Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Lô 10 và 11.1 thuộc bồn trũng Nam Côn Sơn nằm ở thềm lục địa phía Đông Nam Việt Nam, cách bờ biển Vũng Tàu khoảng 230 km với độ sâu mực nước biển dao động từ 60 đến 100 m. Trong bối cảnh công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí đòi hỏi sự chính xác cao về mặt kinh tế kỹ thuật, việc xác định các thông số vật lý vỉa là nhiệm vụ cốt lõi. Khu vực nghiên cứu bao gồm diện tích rộng lớn với Lô 11.1 đạt khoảng 3.350 km², nơi tập trung khối lượng dữ liệu khảo sát phong phú gồm hơn 1.830 km tuyến địa chấn 2D và 793 km² địa chấn 3D được thu nổ, tái xử lý qua nhiều giai đoạn.

Vấn đề then chốt được đặt ra là sự phân bố phức tạp của các tập cát kết xen kẹp sét kết tuổi Mioxen tại tầng sản phẩm R7 cấu tạo X. Sự bất đồng nhất về thạch học gây khó khăn lớn trong việc nhận diện quy luật bão hòa chất lưu và xác định vị trí tiếp xúc giữa dầu và nước. Mục tiêu của đề tài là ứng dụng tổ hợp tài liệu địa vật lý giếng khoan và đo áp suất thành hệ để xác định chuẩn xác đới chuyển tiếp, mực nước tự do và các thông số vật lý thạch học cơ bản.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào cấu tạo X tại Lô 10 và 11.1 dựa trên cơ sở tài liệu giếng khoan, số liệu đo carota khí và tài liệu thử vỉa giai đoạn từ năm 1994 đến năm 2008. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quyết định đến việc tính toán trữ lượng dầu khí tại chỗ, tạo cơ sở tin cậy giúp tối ưu hóa chiều sâu bắn mở vỉa, đồng thời hỗ trợ quản lý hiệu quả lưu lượng khai thác đã từng được ghi nhận đạt trên 4.000 thùng/ngày tại cấu tạo Cá Chó lân cận.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phân bố chất lưu trong bẫy cấu trúc theo nguyên lý trọng lực và áp suất mao dẫn của ngành địa chất dầu khí. Sự phân tầng chất lưu từ khí, dầu đến nước chịu sự kiểm soát của phương trình cân bằng áp suất mao dẫn và lực đẩy nổi. Khái niệm đới chuyển tiếp được xác định là khoảng không gian nằm giữa tầng dầu sạch và tầng nước hoàn toàn, nơi độ bão hòa nước biến thiên liên tục từ giá trị bão hòa nước liên kết đến 100%. Mực nước tự do được định nghĩa là bề mặt mà tại đó áp suất mao dẫn giữa pha dầu và pha nước bằng không.

Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng các mô hình dẫn điện trong môi trường đá chứa cát sét phức tạp. Ngoài phương trình Archie cổ điển áp dụng cho đá sạch, các mô hình mở rộng như mô hình nước kép, phương trình Waxman-Smits, phương trình Simandoux và mô hình Indonesia được đưa vào để xử lý ảnh hưởng dẫn điện thứ cấp của khoáng vật sét. Ba khái niệm trung tâm được chuẩn hóa xuyên suốt quá trình tính toán gồm: thể tích sét biểu kiến, độ rỗng hiệu dụng của khung đá và độ bão hòa nước vỉa.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sử dụng bao gồm tập hợp băng đo carota địa vật lý giếng khoan chuẩn như đường cong phóng xạ tự nhiên Gamma Ray, Neutron, mật độ thể tích bù, sóng âm và hệ thống đường cong điện trở suất đa độ sâu. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm hơn 500 điểm đo liên tục theo bước đo chuẩn 0,1524 m trải dài qua toàn bộ chiều dày phân tầng R7, kết hợp với tập hợp 12 điểm đo áp suất thành hệ RFT và MDT trong khoảng độ sâu từ 1.865 m đến 3.312 m.

