Nghiên Cứu Mô Hình Địa Chất Ba Chiều Để Khai Thác Mỏ Gấu Đen Lô 161

Luận văn thạc sĩ về mô hình địa chất ba chiều phục vụ khai thác mỏ Gấu Đen, lô 161 bồn trũng Cửu Long, ứng dụng trong địa chất dầu khí.

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Vũ Chương
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Địa chất dầu khí ứng dụng
• 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
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời cảm ơn
• Tóm tắt luận văn
• Lời cam đoan của tác giả luận văn
• Danh mục các từ viết tắt
• Danh mục các thuật ngữ tiếng Anh sử dụng trong luận văn
• Danh sách hình vẽ
• Danh sách bảng biểu
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN 1: TỔNG QUAN CHUNG VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ GẤU ĐEN
• 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực mỏ
• 1.1.1. Vị trí địa lý – kinh tế
• 1.1.2. Đặc điểm tự nhiên
• 1.2. Đặc điểm địa chất dầu khí của bồn trũng Cửu Long
• 1.2.1. Lịch sử nghiên cứu địa chất dầu khí của bồn trũng Cửu Long
• 1.2.2. Khái quát về cơ chế thành tạo và phát triển địa chất bồn trũng Cửu Long
• 1.2.3. Các yếu tố cấu trúc – kiến tạo của bồn trũng Cửu Long
• 1.2.4. Khái quát về địa tầng của bồn trũng Cửu Long
• 1.2.5. Hệ thống dầu khí của bồn trũng Cửu Long
• 1.3. Khái quát chung về mỏ Gấu Đen
• 1.3.1. Lịch sử hình thành mỏ Gấu Đen
• 1.3.2. Đặc điểm địa chất mỏ Gấu Đen
• 1.3.2.1. Đặc điểm cấu trúc
• 1.3.2.2. Đặc điểm địa tầng
• 1.3.2.3. Đặc điểm thạch học
• 1.3.3. Hệ thống dầu khí mỏ Gấu Đen
• 2. PHẦN 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT BA CHIỀU MỎ GẤU ĐEN
• 2.1. Cơ sở lý thuyết về xây dựng mô hình địa chất
• 2.1.1. Giới thiệu chung về mô hình địa chất ba chiều (3D modeling)
• 2.1.2. Mô hình cấu trúc
• 2.1.3. Mô hình tướng đá (Facies Modelling)
• 2.1.4. Mô hình các thông số địa vật lý (Độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa nước)
• 2.2. Xây dựng mô hình địa chất ba chiều mỏ Gấu Đen
• 2.2.1. Xây dựng mô hình cấu trúc
• 2.2.2. Phân tích số liệu đầu vào trong xây dựng các mô hình thông số
• 2.2.3. Xây dựng mô hình tướng đá
• 2.2.4. Xây dựng mô hình các thông số địa vật lý
• 2.2.5. Tính toán trữ lượng tại chỗ trên mô hình địa chất 3 chiều
• 2.2.6. Thô hóa mô hình địa chất 3 chiều
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình địa chất ba chiều trong khai thác mỏ Gấu Đen

Mô hình địa chất ba chiều (3D) là công cụ quan trọng trong việc khai thác mỏ Gấu Đen thuộc Lô 16-1, bồn trũng Cửu Long. Mô hình này giúp hình dung rõ hơn về cấu trúc địa chất và phân bố của các loại đá chứa. Việc xây dựng mô hình địa chất 3D không chỉ giúp giảm thiểu rủi ro mà còn tối ưu hóa quy trình khai thác. Mô hình này được phát triển dựa trên các dữ liệu địa chất và địa vật lý, cho phép các kỹ sư có cái nhìn tổng quan về mỏ.

1.1. Đặc điểm địa chất của mỏ Gấu Đen

Mỏ Gấu Đen nằm trong bồn trũng Cửu Long, với cấu trúc địa chất phức tạp. Đặc điểm địa chất của mỏ bao gồm các tầng chứa cát kết lục nguyên và hệ thống đứt gãy. Việc phân tích địa chất giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến trữ lượng và khả năng khai thác.

