Tổng quan nghiên cứu

Bể trầm tích Cửu Long, với diện tích khoảng 36.000 km², là một trong những bể chứa dầu khí quan trọng nhất của Việt Nam, có trữ lượng tiềm năng ước tính từ 2,6 đến 3,0 tỷ m³ quy dầu. Lô 09-2/09 thuộc bể Cửu Long, nằm ngoài khơi phía Đông Nam Việt Nam, cách thành phố Vũng Tàu khoảng 135 km, là khu vực có cấu trúc địa chất phức tạp và tiềm năng dầu khí đáng kể. Trong đó, tập trầm tích Oligocene dưới — tập E là đối tượng nghiên cứu trọng tâm do có khả năng thấm chứa dầu khí cao nhưng cũng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của biến đổi thứ sinh.

Nghiên cứu tập trung vào đặc điểm thạch học, kiến trúc trầm tích, quá trình biến đổi thứ sinh và ảnh hưởng của chúng đến khả năng thấm chứa dầu khí của tập E trong cấu tạo W thuộc lô 09-2/09. Mục tiêu cụ thể là xác định thành phần khoáng vật, kiến trúc đá, mức độ biến đổi sau trầm tích và đánh giá tác động của các quá trình này đến đặc tính thấm chứa. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các mẫu lát mỏng thạch học, phân tích XRD, SEM từ các giếng khoan A-1X, B-1X, C-1X trong khu vực cấu tạo W, với thời gian nghiên cứu từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2016.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nâng cao độ chính xác trong xây dựng mô hình địa chất và tính toán trữ lượng dầu khí mà còn góp phần định hướng công tác thăm dò và khai thác hiệu quả tại mỏ W và bể Cửu Long nói chung. Các số liệu phân tích cho thấy độ rỗng của tập E dao động từ 9% đến 16%, độ thấm từ vài trăm đến vài nghìn mD, tuy nhiên biến đổi thứ sinh như xi măng hóa, nén ép và hòa tan đã ảnh hưởng đáng kể đến khả năng thấm chứa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về biến đổi sau trầm tích (diagenesis), bao gồm ba giai đoạn chính: diagenesis sớm, diagenesis giữa và diagenesis muộn. Diagenesis sớm liên quan đến môi trường trầm tích với sự hình thành xi măng sớm và biến đổi khoáng vật vụn; diagenesis giữa chủ yếu là quá trình nén ép và xi măng hóa dưới điều kiện chôn vùi sâu; diagenesis muộn là giai đoạn biến đổi khoáng vật mạnh mẽ, làm giảm độ rỗng và độ thấm của đá chứa. Các khoáng vật authigenic phổ biến như kaolinit, chlorit, illit, zeolit và thạch anh thứ sinh được xem xét trong quá trình đánh giá biến đổi thứ sinh.

Mô hình kiến trúc trầm tích và phân loại đá cát kết theo Folk và Ward được áp dụng để phân tích kích thước hạt, độ chọn lọc, hình dạng hạt và cách sắp xếp hạt, từ đó đánh giá mức độ trưởng thành của trầm tích. Các khái niệm về hệ thống đứt gãy và cấu trúc địa chất bể Cửu Long cũng được tích hợp để giải thích ảnh hưởng kiến tạo đến khả năng thấm chứa.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm 86 mẫu lát mỏng thạch học, 81 mẫu phân tích XRD toàn bộ đá, 79 mẫu phân tích khoáng vật sét và 28 mẫu quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) lấy từ các giếng khoan A-1X, B-1X, C-1X trong cấu tạo W, lô 09-2/09. Phương pháp chọn mẫu dựa trên vị trí địa chất và độ sâu nhằm đại diện cho các phân vị trầm tích khác nhau của tập E.

Phân tích thạch học lát mỏng được thực hiện bằng phương pháp đếm điểm với khoảng 500 điểm mỗi mẫu, xác định thành phần khoáng vật, kiến trúc đá và độ rỗng nhìn thấy. Phân tích XRD xác định thành phần khoáng vật sét và khoáng vật authigenic, trong khi SEM cung cấp hình ảnh không gian ba chiều của khoáng vật thứ sinh và hệ thống lỗ rỗng với độ phóng đại cao.