Phương pháp chọn mẫu là đo đạc liên tục dọc theo thân lỗ khoan qua tầng sản phẩm R7 để thu nhận dữ liệu địa vật lý, kết hợp phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích đối với các điểm đo áp suất tại thân dầu, đới chuyển tiếp và thân nước. Việc lựa chọn phần mềm chuyên dụng GeoFrame cùng module PetroViewPlus được quyết định dựa trên khả năng xử lý số liệu đa biến mạnh mẽ, tích hợp đồng thời nhiều thuật toán minh giải và tự động hiệu chỉnh các yếu tố môi trường như đường kính lỗ khoan và dung dịch khoan. Quá trình phân tích áp suất theo chiều sâu giúp thiết lập các đường gradient áp suất dầu và nước, từ đó xác lập chính xác giao điểm mực nước tự do.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích minh giải tổ hợp tài liệu địa vật lý giếng khoan trên tầng sản phẩm R7 thuộc cấu tạo X đã làm sáng tỏ các đặc trưng vật lý thạch học vượt trội. Thứ nhất, tầng cát kết R7 có chất lượng vỉa chứa từ khá đến tốt với độ rỗng hiệu dụng trung bình phân bố tập trung trong khoảng 15% đến 24%, trong khi hàm lượng sét được kiểm soát ở mức thấp đến trung bình, dao động từ 12% đến 18%.

Thứ hai, việc so sánh các đường cong bão hòa nước cho thấy đới chuyển tiếp dầu nước có bề dày thực tế từ 8 m đến 15 m. Độ bão hòa nước tăng dần từ 28% tại đỉnh vỉa lên mức 55% ở phần giữa đới chuyển tiếp và đạt 100% tại đáy tầng chứa. Mực nước tự do được xác định chuẩn xác tại giao điểm của đường gradient áp suất dầu khoảng 0,09 psi/ft và đường gradient áp suất nước khoảng 0,44 psi/ft.

Thứ ba, kết quả đối sánh với số liệu chất lưu từ các giếng khoan lân cận cho thấy chất lượng dầu thô có tỷ trọng nhẹ đạt từ 39,6 đến 51,6 độ API, tỷ số khí trên dầu đạt khoảng 1.796 ft³/thùng. Mặc dù dầu có chất lượng tốt nhưng hàm lượng parafin chiếm từ 10% đến 35% khối lượng, dẫn đến nhiệt độ đông đặc dao động từ 18°C đến 40°C.

Thảo luận kết quả

Khi đối chiếu giữa các mô hình tính toán, mô hình Indonesia và Simandoux cho thấy sự phù hợp cao nhất với số liệu carota khí và kết quả thử vỉa thực tế. Mô hình Archie truyền thống có xu hướng đánh giá quá cao độ bão hòa nước do không loại trừ được hiệu ứng dẫn điện của các lớp sét mỏng xen kẹp. Toàn bộ quá trình minh giải này được thể hiện rõ ràng qua đồ thị giao cắt Neutron và Mật độ để phân định thạch học, kết hợp cùng biểu đồ Pickett nhằm xác định chính xác điện trở suất nước vỉa.

Bên cạnh đó, các bảng tổng hợp phân bố tần suất của thể tích sét, độ rỗng hiệu dụng và độ bão hòa nước cùng đồ thị trực giao áp suất theo chiều sâu đóng vai trò minh chứng trực quan cho sự chuyển pha chất lưu. Nguyên nhân chính tạo nên đới chuyển tiếp kéo dài là do sự biến đổi độ hạt cát kết từ mịn đến trung bình và lực mao dẫn trong các vi lỗ rỗng. Kết quả này hoàn toàn tương thích với lịch sử phát triển trầm tích cửa sông và biển nông của hệ tầng Dừa và hệ tầng Thông - Măng Cầu thuộc bồn trũng Nam Côn Sơn.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và quản lý mỏ tại cấu tạo X cũng như các cấu tạo lân cận, bốn nhóm giải pháp kỹ thuật cần được triển khai đồng bộ:

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình thu thập dữ liệu bằng cách bổ sung thiết bị đo cộng hưởng từ hạt nhân và ảnh quét thành giếng khoan trong các chiến dịch khoan mới trong vòng 6 đến 12 tháng tới. Chủ thể thực hiện là Công ty Côn Sơn JOC phối hợp cùng các nhà thầu dịch vụ giếng khoan, hướng đến mục tiêu giảm thiểu sai số tính toán độ bão hòa nước xuống dưới mức 5%.

Thứ hai, áp dụng tích hợp mô hình Indonesia có hiệu chuẩn với số liệu nén ép mẫu lõi trong giai đoạn quý 3 và quý 4 năm 2026. Đội ngũ chuyên viên minh giải thuộc Phòng Tìm kiếm Thăm dò có trách nhiệm hoàn thiện thuật toán nhằm nâng cao độ chính xác của chỉ tiêu thể tích dầu khí tại chỗ thêm 15% đến 20%.

Thứ ba, thiết lập hệ thống quan trắc áp suất đáy giếng tự động và theo dõi sự dịch chuyển ranh giới dầu nước định kỳ 6 tháng một lần. Đội ngũ kỹ sư khai thác mỏ cần duy trì lưu lượng khai thác ổn định trên 3.500 thùng/ngày, đồng thời điều chỉnh khoảng cách bắn mìn cách xa ranh giới nước tự do ít nhất 10 m để ngăn ngừa hiện tượng nón nước xâm nhập sớm.

Thứ tư, tái đánh giá cơ chế khép kín của hệ thống đứt gãy Đông Bắc - Tây Nam trong vòng 1 đến 2 năm tới. Viện Dầu khí Việt Nam cùng các đơn vị nghiên cứu cần phối hợp phân tích nguy cơ rò rỉ hydrocacbon qua đứt gãy, mục tiêu là giảm thiểu khoảng 30% tỷ lệ rủi ro cho các giếng khoan thẩm lượng tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và phương pháp luận của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho nhiều nhóm chuyên môn:

Nhóm kỹ sư địa vật lý giếng khoan và thạch vật lý mỏ có thể sử dụng tài liệu như một cẩm nang quy trình chuẩn để xử lý số liệu carota phức tạp, đặc biệt là kỹ thuật hiệu chỉnh ảnh hưởng của sét trong vỉa cát kết và phương pháp lựa chọn tham số trong phần mềm GeoFrame.

Nhóm kỹ sư công nghệ dầu khí và mô phỏng mỏ khai thác sẽ tìm thấy nguồn số liệu đầu vào chuẩn xác về độ rỗng, độ bão hòa nước và vị trí mực nước tự do để xây dựng mô hình thủy động lực học, phục vụ việc lập kế hoạch bắn vỉa và dự báo sản lượng khai thác.

Nhóm giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Địa chất Dầu khí có thể sử dụng đề tài làm tài liệu tham khảo giảng dạy, nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế mao dẫn, đới chuyển tiếp chất lưu và đặc điểm kiến tạo bồn trũng Nam Côn Sơn.

Nhóm chuyên viên quản lý dự án và đánh giá đầu tư thăm dò khai thác năng lượng có thể tham khảo phương pháp nhận diện rủi ro bẫy chứa, rủi ro tầng chắn đứt gãy để đưa ra các quyết định phân bổ ngân sách khoan thăm dò hợp lý.

Câu hỏi thường gặp

Mực nước tự do khác biệt như thế nào so với ranh giới dầu nước trong việc đánh giá vỉa chứa? Mực nước tự do là bề mặt lý thuyết nơi áp suất mao dẫn bằng không và áp suất pha dầu cân bằng với áp suất pha nước. Trong khi đó, ranh giới dầu nước là mặt tiếp xúc thực tế nơi độ bão hòa nước đạt 100%, nằm cao hơn mực nước tự do một khoảng tương ứng với chiều cao áp suất mao dẫn đầu vào của khung đá chứa.