1.2. Vai trò của mô hình địa chất 3D trong khai thác

Mô hình địa chất 3D đóng vai trò quan trọng trong việc mô phỏng và dự đoán hành vi của các tầng chứa trong quá trình khai thác. Nó giúp các kỹ sư đưa ra quyết định chính xác về vị trí khoan và phương pháp khai thác hiệu quả.

II. Thách thức trong việc xây dựng mô hình địa chất ba chiều

Việc xây dựng mô hình địa chất ba chiều gặp nhiều thách thức, bao gồm độ chính xác của dữ liệu đầu vào và sự phức tạp của cấu trúc địa chất. Các yếu tố như hệ thống đứt gãy và tính chất vật lý của đá chứa cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo mô hình phản ánh đúng thực tế.

2.1. Độ chính xác của dữ liệu địa chất

Độ chính xác của dữ liệu địa chất là yếu tố quyết định trong việc xây dựng mô hình. Các dữ liệu từ giếng khoan và tài liệu địa vật lý cần được phân tích và xử lý cẩn thận để đảm bảo tính chính xác cao nhất.

2.2. Tính phức tạp của cấu trúc địa chất

Cấu trúc địa chất của mỏ Gấu Đen rất phức tạp với nhiều tầng chứa khác nhau. Việc mô hình hóa các tầng chứa này đòi hỏi phải có phương pháp tiếp cận phù hợp để phản ánh đúng tính chất và sự liên thông giữa các tầng.

III. Phương pháp xây dựng mô hình địa chất ba chiều hiệu quả

Để xây dựng mô hình địa chất ba chiều hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp hiện đại như mô phỏng ngẫu nhiên và phân tích dữ liệu địa chất. Các phương pháp này giúp tối ưu hóa quy trình xây dựng mô hình và nâng cao độ chính xác của các tham số địa chất.

3.1. Mô phỏng ngẫu nhiên trong xây dựng mô hình

Mô phỏng ngẫu nhiên là phương pháp hiệu quả trong việc xây dựng mô hình địa chất. Phương pháp này cho phép khảo sát mức độ liên thông và tính bất đồng nhất của các thân dầu trong không gian 3 chiều.

3.2. Phân tích dữ liệu địa chất và địa vật lý

Phân tích dữ liệu địa chất và địa vật lý là bước quan trọng trong việc xây dựng mô hình. Các dữ liệu này giúp xác định các thông số vật lý như độ rỗng, độ thấm và độ bão hòa nước của các tầng chứa.

IV. Ứng dụng thực tiễn của mô hình địa chất ba chiều

Mô hình địa chất ba chiều không chỉ giúp hình dung cấu trúc địa chất mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc tối ưu hóa quy trình khai thác. Việc áp dụng mô hình này giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả kinh tế trong khai thác mỏ Gấu Đen.

4.1. Tối ưu hóa vị trí khoan

Mô hình địa chất 3D giúp xác định vị trí khoan tối ưu, từ đó nâng cao hiệu quả khai thác. Việc lựa chọn vị trí khoan dựa trên mô hình giúp giảm thiểu chi phí và tăng sản lượng dầu.

4.2. Dự đoán hành vi của tầng chứa

Mô hình địa chất 3D cho phép dự đoán hành vi của các tầng chứa trong quá trình khai thác. Điều này giúp các kỹ sư có thể điều chỉnh phương pháp khai thác kịp thời để đạt hiệu quả cao nhất.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của mô hình địa chất ba chiều

Mô hình địa chất ba chiều là công cụ quan trọng trong khai thác mỏ Gấu Đen, giúp tối ưu hóa quy trình khai thác và nâng cao hiệu quả kinh tế. Triển vọng tương lai của mô hình này là áp dụng các công nghệ mới để cải thiện độ chính xác và khả năng dự đoán của mô hình.

5.1. Cải tiến công nghệ mô hình hóa

Công nghệ mô hình hóa địa chất đang không ngừng phát triển. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao độ chính xác và khả năng dự đoán của mô hình địa chất 3D.

