Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Trong công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí tại thềm lục địa Việt Nam, đá móng nứt nẻ granitoid đóng vai trò là tầng chứa có giá trị công nghiệp đặc biệt quan trọng. Bể Cửu Long là khu vực tập trung nhiều mỏ dầu khí lớn được phát hiện trong đá móng như Bạch Hổ, Rồng, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Sư Tử Nâu, Cá Ngừ Vàng, Rạng Đông, Phương Đông, Hải Sư Đen, Diamond, Ruby, Hổ Xám South, Thăng Long, Đông Đô, Đồi Mồi, Kình Ngư Trắng, Kình Ngư Trắng Nam, Kình Ngư Vàng Nam.

Tuy nhiên, tiềm năng dầu khí còn lại ở bể Cửu Long phân bố trong các mỏ có quy mô nhỏ hơn với hệ thống nứt nẻ phức tạp. Thực tế thăm dò thẩm lượng và khai thác tại các cấu tạo như Rạng Đông, Phương Đông, Cá Ngừ Vàng, Azurite, Hổ Xám và Hải Sư Đen cho thấy nhiều rủi ro; trong đó nguyên nhân nổi bật là giếng khoan không gặp được các đới nứt nẻ phát triển tốt, gây thiệt hại kinh tế. Do đó, việc nghiên cứu dự đoán hệ thống nứt nẻ và xây dựng mô hình phân bố độ rỗng nứt nẻ trong đá móng là yêu cầu cấp thiết nhằm định hướng vị trí giếng khoan và tối ưu hóa hiệu quả khai thác.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

  • Mục tiêu chính: Nghiên cứu đặc tính nứt nẻ của đá móng dựa trên tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan và tài liệu địa chấn; từ đó lựa chọn phương pháp và tiến hành xây dựng mô hình độ rỗng trong đá móng nứt nẻ của mỏ Hải Sư Đen – bể Cửu Long.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Tìm hiểu tính chất của nứt nẻ trong đá móng granitoid, cơ chế hình thành và ảnh hưởng của chúng lên tài liệu địa vật lý giếng khoan và địa chấn.
    2. Tổng hợp tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan, địa chấn và quan sát thực địa để làm sáng tỏ sự tồn tại của hệ thống nứt nẻ chứa dầu khí trong đá móng granitoid mỏ Hải Sư Đen.
    3. Nghiên cứu áp dụng các phương pháp mô hình hóa nhằm tổ hợp và lựa chọn các thuộc tính địa chấn với kết quả phân tích tổng hợp tài liệu địa vật lý giếng khoan, đo kiểm tra khai thác (PLT), để xây dựng mô hình độ rỗng chứa dầu khí trong đá móng granitoid trong khu vực nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Tầng đá móng granitoid nứt nẻ chứa dầu khí.
  • Không gian nghiên cứu: Khu vực mỏ Hải Sư Đen thuộc Lô 15-2/01, nằm ở sườn Tây Bắc của bể Cửu Long, diện tích cấu tạo móng khoảng 64,7 km².
  • Cơ sở tài liệu: Tài liệu địa chất bể Cửu Long; tài liệu địa chấn 3D xử lý bằng phương pháp CBM (Controlled Beam Migration) và APSDM (Anisotropy Pre-stack Depth Migration) năm 2009; tài liệu địa vật lý giếng khoan, đo PLT và thử vỉa của 07 giếng khoan: HSD-1X, HSD-2X/ST, HSD-3X, HSD-4X, HSD-5XP, VD-1X, VD-2X; cùng các tài liệu địa chất - kiến tạo khu vực Lô 15-2/01.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử tìm kiếm thăm dò và các công trình tiền đề

Lịch sử hoạt động tìm kiếm thăm dò dầu khí tại bể Cửu Long được tổng hợp qua 4 giai đoạn chính:

  1. Giai đoạn trước năm 1975: Bắt đầu từ các khảo sát địa vật lý từ hàng không của US Navy Oceanographic Office (1967), địa chấn 2D của Ray Geophysical Mandrel (1969, 1970) và mở thầu các lô 09, 15, 16 (1973-1974). Năm 1974, Mobil khoan giếng tìm kiếm BH-1X tại cấu tạo Bạch Hổ và thử vỉa đạt dòng dầu công nghiệp 342 m³/ngày ở cát kết Miocene dưới tại chiều sâu 2.819 m.
  2. Giai đoạn 1975-1980: Công ty CGG (Pháp) khảo sát 1.210,9 km địa chấn 2D (1976), Geco khảo sát trên các lô 09, 10, 16, 19, 20, 21 và lô 15. Deminex khoan 4 giếng tìm kiếm (15-A-1X Trà Tân, 15-B-1X Sông Ba, 15-C-1X Cửu Long, 15-G-1X Đồng Nai), ghi nhận biểu hiện dầu khí trong cát kết Miocene sớm và Oligocene.
  3. Giai đoạn 1980-1988: Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro tiến hành khảo sát với các tàu POISK (1980), Iskatel (1981), Gamburtsev (1983-1984); khoan thăm dò các cấu tạo Bạch Hổ, Rồng, Tam Đảo (R-1X, BH-3X, BH-4X, BH-5X, TĐ-1X). Năm 1986 khai thác tấn dầu đầu tiên từ trầm tích và tháng 9 năm 1988 phát hiện dòng dầu công nghiệp trong đá móng nứt nẻ mỏ Bạch Hổ.
  4. Giai đoạn từ năm 1988 đến nay: Ký kết hàng loạt hợp đồng phân chia sản phẩm (PSC); khảo sát địa chấn 3D rộng khắp kết hợp công nghệ di chuyển trước cộng trong miền thời gian (PreSTM) và miền độ sâu (PreSDM); phát hiện và khai thác nhiều mỏ dầu trong móng. Tính đến cuối năm 2010, toàn bể Cửu Long đã phân chia 18 lô hợp đồng, thi công hơn 500 giếng khoan, phát hiện 18 mỏ (11 mỏ đưa vào khai thác) với tổng sản lượng cộng dồn đạt 344,8 triệu m³ dầu quy đổi (khoảng 280 triệu tấn dầu quy đổi).

Tại Lô 15-2/01 và cấu tạo Hải Sư Đen:

  • Năm 1994, JVPC thu nổ 492 km địa chấn 2D và khoan giếng VD-1X (chiều sâu đáy giếng TD 3.410 m).
  • Năm 1999, JVPC thu nổ 192 km² địa chấn 3D và khoan giếng VD-2X (TD 4.000 m). Hai giếng này có biểu hiện dầu khí trong móng nhưng chưa đạt dòng thương mại.
  • Sau khi thành lập năm 2005, Thăng Long JOC (TLJOC) đã khoan thành công giếng HSD-1X (tháng 9/2007) trên Khối B, kết quả thử vỉa DST#1 và DST#2 đạt dòng cực đại lên đến 21.660 thùng/ngày.
  • Các giếng tiếp theo: HSD-2X/2XST (tháng 8/2009, Khối D/C, lưu lượng 700 thùng/ngày), HSD-3X (Khối E, lưu lượng tự nhiên 200-400 thùng/ngày), HSD-4X (tháng 6/2009, Khối A, lưu lượng DST 1.500 thùng/ngày), HSD-5XP (tháng 2/2010, lưu lượng thử vỉa 1.350 thùng/ngày).
Giếng khoan Thời gian khoan Đơn vị điều hành Vị trí khối Kết quả thử vỉa trong móng
VD-1X 1994 JVPC Hải Sư Đen Biểu hiện dầu khí, không đạt dòng thương mại (TD: 3.410 m)
VD-2X 1999 JVPC Hải Sư Đen Biểu hiện dầu khí, không đạt dòng thương mại (TD: 4.000 m)
HSD-1X 09/2007 Thăng Long JOC Khối B Dòng cực đại đạt 21.660 thùng/ngày đêm (DST#1 & DST#2)
HSD-2XST 08/2009 Thăng Long JOC Khối D / Khối C Dòng đạt 700 thùng/ngày đêm
HSD-3X 2009 Thăng Long JOC Khối E Dòng tự nhiên đạt 200 - 400 thùng/ngày đêm
HSD-4X 06/2009 Thăng Long JOC Khối A Dòng tự nhiên đạt 1.500 thùng/ngày đêm (DST)
HSD-5XP 02/2010 Thăng Long JOC Thẩm lượng Dòng đạt 1.350 thùng/ngày đêm