Tại sao mô hình Indonesia lại được ưu tiên lựa chọn cho tầng sản phẩm R7? Mô hình Indonesia được thiết kế chuyên biệt cho các tầng chứa cát kết có hàm lượng sét từ thấp đến trung bình với sự phân bố phân tán hoặc xen kẹp mỏng. Mô hình này giúp loại bỏ chính xác ảnh hưởng dẫn điện của khoáng vật sét mà không làm suy giảm giá trị độ bão hòa hydrocacbon thực tế của tầng chứa.

Tài liệu đo áp suất thành hệ RFT và MDT đóng vai trò gì trong việc xác định đới chuyển tiếp? Tài liệu áp suất thành hệ cung cấp các điểm đo áp suất chất lưu thực tế theo độ sâu. Bằng cách vẽ đường hồi quy tuyến tính cho cột dầu có gradient thấp khoảng 0,09 psi/ft và cột nước có gradient cao khoảng 0,44 psi/ft, giao điểm của hai đường thẳng này sẽ định vị chính xác mực nước tự do độc lập với dữ liệu điện trở suất.

Đặc tính dầu thô chứa hàm lượng parafin cao từ 10% đến 35% ảnh hưởng như thế nào đến khai thác? Hàm lượng parafin cao khiến dầu có nhiệt độ đông đặc cao từ 18°C đến 40°C, dễ gây ra hiện tượng lắng đọng sáp trong cần khai thác và đường ống dẫn đáy biển khi nhiệt độ hạ thấp. Điều này đòi hỏi các giải pháp bơm ép hóa chất ức chế sáp hoặc duy trì gia nhiệt đường ống trong suốt quá trình vận hành mỏ.

Làm thế nào để kiểm soát và loại trừ ảnh hưởng của sét khi tính toán độ rỗng hiệu dụng? Độ rỗng hiệu dụng được xác định thông qua việc kết hợp đường cong Gamma Ray để tính chỉ số thể tích sét, sau đó áp dụng vào biểu đồ chéo Neutron - Mật độ. Thuật toán sẽ khấu trừ độ rỗng liên kết trong sét ra khỏi độ rỗng tổng, đảm bảo độ rỗng thu được phản ánh chính xác không gian chứa dầu hiệu dụng.

Kết luận

  • Xác lập hoàn chỉnh bộ thông số vật lý thạch học tầng sản phẩm R7 cấu tạo X với độ rỗng hiệu dụng đạt 15% đến 24% và thể tích sét kiểm soát từ 12% đến 18%.
  • Định vị chính xác đới chuyển tiếp dầu nước có bề dày từ 8 m đến 15 m và xác định chuẩn xác mực nước tự do thông qua phân tích gradient áp suất thành hệ.
  • Chứng minh tính ưu việt của mô hình Indonesia và Simandoux trong việc đánh giá độ bão hòa nước đối với vỉa cát sét bồn trũng Nam Côn Sơn.
  • Cung cấp cơ sở khoa học để tối ưu hóa vị trí mở vỉa bắn mìn và hoàn thiện mô hình phát triển mỏ với mục tiêu duy trì lưu lượng khai thác trên 3.500 thùng/ngày.
  • Đóng góp nguồn tài liệu thực tiễn quý giá cho công tác nghiên cứu địa chất dầu khí thềm lục địa Việt Nam trong các giai đoạn thăm dò tiếp theo.

Các đơn vị quản lý tài nguyên và nhà điều hành dầu khí cần nhanh chóng ứng dụng quy trình minh giải tích hợp này vào các chiến dịch khoan thẩm lượng giai đoạn 2026-2030 để tối đa hóa hệ số thu hồi dầu khí và bảo đảm hiệu quả kinh tế mỏ.