LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết và ý nghĩa của đề tài. Dầu và khí là nguồn năng lượng chiến lược và quan trong nhất trong nửa đầu thế kỷ XXI, nhu cầu tiêu thụ nguồn năng lượng này ngày càng nhiều và chưa thể thay thế thoả đáng bằng dạng nhiên liệu khác. Mục tiêu quan trọng của người kỹ sư dầu khí là biết áp dụng những tiến bộ kỹ thuật và công nghệ mới để khai thác nguồn tài nguyên vô cùng quý giá này một cách hiệu quả nhất.
Với đặc thù của các mỏ dầu khí mới được phát hiện ở nước ta hầu hết là dạng mỏ nhỏ, cận biên lại nằm ngoài khơi xa bờ nên chi phí đầu tư lớn, giá thành khai thác cao. Nhu cầu về năng lượng và kinh tế đòi hỏi phải phát triển nhanh những mỏ cận biên này. Tuy nhiên nhiều mỏ dầu khí không được khai thác đúng đắn sẽ làm ảnh hưởng tới sản lượng, sự thu hồi dầu, tuổi thọ của mỏ, đó chính là hậu quả của quá trình điều hành mỏ không hợp lý cũng như thiếu những hiểu biết thấu đáo về đặc trưng, thuộc tính của tầng chứa… Mỏ Gấu Đen, một trong những dạng mỏ nhỏ, có tính phân khối phức tạp, thuộc lô 16-1 bồn trũng Cửu Long được phát hiện dòng dầu khí thương mại vào năm 2005 bởi giếng khoan GD-1X. Hiện nay mỏ đang đi vào giai đoạn đầu phát triển.
Để giảm thiểu rủi ro và mang lại hiệu quả cao trong quá trình phát triển đưa mỏ vào khai thác thì việc xây dựng mô hình địa chất 3 chiều và sau đó là mô hình mô phỏng khai thác mỏ sẽ vừa mang tính cấp thiết vừa có giá trị thực tiễn cao. Chính vì vậy đề tài “Xây dựng mô hình địa chất ba chiều để phục vụ cho mô phỏng khai thác mỏ Gấu Đen thuộc lô 16-1, bồn trũng Cửu Long” được chọn làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp. Ý nghĩa khoa học: Áp dụng cơ sở lý thuyết của các phương pháp xây dựng mô hình trong việc xây dựng mô hình địa chất 3 chiều để phục vụ công tác nghiên cứu và phát triển mỏ. Tiếp cận theo hướng mới là phân chia đá chứa thành các loại tướng dòng chảy (Hydraulic Flow Units) theo đặc tính thấm rỗng khác nhau trên cơ HV: Nguyễn Mạnh Tuấn 1 CBHD: TS.
Phạm Vũ Chương Luận văn thạc sĩ sở tài liệu phân tích mẫu lõi, tài liệu địa vật lý giếng khoan và các tài liệu bổ trợ khác. Ý nghĩa thực tiễn: Việc xây dựng mô hình địa chất 3 chiều cho mỏ Gấu Đen sẽ giúp chúng ta hình dung rõ hơn cấu trúc địa chất mỏ cũng như sự phân bố của đá chứa và các thuộc tính rỗng thấm trong hệ thống vỉa chứa của mỏ để từ đó đưa ra được các phương án phát triển mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Mô hình địa chất 3 chiều sau đó được thô hóa thành mô hình mô phỏng khai thác sẽ làm cơ sở cho việc lựa chọn vị trí tối ưu nhất cho các giếng khoan phát triển. Trong quá trình xây dựng mô hình địa chất 3 chiều mỏ Gấu Đen còn tồn tại một vài yếu tố chưa chắc chắn như sau: Mô hình cấu trúc còn chứa đựng những rủi ro xuất phát từ kết quả minh giải tài liệu địa chấn cho các bề mặt phản xạ, hệ thống các đứt gãy và đặc biệt là mô hình vận tốc áp dụng trong quá trình chuyển đổi độ sâu … Trong quá trình xây dựng mô hình, quá trình mô phỏng sự phân bố của các loại tướng đá (Facies Modelling), cũng như sự phân bố các tính chất rỗng, thấm của tầng chứa thì các tham số Variogram theo phương ngang còn mang tính tham khảo từ các mỏ lân cận do mỏ chưa đủ tài liệu nghiên cứu để đưa ra các tham số có mức tin tưởng cao.
