CO}_2$, khí trơ để gia tăng độ thu hồi hydrocarbon.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt phục vụ các nhóm đối tượng trong hệ thống đào tạo kỹ thuật dầu khí:

• Sinh viên chuyên ngành: Học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng nghề Khoan khai thác dầu khí và nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí. Tài liệu cung cấp cơ sở lý thuyết để tiếp thu các học phần chuyên sâu tiếp theo như Cơ sở khoan (PETD53033), Cơ sở khai thác (PETD53034), Địa chất môi trường (PETD62035) và Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan (PETD55142).
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ bản về Hóa đại cương (PETR63001) để hiểu các phản ứng hóa học của hydrocarbon, phản ứng vô cơ Mendeleev, cấu trúc kerogen; và Địa chất cơ sở (PETD53031) để nắm vững các khái niệm thạch học trầm tích, kiến tạo mảng và thang niên đại địa chất.
• Giảng viên chuyên nghiệp: Sử dụng làm tài liệu quy chuẩn để thiết kế giáo án giảng dạy lý thuyết, xây dựng bộ câu hỏi thảo luận tình huống mỏ, bảng kiểm tra đánh giá kỹ năng nhận diện mẫu đá và lập ngân hàng đề thi trắc nghiệm trên máy tính.
• Tự học và tài liệu tham khảo kỹ thuật: Kỹ thuật viên vận hành khai thác, công nhân kỹ thuật trên các giàn khoan mỏ có thể sử dụng giáo trình để tra cứu quy chuẩn phân loại tầng chứa, cơ chế dẫn dòng đáy giếng và đặc trưng các bồn trầm tích chứa dầu tại Việt Nam.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được biên soạn cho đối tượng nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên trình độ Cao đẳng thuộc hai chuyên ngành: Nghề Khoan khai thác dầu khí và Nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời dùng làm tài liệu tham khảo cho các hệ đào tạo nghề kỹ thuật dầu khí liên quan.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học môn này?

Sinh viên cần hoàn thành các môn học tiên quyết trong chương trình khung gồm Hóa đại cương (mã số PETR63001, 3 tín chỉ) và Địa chất cơ sở (mã số PETD53031, 3 tín chỉ) nhằm đảm bảo năng lực tiếp thu các khái niệm về địa hóa hydrocarbon, cấu trúc thạch học đá mẹ/đá chứa và các quá trình kiến tạo bồn trầm tích.

3. Cấu trúc môn học phân bổ thời lượng như thế nào?

Môn học có tổng thời lượng 30 giờ (2 tín chỉ), trong đó phân bổ 28 giờ giảng dạy lý thuyết tích hợp thảo luận và 2 giờ dành cho các bài kiểm tra đánh giá định kỳ trên lớp.

4. Quy chế kiểm tra và điều kiện đạt môn học được quy định ra sao?

Người học phải tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết trên lớp. Điểm tổng kết môn học tính theo thang điểm 10, gồm điểm quá trình trọng số 40% (kiểm tra thường xuyên sau 5 giờ học và kiểm tra định kỳ sau 15 giờ học) kết hợp với điểm thi kết thúc môn học trọng số 60% (hình thức tự luận hoặc trắc nghiệm trên máy tính sau 30 giờ).

5. Giáo trình giới thiệu những tài liệu tham khảo bổ trợ nào?

Người học được định hướng tham khảo các tài liệu học thuật chuyên ngành gồm:

• Sách Địa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm thăm dò, theo dõi mỏ của tác giả Hoàng Đình Tiến.
• Giáo trình Địa chất dầu khí của tác giả Nguyễn Việt Kỳ (Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, năm 2002).

---

Kết luận

Giáo trình Địa chất dầu khí (PETD62032) của Trường Cao đẳng Dầu khí hệ thống hóa toàn diện các nguyên lý khoa học về chu trình sinh thành, di trú, tích tụ và phân hủy của hydrocarbon trong vỏ Trái Đất. Nội dung giáo trình cung cấp hệ thống dữ liệu kỹ thuật chuẩn xác về thông số petrophysics tầng chứa, cơ chế chắn vỉa và đặc tính bồn trầm tích dầu khí phục vụ trực tiếp cho chuyên ngành Khoan khai thác.

Trong lộ trình đào tạo nghề dầu khí, môn học đóng vai trò bản lề, liên kết kiến thức khoa học cơ bản với khối mô-đun công nghệ mỏ chuyên sâu như Cơ sở khoan (PETD53033), Cơ sở khai thác (PETD53034) và Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan (PETD55142). Để tối ưu hóa hiệu quả học tập, người học cần kết hợp nghiên cứu giáo trình với việc tra cứu các tài liệu chuyên ngành của Hoàng Đình Tiến, Nguyễn Việt Kỳ (2002) và hệ thống bản đồ cấu trúc các bồn trầm tích Đệ Tam tại thềm lục địa Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Ý nghĩa chính trị - kinh tế của dầu khí trong nền kinh tế quốc dân Trang 17 CHƯƠNG 2: NGUỒN GỐC CỦA DẦU VÀ KHÍ HYDROCACBON TỰ NHIÊN ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2 Chương 2 giới thiệu nguồn gốc của dầu khí để người học có được kiến thức nền tảng cho các chương sau. ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 2 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢Về kiến thức: - Giải thích được nguồn gốc của dầu khí và HC tự nhiên. ➢Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn luyện tác phong làm việc khoa học cho sinh viên, tính kiên nhẫn, chăm chỉ và khả năng làm việc theo nhóm. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2 - Đối với người dạy: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học.

Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. + Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp) - Đối với người học: + Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ; + Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng; + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập; + Tuân thủ quy định an toàn, giờ giấc. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết. - Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn.

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình. - Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Chương 2: Nguồn gốc dầu và khí HC tự nhiên Trang 18 ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: Không. ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Không. ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không.

❖ NỘI DUNG CHƯƠNG 2 2. Ý NGHĨA THỰC TIỄN VÀ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGUỒN GỐC DẦU KHÍ I M. Gubkin hoàn toàn đúng khi lưu ý rằng: "Giải đáp đúng đắn nguồn gốc dầu trong tự nhiên đối với chúng ta không chỉ có ý nghĩa về lý thuyết khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn bậc nhất. Chỉ khi nào chúng ta có được khái niệm đúng đắn về những quá trình mà nhờ chúng dầu được tạo thành, chúng ta sẽ biết được các mỏ dầu được hình thành trong vỏ trái đất như thế nào, sẽ biết tất cả các dạng cấu trúc và đặc trưng trầm tích của vỉa thuận lợi cho sự tập trung dầu và sẽ nhận được từ những số liệu trên các chỉ dẫn tin cậy.

Chúng ta phái tìm dầu ở những nơi nào và tổ chức việc tìm kiếm chúng như thế nào cho hợp lý". Những lời này của Gubkin cho đến nay vẫn không mất đi tính cấp thiết của mình. Hiểu biết điều kiện hình thành dầu mỏ và những quy luật phân bố các tích tụ của nó trong vỏ trái đất cho phép tiến hành tìm kiếm mỏ dầu một cách khoa học và hiệu quả. Theo Gubkin quá trình thành tạo và tích tụ dầu trong thạch quyển có “tính giai đoạn”.

Ở đây ông chia toàn bộ quá trình lịch sử tự nhiên thống nhất thành những giai đoạn sau: ✓ Tích tụ chất hữu cơ sinh dầu ban đầu. Những chất hữu cơ này chôn vùi trong trầm tích. Sự thành tạo hyđrocacbon dầu mỏ diễn ra trong quá trình biến đổi chất hữu cơ nảy. ✓ Dịch chuyển hyđrocacbon dầu từ các tầng sinh dầu tới đá kênh dẫn và di chuyển tiếp theo vỉa - kênh dẫn (di chuyển biên) hay theo các khe nứt vả đã gãy phá Chương 2: Nguồn gốc dầu và khí HC tự nhiên Trang 19 hủy (di chuyển thẳng đứng).

✓ Tập trung dầu và khí khi có điều kiện về thạch học hay cấu trúc thuận lợi trên đường di chuyển của chúng trong lòng đất vả tạo thành các tích tụ (mỏ) dầu khí. ✓ Phân bố lại hay phá hủy mỏ khi bắt đầu những điều kiện địa chất nhất định.Gubkin lần đầu tiên trong khoa học địa chất dầu thế giới đã chỉ ra rằng sự xuất hiện và phát triển quá trình hình thành vả tích tụ dầu trong lòng đất, về mặt nguồn gốc, diễn ra bởi tổ hợp các nhân tố, trong đó: ▪ Những điều kiện cổ địa lý vả tướng - trầm tích khi tích lũy các điệp sinh dầu cùng các thành tạo trầm tích vây quanh chúng ▪ Đặc điểm cấu trúc kiến tạo và phát triển của lãnh thổ đang xét ▪ Điều kiện phân bố kênh dẫn ▪ Sự thay đổi điều kiện nhiệt độ áp suất của môi trường xung quanh theo không gian và thời gian ▪ Đặc điểm chuyển động của nước vỉa ▪ Điều kiện bảo tổn tích tụ mỏ dầu Như vậy, tất cả nhân tố kể trên chỉ trong một tổ hợp và tương quan chặt chẽ nhất mới gây nên sự xuất hiện, phát triển quá trình hình thành và tích tụ dầu. Bởi vậy để dự báo tính chứa dầu trong lòng đất một cách có cơ sở khoa học, phải nghiên cứu tổng hợp tất cả các nhân tố địa chất nêu trên trên một nền lịch sử địa chất có tính đến sự thay đổi của chúng theo không gian và thời gian (địa chất). Tuy nhiên trong vấn đề nguồn gốc và tạo thành các tích tụ dầu còn rất nhiều điểm chưa rõ.