Khoảng trống nghiên cứu luận án giải quyết

Các công trình trước đây tại bể Cửu Long chủ yếu tiếp cận nghiên cứu móng nứt nẻ thông qua mô hình thống kê giếng khoan đơn lẻ hoặc sử dụng các thuộc tính địa chấn độc lập mà chưa tích hợp định lượng đa biến. Khoảng trống mà luận án tập trung giải quyết là: Xây dựng quy trình tích hợp đồng thời tài liệu địa vật lý giếng khoan chi tiết (FMI, PLT, đường cong carota) với khối thuộc tính địa chấn 3D (CBM, APSDM) thông qua công cụ mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và địa thống kê Co-Kriging, từ đó thiết lập mô hình độ rỗng nứt nẻ 3D phản ánh không gian rỗng chứa thực tế của mỏ Hải Sư Đen.


Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình kiến tạo nứt nẻ

  • Cơ chế biến dạng và trường ứng suất: Luận án áp dụng mô hình elipxoit biến dạng để phân loại khe nứt với 3 trục ứng suất chính $\sigma_1 > \sigma_2 > \sigma_3$. Mối quan hệ giữa trường ứng suất, các loại đứt gãy (thuận, nghịch, trượt bằng) và các khe nứt sinh kèm chi phối sự mở rộng hay khép kín của mạng lưới nứt nẻ. Các đới mạch hạt mịn (gouge) xuất hiện trên mặt đứt gãy đóng vai trò như nêm chắn, ngăn sự dịch chuyển của chất lưu.
  • Thạch học móng granitoid: Đá móng khu vực là khối magma xâm nhập đa khoáng thuộc các phức hệ Định Quán, Cà Ná (Ankroet), Đèo Cả (tuổi Mesozoic muộn), thành phần gồm granodiorite, monzogranite, granite, xen kẹt các đai mạch aplite và phun trào andesite, rhyolite. Thành phần khoáng vật chính gồm thạch anh, feldspar, plagioclase và mica.

Phương pháp nghiên cứu

  1. Phương pháp phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan (ĐVLGK):
    • Sử dụng tổ hợp đường cong carota: Điện trở suất (LLD, LLS, DLL, Rt, Rw), Gamma tự nhiên và phổ gamma (GR, NGS), mật độ (RHOB), nơtron (CNL, NPHI), thời gian truyền sóng siêu âm (DT), đường kính giếng (CALI).
    • Minh giải hình ảnh thành giếng khoan FMI (Fullbore Formation MicroImager) nhằm xác định vị trí, mật độ, hướng dốc và góc dốc của các hệ thống khe nứt mở/kín.
    • Sử dụng tài liệu đo kiểm tra khai thác PLT (Production Logging Tool) và thử vỉa DST để xác định các khoảng sinh dòng, kiểm chứng khoảng nứt nẻ hiệu dụng.
  2. Phương pháp phân tích thuộc tính địa chấn 3D:
    • Xử lý và trích xuất khối thuộc tính địa chấn từ khối địa chấn 3D CBM/APSDM (2009): Trở sóng tương đối (Relative Acoustic Impedance - Relative AI), biên ngoài (Envelope), biến dị (Variance), độ ngọt ngào (Sweetness), cường độ phản xạ (Reflection Intensity), cosin của pha (Cosine of Phase), độ lớn gradient (Gradient Magnitude), biên độ trung bình bình phương (RMS Amplitude), và thuật toán dò đứt gãy tự động (Ant-tracking).
    • Phân tích ma trận địa chấn phức theo mô hình của Taner et al. (1979) để xác định cường độ phản xạ tức thời và tần số tức thời.
  3. Phương pháp mô hình hóa toán học và không gian:
    • Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo (ANN): Mạng truyền thẳng nhiều lớp (Multi-Layer Feedforward Neural Network - MLFN) và mạng nơ-ron xác suất (Probabilistic Neural Network - PNN), sử dụng hàm kích hoạt sigmoid để thiết lập quan hệ phi tuyến giữa các thuộc tính địa chấn và giá trị độ rỗng nứt nẻ xác định từ giếng khoan.
    • Phương pháp địa thống kê Co-Kriging: Tích hợp biến chính là độ rỗng từ giếng khoan với biến phụ là các thuộc tính địa chấn tương quan cao nhằm ngoại suy và nội suy trường độ rỗng 3D.
    • Phần mềm tích hợp: Sử dụng nền tảng phần mềm Petrel để quản lý cơ sở dữ liệu, tổ hợp thuộc tính và chạy thuật toán Co-Kriging.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1 – Đặc điểm địa chất - địa vật lý vùng nghiên cứu trong khung cấu trúc bể Cửu Long