Do vậy mức độ phát triển của các loại tướng đá, đặc trưng rỗng thấm phân bố trong khu vực chưa có giếng khoan còn chứa đựng những rủi ro nhất định. Nhiệm vụ và mục đích của luận văn. Mục đích: Đề tài luận văn được nghiên cứu với mục đích xây dựng mô hình địa chất 3 chiều mỏ Gấu Đen để phục vụ cho việc xây dựng mô hình mô phỏng khai thác, làm cơ sở cho việc thiết kế mạng lưới giếng khoan phát triển và khai thác mỏ. Nhiệm vụ: - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của các phương pháp xây dựng mô hình.
- Trên cơ sở tài liệu hiện có của mỏ và của khu vực nghiên cứu tiến hành xây dựng mô hình cấu trúc. HV: Nguyễn Mạnh Tuấn 2 CBHD: TS. Phạm Vũ Chương Luận văn thạc sĩ - Phân chia đá chứa thành các loại tướng dòng chảy (Hydraulic Flow Units) theo đặc tính thấm rỗng khác nhau trên cơ sở tài liệu phân tích mẫu lõi, tài liệu địa vật lý giếng khoan và các tài liệu bổ trợ khác. Áp dụng phương pháp mô phỏng ngẫu nhiên theo thuật toán chỉ định tuần tự (Sequence Indicator Simulation) để xây dựng mô hình phân bố đá chứa của mỏ.
- Áp dụng phương pháp mô phỏng tuần tự ngẫu nhiên theo Gaussian (Sequential Gaussian Simulation) để xây dựng mô hình phân bố vật lý thạch học (đặc tính rỗng, thấm, độ bão hòa nước…) của vỉa chứa. - Tính toán trữ lượng dầu tại chỗ theo mô hình và so sánh kết quả tính trữ lượng theo phương pháp thể tích. - Thô hóa mô hình để phục vụ mô phỏng khai thác sau này. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu.
Phương pháp địa chất - địa vật lý: Nghiên cứu đặc điểm địa chất của mỏ Gấu Đen thông qua các tài liệu địa chấn, địa chất, địa vật lý giếng khoan, các kết quả phân tích PVT, phân tích mẫu lõi… Phương pháp mô hình hóa: sử dụng phương pháp mô phỏng chỉ định tuần tự (Sequential Indicator Simulation) để xây dựng mô hình phân bố đá chứa của mỏ và phương pháp mô phỏng tuần tự ngẫu nhiên theo Gaussian (Sequential Gaussian Simulation) để xây dựng mô hình phân bố đặc tính rỗng, thấm của đá chứa. Do những hạn chế về thời gian thực hiện luận văn cũng như hạn chế về cấu hình của máy tính nếu xây dựng cho toàn bộ mô hình mỏ (số lượng ô lưới sẽ rất lớn), vì vậy phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ giới hạn trong việc xây dựng mô hình địa chất 3 chiều cho tầng chứa cát kết lục nguyên nội phụ Hệ tầng Bạch Hổ dưới (ILBH 5.2) tuổi Mioxen sớm khu vực khía Bắc mỏ Gấu Đen. Tài liệu được sử dụng trong luận văn: HV: Nguyễn Mạnh Tuấn 3 CBHD: TS. Phạm Vũ Chương Luận văn thạc sĩ Các kết quả minh giải tài liệu địa chấn (589 km2 tuyến 3D), địa chất cũng như tài liệu thu được từ kết quả 05 giếng đã khoan trong mỏ và khu vực lân cận.
Các kết quả nghiên cứu địa chất, địa vật lý đặc biệt… trong khu vực nghiên cứu. Các báo cáo trữ lượng, báo cáo phương án phát triển mỏ Gấu Đen. Các luận văn thạc sĩ, luận án tiến sĩ của trường ĐH Báck Khoa TPHCM và các trường khác về vấn đề xây dựng mô hình địa chất 3 chiều. Các bài báo được đăng trên tạp trí và hội nghị dầu khí như SPE, AAPG… HV: Nguyễn Mạnh Tuấn 4 CBHD: TS.