Phân tích thống kê các thông số độ hạt (kích thước trung bình, độ chọn lọc, hệ số đối xứng, độ nhọn) theo phương pháp Folk và Ward giúp đánh giá mức độ trưởng thành trầm tích. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2016, đảm bảo thu thập và xử lý dữ liệu đầy đủ, chính xác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc điểm thạch học tập E: Các mẫu cát kết thuộc loại arkose, lithic arkose và feldspathic greywacke với thành phần khoáng vật vụn gồm thạch anh (12,3-56,3%), feldspar (2,3-15%), plagioclas (8,3-30,7%) và mảnh đá granitoid (2,3-40,7%). Độ rỗng nhìn thấy qua lát mỏng dao động từ 5% đến 13,3%, tuy nhiên thực tế có thể cao hơn do ảnh hưởng nén ép mẫu. Độ chọn lọc hạt trung bình đến tốt, kích thước hạt từ mịn đến thô (Md ≈ 0,278 mm).

  2. Biến đổi thứ sinh: Xi măng hóa chủ yếu do thạch anh thứ sinh, calcit và các khoáng vật sét như kaolinit, chlorit, illit-smectit và zeolit. Xi măng thạch anh thứ sinh và zeolit lấp đầy lỗ rỗng, làm giảm độ thấm đáng kể. Độ rỗng bị mất do xi măng hóa và nén ép có thể lên đến 5-10%. Các khoáng vật sét thứ sinh dạng sợi mỏng phủ lên bề mặt hạt cũng làm giảm khả năng thấm.

  3. Ảnh hưởng của biến đổi thứ sinh đến khả năng thấm chứa: Độ thấm của tập E dao động từ 100 mD đến 5000 mD, trong đó các vùng có xi măng hóa mạnh và phát triển khoáng vật sét thứ sinh có độ thấm giảm xuống dưới 100 mD. So sánh giữa các giếng khoan cho thấy giếng B-1X có lưu lượng thử vỉa cao nhất (khoảng 1350 thùng dầu/ngày đêm) tương ứng với độ thấm trung bình 1000-5000 mD, trong khi giếng A-1X có lưu lượng thấp hơn do ảnh hưởng biến đổi thứ sinh mạnh hơn.

  4. Môi trường lắng đọng và kiến trúc trầm tích: Tập E được lắng đọng trong môi trường năng lượng biến đổi từ thấp đến cao, bao gồm kênh hô, đầm phá và hệ thống sông uốn khúc. Kiến trúc trầm tích thể hiện sự vận chuyển và lắng đọng đa dạng, ảnh hưởng đến phân bố khoáng vật và biến đổi thứ sinh.

Thảo luận kết quả

Quá trình biến đổi thứ sinh diễn ra qua các giai đoạn diagenesis sớm, giữa và muộn đã làm thay đổi đáng kể cấu trúc không gian rỗng và khả năng thấm của đá chứa tập E. Xi măng hóa thạch anh thứ sinh và calcit làm giảm độ rỗng từ khoảng 15-20% xuống còn 5-10%, đồng thời các khoáng vật sét thứ sinh như illit-smectit và zeolit lấp đầy các kênh dẫn lưu, làm giảm độ thấm từ hàng nghìn mD xuống dưới 100 mD.

So sánh với các nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy hiện tượng biến đổi thứ sinh tương tự phổ biến trong các tầng chứa cát kết Oligocene, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả khai thác dầu khí. Việc phân tích chi tiết các khoáng vật authigenic và kiến trúc trầm tích giúp hiểu rõ hơn về lịch sử biến đổi và dự báo chất lượng tầng chứa.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố độ rỗng và độ thấm theo độ sâu, bảng tổng hợp thành phần khoáng vật và ảnh SEM minh họa các khoáng vật thứ sinh lấp đầy lỗ rỗng, giúp trực quan hóa ảnh hưởng của biến đổi thứ sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường phân tích khoáng vật thứ sinh: Áp dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại như micro-CT và phân tích khoáng vật tự động để đánh giá chính xác hơn sự phân bố và ảnh hưởng của khoáng vật authigenic đến khả năng thấm chứa. Chủ thể thực hiện: Viện Dầu khí Việt Nam, timeline 12 tháng.

  2. Xây dựng mô hình địa chất tích hợp: Kết hợp dữ liệu thạch học, địa vật lý và địa hóa để xây dựng mô hình 3D mô phỏng biến đổi thứ sinh và dự báo chất lượng tầng chứa. Chủ thể thực hiện: Các công ty dầu khí và trung tâm nghiên cứu, timeline 18 tháng.