Chương này trình bày bối cảnh địa lý, cấu trúc địa chất, lịch sử tiến hóa và các pha biến dạng kiến tạo của bể Cửu Long và cấu tạo Hải Sư Đen:

  • Khung cấu trúc bể Cửu Long: Bể Cửu Long là bể trầm tích Kainozoi kiểu tách giãn (rift), giới hạn trong tọa độ 9° - 11° vĩ độ Bắc và 106°30' - 109° kinh độ Đông; tiếp giáp đất liền về phía Tây Bắc, ngăn cách với bể Nam Côn Sơn bởi đới nâng Côn Sơn ở phía Đông Nam, phía Tây Nam là đới nâng Khorat - Natuna, phía Đông Bắc là đới cắt trượt Tuy Hòa ngăn cách với bể Phú Khánh.
  • Phân chia cấu trúc: Bể Cửu Long (đơn vị bậc I) được chia thành 5 đơn vị cấu trúc bậc II: 1) Trũng phân dị Bạc Liêu, 2) Trũng phân dị Cà Cối, 3) Đới nâng Cửu Long, 4) Đới nâng Phú Quý, 5) Trũng chính bể Cửu Long. Trong đó, Trũng chính được chia thành 8 đơn vị cấu trúc bậc III: Đới sườn nghiêng Tây Bắc, Đới nâng Tây Bắc (chứa cấu tạo Hải Sư Đen), Trũng Trung tâm, Đới nâng Trung tâm, Trũng phía Đông Bạch Hổ, Đới sườn nghiêng Đông Nam, Đới phân dị Đông Bắc và Đới phân dị Tây Nam.
  • Tiến hóa địa chất và các tập trầm tích: Trải qua 3 thời kỳ lớn:
    1. Thời kỳ trước tạo rift (Pre-rift): Hình thành móng kết tinh Mesozoic gồm đá magma xâm nhập (phức hệ Định Quán, Ankroet, Đèo Cả) và trầm tích biến chất.
    2. Thời kỳ đồng tạo rift (Syn-rift, Paleogene - đầu Neogene): Hình thành các tập F, E (Eocene - Oligocene sớm, môi trường hồ sâu lắng đọng sét dày), tập D (sét đầm hồ), tập C (cát - sét sông hồ delta) và tập B1. Bề dày trầm tích Eocene - Oligocene trong trũng chính đạt đến 5.000 m.
    3. Thời kỳ sau tạo rift (Post-rift, Neogene - hiện nay): Lắng đọng các tập B2, B3 (Miocene sớm tạo tầng chắn sét Rotalite khu vực) và tập A (Pliocene - Đệ Tứ).
  • Các pha biến dạng kiến tạo: Toàn bể trải qua 4 giai đoạn biến dạng (D1: Jura sớm - giữa; D2: Jura muộn - Creta; D3: Paleogene - Neogene sớm gồm 6 pha từ D3.1 đến D3.6; D4: Neogene - hiện nay). Tại Hải Sư Đen, pha biến dạng D3 đóng vai trò chủ đạo, riêng pha D3.4 ghi nhận sự xoay trục nén ép cục bộ từ hướng Tây Bắc - Đông Nam sang hướng kinh tuyến (Bắc - Nam), tạo nên mạng lưới đứt gãy thuận, nghịch, trượt bằng và khe nứt phức tạp.
Khung phân chia cấu trúc bậc II và bậc III tại Trũng chính bể Cửu Long:
Bể Cửu Long (Bậc I)

Chương 2 – Phương pháp mô hình hóa độ rỗng nứt nẻ trong đá móng mỏ Hải Sư Đen

Chương 2 thiết lập cơ sở phương pháp luận, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng nứt nẻ và quy trình công nghệ xây dựng mô hình:

  • Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chứa: Thạch học đá móng (độ giòn, thành phần khoáng vật), lịch sử hoạt động kiến tạo (mật độ đứt gãy, trường ứng suất), mức độ phong hóa và biến đổi nhiệt dịch (tạo khoáng thứ sinh lấp nhét hoặc hòa tan mở rộng khe nứt). Giếng HSD-3X cho thấy từ nóc móng đến 4.200 m gặp granodiorite, từ 4.200 m trở xuống chuyển sang monzogranite.
  • Cơ chế hình thành khe nứt: Gồm khe nứt nguyên sinh do co ngót nguội lạnh khối magma và khe nứt thứ sinh do tác động kiến tạo (đứt gãy Đông Bắc - Tây Nam, Tây Bắc - Đông Nam, á vĩ tuyến).
  • Quy trình mô hình hóa tích hợp:
    1. Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu địa chấn 3D (CBM/APSDM) và địa vật lý của 7 giếng khoan (HSD-1X, HSD-2X, HSD-3X, HSD-4X, HSD-5XP, VD-1X, VD-2X).
    2. Minh giải định lượng độ rỗng nứt nẻ dọc theo thân giếng khoan từ tài liệu carota, FMI và đối soát với kết quả thử vỉa DST/PLT.
    3. Trích xuất, phân tích và lựa chọn các khối thuộc tính địa chấn 3D nhạy cảm với đới nứt nẻ.
    4. Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo (ANN: MLFN, PNN) để thiết lập quan hệ giữa thuộc tính địa chấn và độ rỗng giếng khoan.
    5. Sử dụng thuật toán địa thống kê Co-Kriging trong phần mềm Petrel để lan truyền độ rỗng vào không gian 3D của toàn bộ khối móng mỏ Hải Sư Đen.

Chương 3 – Đặc điểm nứt nẻ trong đá móng granitoid mỏ Hải Sư Đen theo tài liệu địa vật lý

Chương 3 trình bày các kết quả phân tích định lượng đặc điểm nứt nẻ từ hai nguồn dữ liệu địa vật lý:

  • Đặc điểm theo tài liệu ĐVLGK:
    • Hình ảnh FMI cho phép nhận diện chi tiết các đới nứt nẻ, xác định mật độ nứt nẻ cao (FMI intensity), hướng dốc và góc dốc của hệ thống khe nứt.
    • Phân tích đồ thị quan hệ $V_p/V_s$ theo độ sâu và mối quan hệ giữa độ rỗng với trở sóng âm (Acoustic Impedance - AI) tại các giếng khoan mỏ Hải Sư Đen.
    • Phân biệt rõ đặc trưng đường cong địa vật lý giữa đá khối nguyên vẹn (granite, granodiorite), đá mạch xâm nhập nông (aplite) và các đới nứt nẻ chứa chất lưu.
  • Đặc điểm theo tài liệu địa chấn 3D và đối sánh thuộc tính:
    • Xác định độ rộng của đới nứt nẻ có thể quan sát được trên tài liệu địa chấn tại mỏ Hải Sư Đen đạt khoảng 14 m.
    • Đánh giá chi tiết sự tương quan giữa đường cong độ rỗng minh giải từ giếng khoan (thể hiện bằng đường màu đỏ) với các khối thuộc tính địa chấn dọc theo các mặt cắt qua giếng HSD-5XP, HSD-1X, HSD-4X, HSD-2X, HSD-3X.
Thuộc tính địa chấn 3D Ý nghĩa và đặc trưng phản ánh đới nứt nẻ trong móng
Relative Acoustic Impedance (Relative AI) Phản ánh biến đổi trở sóng âm tương đối; giá trị AI giảm cục bộ tương ứng với các đới nứt nẻ phát triển và độ rỗng tăng cao.
Envelope (Biên ngoài) Phản ánh năng lượng phản xạ tổng thể; biên độ giảm thấp tại các đới đá bị nứt nẻ và dập vỡ mạnh.
Variance (Biến dị) Đo lường mức độ bất liên tục của tín hiệu địa chấn; làm nổi bật các mặt đứt gãy và ranh giới đới nứt nẻ trên mặt cắt và bản đồ nóc móng.
Sweetness Tổ hợp giữa biên độ tức thời và tần số tức thời; phân lập các khoảng chứa có độ rỗng nứt nẻ phát triển.
Reflection Intensity Cường độ phản xạ địa chấn; ghi nhận sự suy giảm năng lượng sóng khi đi qua tầng móng nứt nẻ chứa lưu năng.
Cosine of Phase Thể hiện tính liên tục của pha sóng địa chấn, hỗ trợ nhận diện các dị thường pha tại đới phá hủy kiến tạo.
Gradient Magnitude Độ lớn gradient biên độ; làm rõ ranh giới chuyển tiếp giữa khối đá nguyên khối và khối đá nứt nẻ.
RMS Amplitude Biên độ trung bình bình phương; tương quan nghịch với mức độ nứt nẻ và độ rỗng của môi trường móng.
Ant-tracking Thuật toán bám bắt tự động các mặt bất liên tục; khoanh định chi tiết mạng lưới đứt gãy và khe nứt quy mô nhỏ.

