MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Dầu khí là nguồn năng lượng quan trọng không chỉ riêng với nước ta mà còn đối với các nước trên thế giới. Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng này ngày càng cao. Việc khảo sát, thăm dò, tìm kiếm và khai thác dầu khí là một quá trình rất khó khăn.
Đặc biệt là ở các khu vực nước sâu (những khu vực có độ sâu mực nước biển từ 500-2,000 m và vùng biển sâu là khu vực có mực nước biển lớn hơn 2,000 m (Weimer et al., 2006) khi mà số lượng giếng khoan thăm dò, khai thác cũng như các nguồn tài liệu nghiên cứu còn khá hạn chế. Và bể Phú Khánh cũng được xem là bể trầm tích nước sâu ở thềm lục địa miền Trung Việt Nam. Trước 2007, hoạt động tìm kiếm thăm dò còn thưa và chưa đồng bộ. Đến thời điểm hiện tại, đã có gần 14,500 km tuyến địa chấn mới thu nổ (Maingarm et al., 2011) và 3 giếng khoan thăm dò (CMT-1X và TH-1X năm 2009, HT-1X vào năm 2011) ở vùng nước nông, với các phát hiện dầu trong vỉa chứa carbonate Miocene Dưới tại giếng CMT-1X (Nguyen et al., 2012) là minh chứng đầu tiên về tiềm năng hydrocarbon trong bể Phú Khánh.
Đồng thời, bằng chứng về các lớp sapropel giàu tảo trong các vết thấm dầu ở Đầm Thị Nại (Bình Định) đã tạo ra sự quan tâm về nguồn gốc của dầu trong khu vực này (Bojesen-Koefoed et al., 2005; Fyhn et al. Tuy nhiên, vẫn chưa có giếng khoan thăm dò nào được tiến hành ở vùng nước sâu hơn 1,000m đến thời điểm hiện tại. Do đó việc xây dựng mô hình trưởng thành nhiệt của đá mẹ vùng nước sâu bể Phú Khánh giữ vai trò quan trọng trong việc xác định đới trưởng thành của vật liệu hữu cơ trong quá trình sinh dầu ở các tầng đá mẹ và đồng thời làm giảm các yếu tố không chắc chắn trong quá trình tìm kiếm, khoan thăm dò. Trong khi đó, việc nghiên cứu dòng nhiệt và địa nhiệt và sự ảnh hưởng của chúng đến quá trình sinh dầu khí ở khu vực này chưa được quan tâm nghiên cứu nghiêm túc, và thường chỉ quan tâm đến thông số nhiệt độ hiện tại của tập trầm tích nên chưa đủ cơ sở thuyết phục.
Thực tế nghiên cứu cho thấy giá trị dòng nhiệt được sử dụng hữu ích để xây dựng mô hình đánh giá tiềm năng sinh dầu khí của đá mẹ ở bể trầm tích, đặc biệt là xây dựng mô hình trưởng thành nhiệt trong nghiên cứu tiềm năng sinh dầu khí. xvii Rõ ràng, việc đầu tư nghiên cứu để nắm vững bản chất của dòng nhiệt và chế độ nhiệt của một bể trầm tích cụ thể cần phải được đầu tư ngay từ đầu trước khi bắt tay vào xây dựng đánh giá mô hình địa chất. Hiểu rõ những tham số này sẽ cung cấp nền tảng lý luận đánh giá tiềm năng dầu khí của bể trầm tích. Trong địa hóa dầu, địa nhiệt và dòng nhiệt có tương quan chặt chẽ với nhau và thể hiện vai trò chủ chốt khi được xem là tiền đề cho quá trình hình thành dầu khí trong suốt bề dày lịch sử phát triển địa chất.
Thực tế, chế độ nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ trưởng thành của một thể địa chất được xem là tầng đá mẹ sinh dầu tiềm năng. Cụ thể là, ở một khoảng thích hợp, vật chất hữu cơ bảo tồn trong các tầng đá sinh tiềm năng này sẽ trải qua quá trình hấp nhiệt từ dưới sâu hoặc các đá vây quanh. Các phản ứng hóa học trong đá trầm tích diễn ra liên tục hàng trăm triệu năm để cuối cùng có được sản phẩm là dầu khí như ngày nay. Vì vậy, đề tài nghiên cứu về dòng nhiệt được đề xuất là cần thiết để cung cấp nền tảng cho những nghiên cứu trong khoa học địa chất dầu khí về sau.