Phạm Vũ Chương Luận văn thạc sĩ PHẦN 1: TỔNG QUAN CHUNG VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ GẤU ĐEN 1. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực mỏ. Vị trí địa lý – kinh tế. Mỏ Gấu Đen nằm ở phía đông bắc Lô 16.1 trong bồn trũng Cửu Long.
Bồn trũng Cửu Long thuộc chủ yếu thềm lục địa Nam Việt Nam và một phần đất liền thuộc khu vực cửa sông Cửu Long. Bồn trũng có hình bầu dục, vồng về phía biển, kéo dài từ bờ biển Phan Thiết đến cửa sông Hậu. Về tọa độ địa lý, bồn được giới hạn từ 90 đến 110 vĩ Bắc và từ 106030’ đến 1090’ kinh Đông. Về quy mô, bồn có diện tích khoảng 36000 km2, trong đó chiều dài của bồn khoảng 400 km theo hướng Đông Bắc – Tây Nam và chiều rộng của bồn khoảng từ 50 – 75 km theo hướng Tây Bắc – Đông Nam (Hình 1.
Về mặt ranh giới, phía Tây Bắc tiếp giáp với đất liền, phía Đông Nam ngăn cách với bồn Nam Côn Sơn bởi đới nâng Côn Sơn, phía Đông Bắc là đới cắt trượt Tuy Hòa ngăn cách với bồn Phú Khánh, và phía Tây Nam tiếp giáp với đới nâng Khorat – Natuna. Theo tài liệu phân lô thì diện tích của bồn Cửu Long chủ yếu bao gồm các lô 09, 15, 16, 17, và một phần các lô 01, 02. Trong bồn có các mỏ lớn đã và đang được nghiên cứu và khai thác như: mỏ Bạch Hổ, Rồng, Rạng Đông, Ruby, Sư Tử Đen, Sư Tử Vàng, Cá Ngừ Vàng …và một số mỏ khác đang thẩm lượng chuẩn bị phát triển như: Sư Tử Nâu, Sư Tử Trắng, Emerald, Hải Sư Trắng, Kình Ngư Trắng… dưới sự đầu tư của các xí nghiệp liên doanh (XNLD), các công ty điều hành chung (JOC), các công ty liên doanh phân chia sản phẩm (PSC) như: XNLD VietsovPetro, Hoàng Long Hoàn Vũ JOC, Thang Long JOC, Petronas (Malaysia), JVPC, Công ty TNHH MTV điều hành thăm dò khai thác dầu khí (PVEP-POC). HV: Nguyễn Mạnh Tuấn 5 CBHD: TS.
Phạm Vũ Chương Luận văn thạc sĩ Hình 1.1: Bản đồ vị trí địa lý bồn trũng Cửu Long HV: Nguyễn Mạnh Tuấn 6 CBHD: TS. Phạm Vũ Chương Luận văn thạc sĩ 1. Đặc điểm tự nhiên. Về khí hậu: Nhìn chung khư vực mỏ nằm trong phông chung của bồn Cửu Long với khí hậu đặc trưng là nóng do vị trí của bồn gần với xích đạo.
Ở khu vực này có sự phân ra thành hai mùa rõ rệt: Mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 và mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10. Nhiệt độ trung bình của khu vực này vào mùa mưa vào khoảng trên 30oC và vào mùa khô là 26-27oC. Về lượng mưa thì trung bình vào khoảng 120 – 300 cm/năm. Tuy nhiên trong các mùa mưa lũ thì lượng mưa cao hơn gấp nhiều lần.
Chế độ gió: Từ tháng 11 đến 4, hướng gió chủ yếu là hướng Đông Bắc và Bắc – Đông Bắc. Sau đó vào tháng 12 và tháng giêng thì hướng gió chủ yếu là Đông Bắc. Vận tốc gió vào đầu mùa thì nhỏ và sau đó tăng dần lên, đạt cực đại vào tháng 2. Tốc độ gió trung bình vào khoảng 1,5 m/s, cực đại có thể lên đến 12,5 m/s.
Từ tháng 5 đến 10 chế độ gió chịu ảnh hưởng bởi hệ thống gió mùa Tây Nam, do đó hướng gió chủ yếu là Tây Nam và T – TN. Tốc độ gió trung bình vào khoảng 8,8 m/s, cực đại có thể lên đến 32 m/s.