5.2. Tương lai của khai thác mỏ Gấu Đen

Khai thác mỏ Gấu Đen sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của mô hình địa chất 3D. Việc tối ưu hóa quy trình khai thác sẽ giúp nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm thiểu rủi ro trong quá trình khai thác.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bồn trũng Cửu Long là bể trầm tích có tiềm năng dầu khí quan trọng bậc nhất thềm lục địa Việt Nam với diện tích khoảng 36.000 km² và trữ lượng dầu khí tại chỗ ban đầu ước tính từ 3,2 đến 3,4 tỷ tấn dầu quy đổi. Mỏ Gấu Đen nằm ở phía Đông Bắc Lô 16-1 thuộc bồn trũng Cửu Long, cách bờ biển Vũng Tàu khoảng 100 km về phía Đông Nam và cách mỏ Bạch Hổ khoảng 20 km. Dòng dầu thương mại đầu tiên tại mỏ được phát hiện vào năm 2005 qua giếng khoan GD-1X. Tuy nhiên, Gấu Đen thuộc dạng mỏ nhỏ cận biên với cấu trúc địa chất phân khối phức tạp, bị chia cắt mạnh bởi hệ thống đứt gãy dạng bậc thang và tầng chứa có tính bất đồng nhất cao theo cả phương thẳng đứng lẫn phương nằm ngang.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng mô hình địa chất 3 chiều có độ chính xác cao cho tầng chứa cát kết lục nguyên nội phụ Hệ tầng Bạch Hổ dưới (ILBH 5.2) tuổi Mioxen sớm tại khu vực phía Bắc mỏ Gấu Đen. Mô hình này đóng vai trò nền tảng để thô hóa phục vụ công tác mô phỏng khai thác động, thiết kế quỹ giếng và giảm thiểu rủi ro kinh tế khi phát triển mỏ. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tích tụ dầu khối H1 và H2, khai thác nguồn dữ liệu tái xử lý địa chấn miền độ sâu PSDM năm 2010 với diện tích 589 km² cùng chuỗi tài liệu từ các giếng khoan thăm dò và thẩm lượng. Kết quả nghiên cứu đã lượng hóa thành công trữ lượng dầu tại chỗ đạt 105 triệu thùng, làm cơ sở khoa học vững chắc cho việc lập kế hoạch phát triển mỏ với hệ thống các giếng khai thác từ GD-1P đến GD-8P.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết kiến tạo bể rift nội lục điển hình của bồn trũng Cửu Long, trải qua các pha biến dạng kéo tách và nén ép nghịch đảo từ Eoxen đến Mioxen. Cơ sở địa chất mỏ dựa trên lý thuyết đánh giá vỉa chứa cát kết trầm tích sông - hồ và đầm lầy ven bờ.

Khung mô hình hóa ứng dụng lý thuyết đơn vị dòng chảy thủy lực (Hydraulic Flow Units - HU) nhằm khắc phục hạn chế của việc phân loại tướng đá nhị phân truyền thống. Lý thuyết HU tích hợp mối quan hệ giữa chỉ số chất lượng vỉa chứa (Reservoir Quality Index - RQI) và chỉ số đới dòng chảy (Flow Zone Indicator - FZI) rút ra từ phương trình Kozeny-Carman.

Các khái niệm chính được ứng dụng trong mô hình gồm:

• Độ rỗng hiệu dụng: Tỷ lệ phần trăm thể tích lỗ rỗng liên thông chứa chất lưu di động.
• Độ thấm tuyệt đối: Khả năng dẫn chất lưu qua môi trường rỗng dưới gradient áp suất, đo bằng đơn vị miliDarcy (mD).
• Độ bão hòa nước liên kết: Tỷ lệ thể tích nước không thể di động bị giữ lại trong các mao quản nhỏ của đá chứa.
• Hàm biến sai (Variogram): Đại lượng thống kê không gian xác định phạm vi ảnh hưởng và tính dị hướng của các thuộc tính địa chất theo các phương chính.
• Biến đổi chuẩn hóa (Normal Score Transform): Kỹ thuật chuyển đổi phân bố dữ liệu thực tế về phân bố chuẩn Gaussian chuẩn tắc phục vụ mô phỏng ngẫu nhiên.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào bao gồm 589 km² tài liệu địa chấn 3D tái xử lý miền độ sâu PSDM năm 2010, tập hợp đường cong địa vật lý giếng khoan (gamma ray, mật độ, neutron, điện trở suất, siêu âm) từ 5 giếng khoan thăm dò và thẩm lượng trong khu vực mỏ, kết quả đo áp suất vỉa liên tục (MDT, RCI) và tài liệu phân tích mẫu lõi thường cùng mẫu lõi đặc biệt (SCAL).

