Luận văn thạc sĩ địa chất dầu khí ứng dụng xây dựng mô hình mô phỏng cho vỉa đá vôi mỏ x bề nam côn sơn nhằm tối ưu thiết kế khai thác

Luận văn thạc sĩ trình bày ứng dụng mô hình mô phỏng địa chất dầu khí cho vỉa đá vôi mỏ X bể Nam Côn Sơn, mang lại cái nhìn sâu sắc về tiềm năng khai thác.

• Tác giả: Lê Quang Vũ
• Người hướng dẫn: PGS.TSKH Hoàng Đình Tiến
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật địa chất dầu khí ứng dụng
• Đề tài: Xây dựng mô hình mô phỏng cho vỉa đá vôi mỏ X, bể Nam Côn Sơn, nhằm tối ưu thiết kế khai thác
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Luận Văn Thạc Sĩ

Luận Văn Thạc Sĩ với chủ đề 'Ứng Dụng Mô Hình Mô Phỏng Địa Chất Dầu Khí Cho Vỉa Đá Vôi Mỏ X Bể Nam Côn Sơn' được thực hiện bởi Lê Quang Vũ tại Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh. Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng mô hình mô phỏng địa chất để tối ưu hóa thiết kế khai thác dầu khí từ vỉa đá vôi tại Mỏ X thuộc Bể Nam Côn Sơn. Mục tiêu chính là cải thiện hiệu quả khai thác và quản lý mỏ thông qua việc sử dụng các kỹ thuật mô phỏng tiên tiến.

1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ

Mục tiêu của Luận Văn Thạc Sĩ là xây dựng mô hình mô phỏng cho vỉa đá vôi nhằm tối ưu hóa thiết kế khai thác. Nhiệm vụ bao gồm tổng hợp và phân tích các thông số vỉa, mô phỏng và chính xác hóa mô hình khai thác, đồng thời lựa chọn phương án thiết kế tối ưu. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ quy trình xây dựng mô hình mà còn cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho các dự án khai thác dầu khí trong tương lai.

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Mô hình mô phỏng trong nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học lớn, tích hợp các dữ liệu địa chất và phương pháp xử lý số liệu tiên tiến. Về mặt thực tiễn, mô hình này là cơ sở quan trọng để quyết định hiệu quả khai thác dầu khí, đặc biệt là trong các vỉa đá vôi phức tạp. Nghiên cứu cũng có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các dự án tương tự.

II. Phương pháp nghiên cứu và tài liệu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân tích địa chất và kỹ thuật mô phỏng để xây dựng mô hình khai thác. Các phương pháp bao gồm minh giải địa vật lý, phân tích tính chất đá chứa và chất lưu, cùng với việc áp dụng các định luật cơ bản trong kỹ thuật dầu khí như định luật Darcy và phương trình dòng chảy. Tài liệu nghiên cứu được thu thập từ Tổng Công Ty Thăm Dò Khai Thác Dầu Khí Việt Nam (PVEP), bao gồm dữ liệu địa chấn, giếng khoan và kết quả phân tích từ phòng thí nghiệm.

2.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng các phương pháp phân tích địa chất và kỹ thuật mô phỏng để đánh giá khả năng phân bố và thuộc tính thấm chứa của vỉa đá vôi. Các phương pháp này bao gồm minh giải địa vật lý, phân tích tính chất đá chứa và chất lưu, cùng với việc áp dụng các định luật cơ bản trong kỹ thuật dầu khí như định luật Darcy và phương trình dòng chảy.

2.2. Tài liệu nghiên cứu

Tài liệu nghiên cứu được thu thập từ Tổng Công Ty Thăm Dò Khai Thác Dầu Khí Việt Nam (PVEP), bao gồm dữ liệu địa chấn, giếng khoan và kết quả phân tích từ phòng thí nghiệm. Các tài liệu này cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng để xây dựng mô hình mô phỏng và đánh giá hiệu quả khai thác.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng cho vỉa đá vôi tại Mỏ X, giúp tối ưu hóa thiết kế khai thác. Kết quả mô phỏng lịch sử khai thác được đối chiếu với dữ liệu thực tế từ các giếng khoan, cho thấy độ chính xác cao của mô hình. Nghiên cứu cũng đề xuất các phương án thiết kế khai thác tối ưu, giúp tăng hiệu quả khai thác và giảm thiểu rủi ro.