Chương 4 – Mô hình độ rỗng nứt nẻ và đánh giá đặc điểm nứt nẻ trong móng mỏ Hải Sư Đen

Chương này trình bày kết quả xây dựng mô hình không gian 3D, kiểm chứng độ chính xác và phân vùng đặc điểm nứt nẻ mỏ Hải Sư Đen:

  • Xây dựng mô hình Co-Kriging: Áp dụng phương pháp Co-Kriging trên nền tảng các thuộc tính địa chấn tối ưu và dữ liệu độ rỗng giếng khoan, tạo lập lưới mô hình độ rỗng nứt nẻ 3D chi tiết cho toàn bộ móng mỏ Hải Sư Đen.
  • Kiểm chứng và đối soát mô hình:
    • So sánh kết quả độ rỗng từ mô hình ANN và Co-Kriging với dữ liệu độ rỗng thực tế tại các giếng khoan HSD-1X, HSD-2X, HSD-4X, HSD-5XP, VD-2X.
    • Các mặt cắt dọc qua các giếng khoan (HSD-4X, VD-1X, VD-2X, HSD-2X, HSD-3X, HSD-1X, HSD-5XP) đều thể hiện sự trùng khớp cao giữa giá trị độ rỗng mô hình và độ rỗng tính từ carota giếng khoan.
    • Bảng so sánh hệ số tương quan ($R$) giữa độ rỗng từ mô hình và độ rỗng giếng khoan tại các giếng mù/giếng kiểm chứng (VD-2X, HSD-5XP) đạt độ tin cậy thống kê cao.
  • Phân vùng đặc điểm nứt nẻ mỏ Hải Sư Đen: Toàn bộ cấu tạo móng mỏ Hải Sư Đen được phân chia thành 06 phân vùng nứt nẻ riêng biệt dựa trên mô hình 3D và tài liệu FMI:
    • Phân vùng 1: Hệ thống khe nứt chủ yếu phân bố theo phương Tây Bắc – Đông Nam (minh giải trên giếng HSD-4X).
    • Phân vùng 2: Hệ thống khe nứt chủ yếu phân bố theo phương Đông – Tây (minh giải trên các giếng HSD-1X và HSD-5XP).
    • Phân vùng 3: Nằm ở khu vực trung tâm liên kết giữa các khối nâng, độ rỗng nứt nẻ phát triển trung bình đến khá (khảo sát qua giếng HSD-1X và VD-2X).
    • Phân vùng 4: Đặc trưng bởi độ rỗng kém, hệ thống nứt nẻ thưa thớt, rải rác, mức độ chứa chất lưu thấp.
    • Phân vùng 5 và Phân vùng 6: Các đới nứt nẻ cục bộ liên quan đến các đứt gãy biên và đới chuyển tiếp cấu trúc (kiểm chứng trên giếng HSD-2X).