Nếu điều kiện địa chất và tính định hướng chung của quá trình hình thành và thành tạo tích tụ dầu có thể coi là phần nào đã xác định, thì quá trình biến đổi vật chất hữu cơ thành dầu trong toàn bộ trình tự và trong từng chi tiết còn chưa được nghiên cứu, nhất lả về mặt sinh hóa và địa hóa. Do đó, những giả thuyết hiện nay cần phải được chính xác hóa và kiểm tra thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, liên hệ chúng với những quan sát thực địa. Đã có rất nhiều vấn đề tranh luận được đưa ra là do tính phức tạp về nguồn gốc dầu khí. Bản thân dầu khí có tính năng động di chuyển cao nên chúng tạo thành những tích tụ có giá trị công nghiệp ở rất xa nơi chúng được sinh ra.

Bởi vậy từ "mỏ dầu khí" phải được hiểu như là nơi chúng được tích tụ lại. Khả năng di chuyển to lớn của hyđrocacbon dạng lỏng và dạng khí cùng khả năng thành tạo các tích tụ tại những nơi rất xa chỗ chúng sinh ra đã tạo ra những khó khăn đặc biệt khi nghiên cứu nguồn gốc của chúng. Bởi vậy người ta phải dùng những số liệu thực nghiệm (mô hình hóa các quá trình thành tạo dầu trong điều kiện phòng Chương 2: Nguồn gốc dầu và khí HC tự nhiên Trang 20 thí nghiệm) khi nghiên cứu nguồn gốc của chúng. Trong nửa sau thế kỷ XIX, có một số công trình nghiên cứu được công bố, trong đó đã đưa ra một số ý tưởng về nguồn gốc của dầu và khí hydrocacbon tự nhiên như: 2.

Thuyết hữu cơ Lomonoxop khẳng định dầu khí có nguồn gốc hữu cơ. Lúc đầu chưng cất gan cá voi → thành phần của dầu. Trong rong, tảo chưng cất → cũng lấy được thành phần của dầu Bởi vì trong khi phân tích hữu cơ thì thấy có rất nhiều thành phần Hydrocacbon và cả N, O, S. Trong động, thực vật có hầu hết các nguyên tố kim loại trong bảng hệ thống tuần hoàn (tỉ lệ khác nhau, tuỳ theo cấu trúc của các loài động thực vật) Thế kỷ 19, các nhà bác học nghiên cứu bùn ở cửa sông, bùn sú vẹt thì ngoài sát động thực vật còn phát hiện ra một số lượng lớn vi khuẩn → vừa phân huỷ, phân loại vật liệu hữu cơ ra nhiều thành phần khác nhau, bản thân vi khuẩn cũng cấu tạo từ vật chất hữu cơ chứa C, H,… Khi lấy bùn chưng cất ở 15-20oC trở lên thì cũng thu được tất cả các sản phẩm của dầu mỏ Brubkin lấy đá sét ở các lớp trầm tích khác nhau (sét kết) đem chưng cất từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao cũng nhận được các sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp.

Họ cũng tính được lượng H, C có trong hợp chất chứa trong trầm tích, thấy được sự tương quan thú vị là nếu có nhiều vật liệu hữu cơ thì sản phẩm của dầu càng nhiều lên. Thuyết sinh vật học Đa số các nhà địa chất coi dầu lửa giống như than và khí tự nhiên là sản phẩm của sự nén và nóng lên của các vật liệu hữu cơ trong các thời kỳ địa chất. Theo lý thuyết này, nó được tạo thành từ các vật liệu còn sót lại sau quá trình phân rã xác các động vật và tảo biển nhỏ thời tiền sử (các cây cối trên mặt đất thường có khuynh hướng hình thành than). Qua hàng thiên niên kỷ vật chất hữu cơ này trộn với bùn, và bị chôn sâu dưới các lớp trầm tích dày.

Kết quả làm tăng nhiệt và áp suất khiến cho những thành phần này bị biến hoá, đầu tiên thành một loại vật liệu kiểu sáp được gọi là kerogen, và sau đó thành một hydrocarbons khí và lỏng trong một quá trình được gọi là catagenesis. Bởi vì hydrocarbons có mật độ nhỏ hơn đá xung quanh, chúng xâm nhập lên phía trên thông qua các lớp đá ngay sát đó cho tới khi chúng bị rơi vào bẫy bên dưới những tảng đá không thể ngấm qua, bên trong những lỗ xốp đá gọi là bể chứa. Sự tập trung hydrocarbons bên trong một bẫy hình thành nên một giếng dầu, từ đó dầu lỏng có thể được khai thác bằng cách khoan và bơm. Thuyết vô cơ Chương 2: Nguồn gốc dầu và khí HC tự nhiên Trang 21 Nhà bác học Đức A.Gumbold lần đầu tiên đã đưa ra ý tưởng về nguồn gốc vô cơ (dưới sâu) của dầu.

Sau đó, Menđêlêêp (1877) đã đưa ra giả thuyết cacbid về nguồn gốc đầu. Dựa vào kết quả những nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, Menđêlêép đã đi đến kết luận vế khả năng thành tạo hyđrocacbon dầu mỏ trong điều kiện tự nhiên bằng con đường tác dụng hơi nước lên cacbid kim loại nặng.