  3. Điều chỉnh chiến lược khai thác: Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề xuất các phương pháp khai thác phù hợp với đặc điểm biến đổi thứ sinh, như sử dụng hóa chất tăng cường thấm hoặc kỹ thuật khai thác có kiểm soát áp suất. Chủ thể thực hiện: Công ty khai thác dầu khí, timeline 24 tháng.

  4. Mở rộng nghiên cứu sang các khu vực lân cận: Nghiên cứu tương tự nên được áp dụng cho các cấu tạo khác trong bể Cửu Long để đánh giá tổng thể ảnh hưởng biến đổi thứ sinh đến tiềm năng dầu khí. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu và trường đại học, timeline 36 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Chuyên gia địa chất dầu khí: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu chi tiết về biến đổi thứ sinh và đặc điểm thạch học, hỗ trợ trong việc xây dựng mô hình địa chất và đánh giá trữ lượng.

  2. Kỹ sư khai thác dầu khí: Thông tin về ảnh hưởng biến đổi thứ sinh đến khả năng thấm chứa giúp tối ưu hóa phương pháp khai thác và tăng hiệu quả sản xuất.

  3. Nhà nghiên cứu khoa học địa chất: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích hiện đại, phục vụ cho các nghiên cứu sâu hơn về diagenesis và trầm tích học.

  4. Các công ty dầu khí và thăm dò: Kết quả nghiên cứu giúp định hướng công tác thăm dò, lựa chọn vị trí khoan và đánh giá tiềm năng mỏ mới trong bể Cửu Long.

Câu hỏi thường gặp

  1. Biến đổi thứ sinh là gì và tại sao nó quan trọng trong nghiên cứu đá chứa dầu khí?
    Biến đổi thứ sinh là quá trình biến đổi khoáng vật và cấu trúc đá sau khi trầm tích được lắng đọng, ảnh hưởng trực tiếp đến độ rỗng và độ thấm của đá chứa. Hiểu rõ biến đổi này giúp dự báo chất lượng tầng chứa và hiệu quả khai thác.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để xác định khoáng vật authigenic trong nghiên cứu này?
    Phân tích XRD và quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) được sử dụng để xác định thành phần khoáng vật authigenic như kaolinit, chlorit, illit và zeolit, giúp đánh giá mức độ biến đổi thứ sinh.

  3. Độ rỗng và độ thấm của tập E thay đổi như thế nào do biến đổi thứ sinh?
    Độ rỗng giảm từ khoảng 15-20% xuống còn 5-10% do xi măng hóa và nén ép, trong khi độ thấm có thể giảm từ hàng nghìn mD xuống dưới 100 mD do lấp đầy lỗ rỗng bởi khoáng vật thứ sinh.

  4. Môi trường lắng đọng của tập E có ảnh hưởng gì đến đặc điểm thạch học?
    Tập E được lắng đọng trong môi trường năng lượng biến đổi từ thấp đến cao như kênh hô, đầm phá và sông uốn khúc, dẫn đến sự đa dạng về kích thước hạt, độ chọn lọc và thành phần khoáng vật, ảnh hưởng đến khả năng thấm chứa.

  5. Làm thế nào kết quả nghiên cứu này hỗ trợ công tác khai thác dầu khí tại mỏ W?
    Nghiên cứu giúp xác định các vùng có khả năng thấm chứa tốt, đề xuất phương pháp khai thác phù hợp và xây dựng mô hình địa chất chính xác, từ đó nâng cao hiệu quả khai thác và quản lý mỏ.

Kết luận

  • Đặc điểm thạch học tập E thuộc loại arkose và feldspathic greywacke với độ rỗng thực tế ước tính từ 9% đến 16%, độ thấm từ 100 đến 5000 mD.
  • Biến đổi thứ sinh như xi măng hóa thạch anh thứ sinh, calcit và khoáng vật sét thứ sinh làm giảm đáng kể khả năng thấm chứa của đá.
  • Môi trường lắng đọng đa dạng và kiến trúc trầm tích phức tạp ảnh hưởng đến phân bố khoáng vật và biến đổi thứ sinh.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng mô hình địa chất, tính toán trữ lượng và tối ưu hóa khai thác tại mỏ W và bể Cửu Long.
  • Đề xuất các giải pháp nghiên cứu và khai thác tiếp theo nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên dầu khí trong khu vực.

Luận văn khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp dầu khí tiếp tục ứng dụng và phát triển các phương pháp phân tích hiện đại để nâng cao hiểu biết về biến đổi thứ sinh và khả năng thấm chứa đá trầm tích.