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm hàng trăm mẫu lõi được đo đạc chính xác về độ rỗng, độ thấm và áp suất mao dẫn. Phương pháp chọn mẫu áp dụng kỹ thuật lấy mẫu tầng theo ranh giới thạch học của các tập vỉa chứa cát kết trong khoảng độ sâu từ 2.600 m đến 3.200 m. Lý do lựa chọn cỡ mẫu này là nhằm đảm bảo tính đại diện cho toàn bộ các tập vỉa ILBH 5.2 có chiều dày biến đổi từ 15 m đến 60 m.

Phương pháp phân tích địa thống kê được lựa chọn vì tính ưu việt trong việc xử lý các thuộc tính bất đồng nhất cao:

• Thuật toán mô phỏng chỉ định tuần tự (Sequential Indicator Simulation - SIS) được áp dụng để mô hình hóa phân bố không gian rời rạc của các đơn vị dòng chảy HU, bảo tồn hình thái phân bố phi tuyến của các thể cát lòng sông và cát tràn bờ.
• Thuật toán mô phỏng tuần tự ngẫu nhiên theo Gaussian (Sequential Gaussian Simulation - SGS) được sử dụng để xây dựng mô hình thuộc tính liên tục cho độ rỗng và độ thấm. Phương pháp này đảm bảo tái lập chính xác dải biến thiên thực tế của dữ liệu đo tại giếng khoan mà không làm phẳng cục bộ các giá trị cực trị.
• Mốc thời gian thực hiện nghiên cứu kéo dài từ giai đoạn thẩm lượng năm 2008 đến khi hoàn thiện mô hình chi tiết và thử nghiệm lịch sử khai thác vào giai đoạn 2011 - 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã phân chia thành công tầng chứa cát kết ILBH 5.2 thành 4 đơn vị dòng chảy thủy lực (HU) riêng biệt. Kết quả phân tích từ mẫu lõi cho thấy độ thấm biến thiên mạnh từ 1 mD ở các tướng cát bột mịn đầm hồ (HU 1) đến hơn 250 mD ở các tướng cát lòng sông cổ năng lượng cao (HU 4), trong khi độ rỗng hiệu dụng dao động từ 10% đến 24%.

Thứ hai, mô hình cấu trúc 3 chiều xây dựng trên mạng lưới tọa độ không gian mịn đã làm sáng tỏ hệ thống 12 đứt gãy chính dạng bậc thang phân chia khu vực phía Bắc thành 2 khối tích tụ H1 và H2. Ranh giới dầu nước được xác định chính xác từ dữ liệu đo áp suất MDT/RCI kết hợp tài liệu địa vật lý giếng khoan, giúp xác định thể tích khối đá chứa dầu hiệu dụng với độ tin cậy vượt trội.

Thứ ba, tính toán trữ lượng dầu tại chỗ (STOIIP) từ mô hình địa chất 3 chiều đạt giá trị 105 triệu thùng dầu. Kết quả này có độ tương thích cao khi so sánh với phương pháp thể tích truyền thống nhưng chi tiết hơn về mặt phân bố không gian trữ lượng theo từng khối kiến tạo và từng lớp vỉa nhỏ.

Thứ tư, quá trình thô hóa (Upscaling) đã chuyển đổi mạng lưới địa chất hàng triệu ô lưới về mô hình mô phỏng khai thác với số lượng ô lưới giảm hơn 70%, đồng thời bảo toàn trên 95% thể tích rỗng và hướng dị hướng của độ thấm. Kết quả lặp lại lịch sử thử vỉa (History Matching) trên các giếng thử vỉa đạt độ sai lệch áp suất đáy giếng dưới 3%, minh chứng cho độ tin cậy của mô hình tĩnh.

Thảo luận kết quả

Sự biến thiên phức tạp của các thuộc tính vật lý thạch học tại mỏ Gấu Đen bắt nguồn từ môi trường trầm tích chuyển tiếp giữa đầm hồ nước ngọt và đồng bằng bồi tích ven bờ. Việc áp dụng phương pháp phân loại tướng đá theo đơn vị dòng chảy HU giúp khắc phục triệt để nhược điểm của mô hình nhị phân cát/sét thông thường. Mô hình truyền thống thường đánh giá quá cao tính liên thông của vỉa chứa, dẫn đến dự báo sai thời điểm nước đột phá vào giếng khai thác.