Kết quả và những đóng góp mới

Các luận điểm bảo vệ

  • Luận điểm 1: Đá móng ở mỏ Hải Sư Đen là khối đá magma đa khoáng, bị xuyên cắt bởi các đai mạch phun trào, tồn tại các đới nứt nẻ rất phức tạp. Các đới nứt nẻ trong móng có những đặc điểm riêng biệt thể hiện qua tài liệu địa vật lý giếng khoan và các thuộc tính địa chấn. Với tài liệu địa chấn thu được từ công nghệ thu nổ và xử lý hiện đại, lựa chọn các thuộc tính địa chấn cần thiết để tích hợp với tài liệu địa vật lý giếng khoan, cho phép phát hiện, khoanh định các đới nứt nẻ trong đá móng granitoid và dự đoán các đặc điểm của chúng như phương phát triển và hướng cắm.
  • Luận điểm 2: Phép kết hợp giữa phương pháp mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và phương pháp địa thống kê (Co-Kriging) cùng khả năng tổ hợp có trọng số các thuộc tính địa chấn, kết quả minh giải tài liệu địa vật lý giếng khoan và các thông tin địa chất – kiến tạo trong vùng nghiên cứu đã cho phép xây dựng mô hình độ rỗng nứt nẻ trong đá móng granitoid mỏ Hải Sư Đen với độ chính xác và độ tin cậy cao.

Những đóng góp mới của luận án

  1. Lần đầu tiên mô hình độ rỗng nứt nẻ trong móng granitoid mỏ Hải Sư Đen được xây dựng thành công bằng phương pháp mạng nơ-ron nhân tạo kết hợp phương pháp địa thống kê Co-Kriging. Mô hình có sự phù hợp cao với kết quả khoan thực tế, tài liệu minh giải địa vật lý giếng khoan và dữ liệu thử vỉa DST/PLT.
  2. Khẳng định khả năng và vai trò của việc kết hợp các thuộc tính địa chấn 3D (Relative AI, Envelope, Variance, Sweetness, Ant-tracking...) với tài liệu địa vật lý giếng khoan phân giải cao (FMI) trong nghiên cứu cấu trúc nứt nẻ móng granitoid.
  3. Phân chia chi tiết 06 phân vùng nứt nẻ tại mỏ Hải Sư Đen, làm rõ phương phát triển ưu thế của hệ thống khe nứt tại từng khối (phương Tây Bắc - Đông Nam ở Phân vùng 1, phương Đông - Tây ở Phân vùng 2, và đới nứt nẻ nghèo ở Phân vùng 4).

Kiến nghị và giải pháp ứng dụng

  • Sử dụng mô hình độ rỗng nứt nẻ 3D đã thiết lập để định hướng quỹ đạo các giếng khoan khai thác tiếp theo tại mỏ Hải Sư Đen, tập trung vào các khối có độ rỗng nứt nẻ cao (Khối B, Khối A) và tránh các đới nứt nẻ kém (Phân vùng 4).
  • Nhân rộng quy trình tích hợp ANN và Co-Kriging cho các mỏ dầu khí có tầng chứa đá móng granitoid nứt nẻ tương tự trong toàn bể Cửu Long.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Luận án giới hạn phạm vi nghiên cứu tại mỏ Hải Sư Đen (Lô 15-2/01) với cơ sở dữ liệu gồm 07 giếng khoan. Quy trình phụ thuộc chặt chẽ vào chất lượng xử lý địa chấn 3D (yêu cầu thuật toán di chuyển sâu trước cộng APSDM/CBM) và sự đầy đủ của tài liệu carota hình ảnh FMI.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    1. Áp dụng mở rộng quy trình tích hợp thuộc tính địa chấn và địa thống kê Co-Kriging cho các cấu tạo lân cận và các khối móng phức tạp khác tại bể Cửu Long.
    2. Tích hợp thêm các dữ liệu động thái khai thác dài hạn và mô phỏng số vỉa chứa (reservoir simulation) để hiệu chỉnh mô hình độ rỗng và độ thấm nứt nẻ theo thời gian.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên chuyên ngành Địa vật lý, Địa chất Dầu khí: Luận án cung cấp khung phương pháp luận chi tiết về việc ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo (MLFN, PNN) và địa thống kê (Co-Kriging) trong xử lý dữ liệu địa vật lý phi tuyến; là tài liệu tham khảo giá trị về phân tích đặc trưng đường cong carota và thuộc tính địa chấn phức trong môi trường móng kết tinh.
  • Đối với các kỹ sư và chuyên gia tại các công ty dầu khí (PVEP, các JOC): Chương 3 và Chương 4 cung cấp quy trình công nghệ trực tiếp để lựa chọn thuộc tính địa chấn 3D, minh giải FMI và xây dựng mô hình nứt nẻ 3D trong phần mềm Petrel, phục vụ trực tiếp cho công tác thiết kế giếng khoan và quản lý vỉa móng nứt nẻ.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp toán học và công cụ chính nào được luận án sử dụng để xây dựng mô hình độ rỗng nứt nẻ?