3.1. Kết quả mô phỏng

Mô hình mô phỏng được xây dựng dựa trên các thông số địa chất và dữ liệu khai thác thực tế. Kết quả mô phỏng lịch sử khai thác được đối chiếu với dữ liệu từ các giếng khoan, cho thấy độ chính xác cao của mô hình. Điều này khẳng định tính hiệu quả của kỹ thuật mô phỏng trong việc dự đoán và tối ưu hóa khai thác dầu khí.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đề xuất các phương án thiết kế khai thác tối ưu, giúp tăng hiệu quả khai thác và giảm thiểu rủi ro. Mô hình mô phỏng này có thể được áp dụng rộng rãi trong các dự án khai thác dầu khí tại Bể Nam Côn Sơn, đặc biệt là trong các vỉa đá vôi phức tạp. Kết quả nghiên cứu cũng có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các dự án tương tự trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC MỎ NGHIÊN CỨU 1. Địa chất mỏ: địa tầng, cấu-kiến tạo, và hệ thống đứt gãy 1. Địa tầng (hình 1.1 Cột địa tầng tổng hợp mỏ X, đối tượng nghiên cứu thuộc Miocene Trung, từ tầng H30 đến H76 Móng trước Đệ Tam Đá móng được phát hiện ở các giếng khoan là đá macma có thành phần chủ yếu là granit, granodiorit với hạt từ rất nhỏ đến trung, sắc cạnh, bị nứt nẻ và cà nát. 3 Granit có thành phần tạo đá gồm: 30-35% plagioclas, 35-38% thạch anh và felspat 20-23%.

Đối với granodiorite có thành phần khoáng vật gồm: 40-50% plagioclas, 20-38% thạch anh, felspat 5-18%, Biotite 5-8%, ngoài ra còn có một số khoáng vật phụ. Một vài mẫu phân tích tuổi tuyệt đối Kali-Argon cho tuổi 109±5 triệu năm tương đương với J3-K1 (PVEP, 2005). Trầm tích Đệ Tam Tại khu vực mỏ X (gọi tắt: Mỏ) không tồn tại trầm tích Paleogen do thời kỳ này đá móng khu vực này nhô cao hơn so với các khu vực lân cận. Do đó lát cắt trầm tích Đệ Tam có tuổi từ Mioxen đến Đệ Tứ.

Nhìn chung, các tập cát chứa trong trầm tích Mioxen hạ (Hệ tầng Dừa) được thành tạo trong môi trường đồng bằng bồi tích sông, đồng bằng thủy triều, xen kẽ vũng vịnh nước nông, ven biển. Đá vôi ám tiêu san hô trong trầm tích Mioxen trung (Hệ tầng Thông Mãng Cầu) thành tạo trên các khối nâng cao. Phụ thống Mioxen hạ Hệ tầng Dừa (N11d) Bao gồm các trầm tích chứa than phân bố rộng rãi trên toàn Mỏ, có xu hướng mỏng dần về phía Bắc và Tây Bắc. Nằm giữa tầng phản xạ H80 và H200, bao gồm chủ yếu là cát kết màu xám sáng, phớt trắng, sét kết, bột kết xen kẽ nhau; thỉnh thoảng gặp than mỏng và đá vôi.

Có thể chia thành 3 tập chính (từ dưới lên): (i) trầm tích lục nguyên lót đáy, (ii) trầm tích lục nguyên chứa than và (iii) trầm tích lục nguyên hạt mịn. Trầm tích lục nguyên lót đáy Phủ trực tiếp lên móng granit là các Trầm tích lục nguyên hạt thô và hạt mịn xen kẽ sét, bột kết, độ hạt giảm dần về phía trên. Nóc của tập trầm tích này được đánh dấu bởi tập than (H150), phân bố rộng ở phần Trung tâm và phần phía Nam của mỏ, mỏng dần về phía Tây Bắc. Môi trường lắng đọng trầm tích của tập này từ môi trường lục địa ở phần dưới, chuyển dần lên phía trên là môi trường chuyển tiếp – ven biển, ảnh hưởng thủy triều.

Tập trầm tích lục nguyên chứa than 4 Nóc của tập là ranh giới H100, được đánh dấu bởi sự có mặt của trầm tích chứa than muộn nhất trong giai đoạn hình thành trầm tích châu thổ lần thứ nhất. Thành phần bao gồm cát kết đa khoáng, bột kết, sét và than phân lớp nằm ngang, lượn sóng và xiên chéo. Chiều dày trầm tích H150-H100 thay đổi trong khoảng 250m đến hơn 500m. Trầm tích tập này được thành tạo trong môi trường đồng bằng ngập lụt đến vũng vịnh ven biển.