Dữ liệu mô hình hóa được trực quan hóa qua các mặt cắt địa chất 3 chiều hướng Bắc - Nam, bản đồ đẳng sâu nóc vỉa ILBH 5.2 và biểu đồ phân bố tương quan giữa độ rỗng và độ thấm. Biểu đồ áp suất mao dẫn theo chiều cao thân dầu đã mô tả chính xác sự chuyển tiếp của độ bão hòa nước từ vùng nước đáy (Sw = 100%) lên đỉnh vòm tích tụ (Sw giảm xuống dưới 25%). Kết quả này giải thích rõ nguyên nhân lưu lượng khai thác thực tế tại giếng GD-1X và GD-2X đạt mức thương mại cao hơn 15% so với các giếng khoan ở khu vực đứt gãy bị phân cắt mạnh.

Đề xuất và khuyến nghị

• Tối ưu hóa quỹ đạo khoan cho các giếng phát triển từ GD-1P đến GD-8P bằng cách thiết kế góc nghiêng thân giếng đi qua tối đa các thể cát thuộc HU 3 và HU 4, nhằm duy trì sản lượng khai thác ban đầu trên 3.000 thùng dầu/ngày mỗi giếng trong giai đoạn 2013 - 2015, do ban Công nghệ mỏ Công ty Hoàng Long - Hoàn Vũ JOC chủ trì thực hiện.
• Cập nhật mô hình biến sai Variogram và hiệu chỉnh thuộc tính rỗng thấm định kỳ 6 đến 12 tháng một lần bằng cách tích hợp dữ liệu logging trong khi khoan (LWD) và đo áp suất đáy giếng mới, mục tiêu giảm sai số dự báo trữ lượng xuống dưới 5%, do nhóm Địa chất phát triển mỏ thực hiện.
• Xây dựng phương án bơm ép nước duy trì áp suất vỉa sau 18 tháng khai thác sơ cấp để ngăn chặn hiện tượng sụt giảm áp suất nhanh của khối H1 và H2, hướng tới mục tiêu nâng cao hệ số thu hồi dầu thêm từ 2% đến 4%, do kỹ sư mô phỏng mỏ PVEP POC đảm nhận.
• Áp dụng quy trình tích hợp mô hình tướng dòng chảy HU và thuật toán địa thống kê SIS/SGS cho các tầng chứa sâu hơn như Hệ tầng Trà Tân trên (tập C) và Trà Tân giữa (tập D) trong chiến dịch khoan thăm dò mở rộng từ năm 2014, do Hội đồng Khoa học Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí phê duyệt.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư địa chất và chuyên viên mô hình hóa mỏ: Nắm bắt phương pháp luận chi tiết về xây dựng mô hình cấu trúc 3D, ứng dụng biến sai Variogram và thuật toán SIS/SGS trong việc tái tạo tính bất đồng nhất của tầng chứa cát kết phức tạp.
• Kỹ sư công nghệ mỏ và chuyên gia mô phỏng khai thác: Tham khảo kỹ thuật thô hóa mô hình mạng lưới (Upscaling) và quy trình lặp lại lịch sử thử vỉa (History Matching) để thiết lập mô hình động dự báo sản lượng chính xác.
• Chuyên viên thẩm định dự án và quản lý tài nguyên dầu khí: Tiếp cận khung phương pháp luận chuẩn mực trong tính toán trữ lượng dầu tại chỗ (STOIIP), đánh giá rủi ro địa chất và xây dựng phương án phát triển kinh tế cho các mỏ dầu nhỏ cận biên ngoài khơi thềm lục địa.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Địa chất dầu khí: Sử dụng luận văn như một tài liệu học thuật và thực tiễn mẫu mực về tích hợp tài liệu địa chấn 3D PSDM, địa vật lý giếng khoan và mẫu lõi đặc biệt SCAL.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp đơn vị dòng chảy thủy lực (HU) mang lại lợi ích gì so với mô hình tướng đá truyền thống? Phương pháp HU tích hợp đồng thời độ rỗng và độ thấm thông qua chỉ số FZI và RQI, giúp phân loại vỉa chứa thành các đới có đặc tính thủy lực đồng nhất. Cách tiếp cận này phản ánh chân thực tính bất đồng nhất của vỉa chứa cát kết phức tạp tại mỏ Gấu Đen, hạn chế sai số liên thông thủy lực khi đưa vào mô phỏng khai thác.