Luận án sử dụng phương pháp kết hợp giữa Mạng nơ-ron nhân tạo (ANN, bao gồm mạng nơ-ron truyền thẳng nhiều lớp MLFN, mạng nơ-ron xác suất PNN với hàm kích hoạt sigmoid) và phương pháp Địa thống kê Co-Kriging trên nền tảng phần mềm chuyên dụng Petrel.

2. Khối lượng dữ liệu địa chấn và số lượng giếng khoan cụ thể được sử dụng trong luận án là bao nhiêu?

Luận án sử dụng khối dữ liệu địa chấn 3D xử lý bằng CBM và APSDM thu nổ năm 2009 cùng tài liệu địa vật lý giếng khoan, đo kiểm tra khai thác (PLT) và thử vỉa (DST) của 07 giếng khoan: HSD-1X, HSD-2X/ST, HSD-3X, HSD-4X, HSD-5XP, VD-1X và VD-2X tại Lô 15-2/01.

3. Hai luận điểm khoa học chính được tác giả bảo vệ trong luận án là gì?

  • Luận điểm 1 khẳng định đá móng Hải Sư Đen là khối magma đa khoáng có hệ thống nứt nẻ phức tạp; việc tích hợp thuộc tính địa chấn hiện đại với tài liệu ĐVLGK cho phép khoanh định đới nứt nẻ và dự đoán phương phát triển, hướng cắm của chúng.
  • Luận điểm 2 khẳng định phép kết hợp giữa mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và địa thống kê (Co-Kriging) cùng tổ hợp có trọng số các thuộc tính địa chấn và dữ liệu giếng khoan cho phép xây dựng mô hình độ rỗng nứt nẻ 3D đạt độ chính xác và tin cậy cao.

4. Các thuộc tính địa chấn 3D tiêu biểu nào đã được lựa chọn và đối sánh với tài liệu giếng khoan?

Luận án đã phân tích và đối sánh các thuộc tính: Trở sóng âm tương đối (Relative Acoustic Impedance), Biên ngoài (Envelope), Biến dị (Variance), Độ ngọt ngào (Sweetness), Cường độ phản xạ (Reflection Intensity), Cosin của pha (Cosine of Phase), Độ lớn gradient (Gradient Magnitude), Biên độ trung bình bình phương (RMS Amplitude) và thuật toán Ant-tracking.

5. Kết quả phân vùng nứt nẻ tại mỏ Hải Sư Đen cho thấy đặc điểm phân bố khe nứt ở các phân vùng chính như thế nào?

Cấu tạo móng được chia thành 06 phân vùng: Phân vùng 1 có hệ thống khe nứt chủ đạo theo phương Tây Bắc – Đông Nam; Phân vùng 2 có hệ thống khe nứt chủ đạo theo phương Đông – Tây; Phân vùng 3 có mức độ nứt nẻ trung bình đến khá; trong khi Phân vùng 4 có độ rỗng kém và khe nứt thưa thớt, rải rác.


Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Anh Đức đã giải quyết bài toán dự đoán và mô hình hóa không gian độ rỗng nứt nẻ trong đá móng granitoid tại mỏ Hải Sư Đen, bể Cửu Long. Bằng việc kết hợp giữa mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) và thuật toán địa thống kê Co-Kriging, công trình đã tích hợp thành công tài liệu địa vật lý giếng khoan (FMI, carota) với các thuộc tính địa chấn 3D phân giải cao (CBM, APSDM). Kết quả xây dựng mô hình 3D và phân chia 06 phân vùng nứt nẻ phản ánh chính xác cấu trúc vỉa chứa thực tế, cung cấp cơ sở khoa học và công cụ kỹ thuật phục vụ trực tiếp cho công tác thăm dò, thẩm lượng và tối ưu hóa vị trí giếng khoan khai thác dầu khí trong đá móng.