Tập Trầm tích lục nguyên hạt mịn Phần trên cùng của trầm tích Mioxen sớm với nóc của tập là tầng H80 bao gồm các tập cát kết, bột kết, sét than xen kẽ các lớp sét vôi và đá vôi mỏng. Các thân cát chứa dầu và khí ở trong phần trên của Mioxen sớm có chiều dày thay đổi từ 150m đến 600m chiều dày trầm tích có xu hướng dày về hướng Tây Nam. Môi trường lắng đọng trầm tích của tập này là vũng vịnh, ven biển. Phụ thống Mioxen trung 2 Hệ tầng Thông – Mãng Cầu (N1 t-mc) Hệ tầng Thông-Mãng Cầu được giới hạn trên và dưới bởi các mặt phản xạ địa chấn H30 và H80, chúng phân bố rộng rãi khắp toàn mỏ và đã bắt gặp ở tất cả các giếng khoan tại Mỏ.

Trầm tích hệ tầng này có thể chia thành 2 phần chính. Phần dưới chủ yếu là cát kết hạt trung, các lớp đá vôi ám tiêu và đá vôi silic dạng thềm xen kẽ với sét kết. Phần trên chủ yếu là các lớp đá vôi dày, màu kem sáng, trắng sữa xen lẫn các lớp mỏng cát, bột kết và ít lớp mỏng dolomit. Đá vôi tái kết tinh rất mạnh với sự phát triển của các hang hốc, vi nứt nẻ và nứt nẻ.

Độ rỗng tầng chứa đá vôi phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc, môi trường thành tạo cũng như quá trình phong hóa và biến đổi của chúng. Chính vì thế, giá trị độ rỗng thay đổi trong khoảng rất rộng, từ 10% đến trên 20%. Môi trường trầm tích của hệ tầng Thông – Mãng Cầu là biển nông ven bờ. Hệ tầng Thông – Mãng Cầu bề dày thay đổi từ 150-1020m, chiều dày có xu hướng mỏng dần về khối nâng Trung tâm, là kết quả của trình nâng lên và bị bào mòn cuối Mioxen giữa.

5 Khả năng chứa của các tập đá vôi và cát vôi Mioxen trung là khá tốt, chủ yếu phân bố ở phần phía Nam và phần phía Đông. Phần Đá vôi phía Nam được chia thành Đá vôi phía Nam và Đá vôi Trung tâm. Phụ thống Mioxen thượng 3 Hệ tầng Nam Côn Sơn (N1 ncs) Nằm giữa tầng phản xạ H20 và H30, hệ tầng Nam Côn Sơn phân bố rộng rãi trong toàn mỏ, có mặt ở tất cả các giếng khoan ở Mỏ. Trầm tích của hệ tầng này có 2 thành phần cơ bản là trầm tích lục nguyên và đá vôi.

Phần dưới hệ tầng chủ yếu là Trầm tích lục nguyên với các đá vụn, gồm cát kết, bột kết màu xám, xen kẽ các tầng sét mỏng. Phần trên của hệ tầng có thành phần chủ yếu là đá vôi màu xám trắng, mềm chứa cát. Hệ tầng Nam Côn Sơn được lắng đọng trong môi trường biển nông đến biển sâu. Các trầm tích của hệ tầng Nam Côn Sơn có bề dày thay đổi từ 325m-420m, phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Thông- Mãng Cầu.

Hệ Neogen - Đệ Tứ Hệ tầng Biển Đông (N2-Qbd) Hệ tầng Biển Đông phát triển rộng rãi trên toàn khu vực, căn cứ vào sự có mặt của một số hóa thạch sinh vật biển và các tập trầm tích, hệ tầng Biển Đông được chia làm hai. Phần dưới là trầm tích Plioxen của hệ tầng biển Đông bao gồm cát kết màu xám, vàng nhạt và bột kết, sét kết chứa nhiều glauconit và hóa thạch sinh vật biển. Phần trên là trầm tích Đệ Tứ thuộc phần trên hệ tầng biển Đông gồm đá cát xen kẽ với bùn, sét và một vài tập đá vôi mỏng. Hệ tầng Biển Đông được lắng đọng trong môi trường biển nông giữa thềm đến biển sâu.