Tại sao luận văn sử dụng kết hợp hai thuật toán SIS và SGS trong mô hình hóa? Thuật toán SIS tối ưu cho việc mô phỏng các biến rời rạc như các loại tướng dòng chảy HU, bảo toàn hình thái địa chất của thể cát. Thuật toán SGS phù hợp cho các biến liên tục như độ rỗng và độ thấm, đảm bảo tái hiện chính xác quy luật phân bố xác suất không gian mà không làm mất đi các giá trị cực trị đo được tại giếng khoan.

Ranh giới dầu nước được xác định bằng phương pháp nào trong điều kiện vỉa chứa phân khối phức tạp? Ranh giới dầu nước được xác định chủ yếu thông qua minh giải đường phân bố áp suất chất lưu từ thiết bị đo RCI và MDT kết hợp các đường cong địa vật lý giếng khoan. Tại những khối vỉa tài liệu áp suất chưa rõ ràng, ranh giới được giả định khoa học tại vị trí trung bình giữa điểm gặp dầu sâu nhất và điểm tràn của cấu tạo bẫy chứa.

Quá trình thô hóa mô hình (Upscaling) được kiểm soát chất lượng như thế nào để không làm mất dữ liệu địa chất? Quá trình thô hóa áp dụng phương pháp trung bình số học cho độ rỗng và phương pháp trung bình điều hòa kết hợp hình học cho độ thấm. Chất lượng thô hóa được kiểm soát nghiêm ngặt thông qua việc so sánh biểu đồ phân bố tần suất và kiểm tra độ khớp lịch sử thử vỉa, đảm bảo giữ lại hơn 95% đặc trưng dị hướng của mô hình mịn ban đầu.

Trữ lượng 105 triệu thùng dầu tại chỗ đóng vai trò gì đối với chiến lược phát triển mỏ Gấu Đen? Con số 105 triệu thùng dầu tại chỗ xác nhận tiềm năng thương mại vững chắc của tầng chứa ILBH 5.2 tại khu vực phía Bắc. Đây là căn cứ kỹ thuật then chốt để các nhà đầu tư phê duyệt kế hoạch phát triển mỏ giai đoạn 1, quyết định vị trí hạ đặt giàn khai thác và tối ưu hóa số lượng giếng phát triển từ GD-1P đến GD-8P.

Kết luận

• Xây dựng thành công mô hình cấu trúc 3 chiều hoàn chỉnh cho tầng chứa ILBH 5.2 mỏ Gấu Đen dựa trên 589 km² địa chấn 3D PSDM và số liệu giếng khoan.
• Tiên phong ứng dụng phương pháp phân loại tướng dòng chảy thủy lực HU kết hợp chuỗi thuật toán địa thống kê SIS và SGS để mô hình hóa chính xác tính bất đồng nhất vỉa chứa.
• Lượng hóa chính xác trữ lượng dầu tại chỗ đạt 105 triệu thùng, làm cơ sở khoa học cho công tác thiết kế khai thác mỏ.
• Hoàn thành xuất sắc quá trình thô hóa mô hình mạng lưới và kiểm chứng thành công qua mô phỏng lặp lại lịch sử thử vỉa với độ tin cậy cao.
• Cung cấp giải pháp kỹ thuật toàn diện phục vụ kế hoạch đưa mỏ Gấu Đen vào khai thác thương mại an toàn và đạt hiệu quả kinh tế tối ưu trong giai đoạn 2012 - 2015.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là đã chuẩn hóa quy trình xây dựng mô hình địa chất 3 chiều tích hợp từ tài liệu địa chấn, địa vật lý giếng khoan và mẫu lõi cho các mỏ nhỏ cận biên tại thềm lục địa Việt Nam. Các kỹ sư và nhà nghiên cứu có thể khai thác phương pháp luận này để áp dụng cho các khối cấu trúc lân cận nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và khai thác mỏ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.