Bề dày của hệ tầng thay đổi từ 700m-1700m, phủ bất chỉnh hợp trên hệ tầng Nam Côn Sơn. Cấu kiến tạo Hoạt động kiến tạo Mỏ X nằm ở rìa Tây Bắc bồn trũng Nam Côn Sơn, là bồn tách giãn, phát triển vào thời kỳ Đệ Tam cùng với sự hình thành biển Đông, bao gồm hai pha hoạt 6 động tách giãn chính với cơ chế căng giãn khác nhau: pha căng giãn thứ nhất có trục tách giãn theo phương Bắc – Nam, là kết quả của sự hút chìm mảng biển Đông cổ. Pha căng giãn thứ hai thể hiện rõ hơn sự trượt bằng của mảng phương Đông Bắc – Tây Nam của biển Đông xảy ra chủ yếu vào Oligoxen đến Mioxen sớm (hình 1. Vào đầu Mioxen giữa, sụt lún nhiệt diễn ra đến hiện nay.

Mặt cắt qua các yếu tố chính bể Nam Côn Sơn trong phông kiến tạo khu vực Các hoạt động đứt gãy của pha tách giãn muộn trong Oligoxen đến Mioxen sớm cùng với chuyển động nghịch đảo trong Mioxen trung là những sự kiện kiến tạo chính hình thành các hệ trầm tích và hình thái cấu trúc Mỏ. Vào cuối Oligoxen đầu Mioxen sớm, khu vực vùng mỏ nằm ở rìa bồn trũng và trầm tích ở giai đoạn này được hình thành trong môi trường sông ngòi, đồng bằng châu thổ. Giai đoạn tiếp theo bồn trũng được mở rộng về phía Tây, chiều dày trầm tích ở khu vực mỏ bình ổn hơn trừ khu vực đới yên ngựa và cánh sụt phía Đông của mỏ do sự bắt đầu hoạt động của các đứt gãy liên quan nên có sự đột biến về chiều dày. Pha tách giãn thứ hai của bồn trũng bắt đầu với sự hoạt động của các đứt gãy vào thời kỳ đầu Mioxen sớm, sau khi hình thành tập trầm tích H150, với các trầm 7 tích thành tạo trong môi trường biển nông, đồng bằng ven biển, đồng bằng tam giác châu.

Sự hút chìm của Biển Đông xuống cung Luson-Đài Loan theo máng sâu Manila đã đẩy cung Luson chuyển dịch về phía Tây và tạo áp lực dồn ép từ Mioxen giữa và mạnh mẽ trong Mioxen muộn. Trường ứng suất của Biển Đông đã chuyển đổi từ căng giãn chiếm ưu thế sang dồn ép là chủ yếu. Cuối Mioxen giữa, sự dồn ép phát triển mạnh mẽ dẫn đến sự hình thành hàng loạt các cấu tạo dạng vòm có kích cỡ khác nhau. Mặt bất chỉnh hợp cuối Mioxen giữa đã cắt cụt một phần trầm tích được hình thành trước đó, đánh dấu sự kết thúc pha nghịch đảo kiến tạo tại bể Nam Côn Sơn.

Pha nghịch đảo kiến tạo này gây ra sự bóc mòn hoặc gián đoạn trầm tích khu vực và hình thành nhiều cấu tạo vòm địa phương, trong đó có đới nâng Mỏ. Các đơn vị cấu trúc Cấu trúc địa chất của mỏ có dạng đứt gãy, phân khối. Các đứt gãy có vai trò vô cùng quan trọng trong sự hình thành cấu trúc địa chất hiện tại của mỏ. Mặt cắt địa chất Mỏ bao gồm hai tầng cấu trúc: - Tầng cấu trúc móng Granit trước Kainozoi, - Tầng cấu trúc Trầm tích lục nguyên có tuổi Mioxen đến hiện nay.

Tầng cấu trúc trước Kainozoi Các kết quả nghiên cứu của BHP, Petronas, VSP và PVEP đều khẳng định rằng về mặt hình thái của nóc tầng Móng (H200) có thể chia thành 3 đới cấu trúc (hình 1.3): - Đới Trung tâm, - Cánh sụt phía Đông, - Cánh sụt phía Tây.b Cấu trúc mặt móng (H200) rất phức tạp gồm các hệ thống đứt gãy phân chia thành nhiều khối cấu trúc Tầng cấu trúc Kainozoi Tầng cấu trúc trầm tích Kainozoi có thể chia làm hai bậc (phụ tầng): - Mioxen dưới, - Mioxen giữa đến hiện nay. Bậc cấu trúc Mioxen dưới: Trong bậc cấu trúc này có các tầng phản xạ H150, H100 và H80, đều có hình thái cấu trúc tương tự với hình thái cấu trúc của bề mặt móng, là hình thái cấu trúc dạng khối sụt bậc, được chia cắt bởi các đứt gãy như ở tầng móng, mang đặc điểm kế thừa hình thái cấu trúc móng.