Để làm sáng tỏ vấn đề này cần đặt ra đề tài: “XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÒNG NHIỆT ĐỂ XÁC ĐỊNH SỰ PHÂN BỐ DẦU KHÍ Ở VÙNG NƯỚC SÂU BỂ PHÚ KHÁNH”. Nghiên cứu sự thay đổi của dòng nhiệt theo thời gian địa chất là công việc quan trọng, là cơ sở để xây dựng mô hình bồn trầm tích, cung cấp một bức tranh ban đầu về sự hình thành hydrocarbon, độ trưởng thành của đá mẹ ở vùng nước sâu bể Phú Khánh. Từ đó, có thể làm tiền đề cơ bản để dự báo được thời điểm sinh, hướng di cư và vị trí tích luỹ vào bẫy chứa. Mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ▪ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết dòng nhiệt và dòng nhiệt cổ.
▪ Xây dựng cơ sở quy trình tính toán dòng nhiệt hiện tại và dòng nhiệt cổ từ dữ liệu giếng, từ đó, biện luận dòng nhiệt ở khu vực nước sâu bể Phú Khánh. ▪ Xây dựng mô hình bồn trầm tích để đánh giá độ trưởng thành của đá mẹ và lịch sử hình thành hydrocarbon theo mặt cắt Tây Bắc-Đông Nam, từ đó xác định sự phân bố dầu khí ở vùng nước sâu bể Phú Khánh. Nội dung nghiên cứu xviii ▪ Tổng hợp phân tích tài liệu về dòng nhiệt, dòng nhiệt cổ và cách tính dòng nhiệt cổ trên thế giới nói chung và khu vực vùng nước sâu bể Phú Khánh nói riêng. ▪ Lựa chọn phương pháp tính dòng nhiệt cổ cho vùng nước sâu bể Phú Khánh dựa trên dữ liệu giếng và dữ liệu các vùng lân cận.
▪ Tổng hợp phân tích các tài liệu địa chất – địa vật lý, lịch sử kiến tạo, đặc điểm địa hóa của bể Phú Khánh. ▪ Xây dựng mô hình bồn trầm tích để xác định lịch sử hình thành hydrocarbon ở vùng nước sâu bể Phú Khánh. Phương ph p nghiên cứu ▪ Kế thừa, thu thập tài liệu về địa chất khu vực nghiên cứu: Minh giải địa chấn, đặc điểm địa chất bể trầm tích Phú Khánh, đặc điểm hệ thống dầu khí, cơ chế hình thành và lịch sử kiến tạo bể Phú Khánh. ▪ Kế thừa, tổng hợp và hệ thống hóa nền tảng lý thuyết về cách tính dòng nhiệt và dòng nhiệt cổ dựa trên các số liệu giếng khoan lân cận.
▪ Xây dựng các quy trình tính toán dòng nhiệt hiện tại và dòng nhiệt cổ từ dữ liệu giếng, biện luận đưa ra các giới hạn min max cho dòng nhiệt ở vùng nước sâu. ▪ Sử dụng phần mềm PetroMod để xây dựng mô hình bồn trầm tích 1D, 2D ở bể Phú Khánh. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong, ngoài nước Tình hình nghiên cứu trên thế giới Lucazeau (2019) trình bài một phần tổng hợp mới, tạo một cơ sở dữ liệu có tên New Global Heat Flow (NGHF), trong đó hiện đã tăng lên gần 70,000 giá trị. Tác giả đã phân tích cơ sở dữ liệu NGHF và cung cấp số liệu thống kê so sánh để nghiên cứu trước đây.
Ông cũng xem xét lại các mối quan hệ tuổi của dòng nhiệt cho cả đại dương và lục địa. Cuối cùng ông đã thảo luận về phép ngoại suy của dòng nhiệt bề mặt cho toàn bộ Trái đất và đề xuất một phương thức mới bản đồ toàn cầu ở độ phân giải 0,5◦ × 0,5◦ dựa trên phương pháp tương tự và đề xuất các vị trí có thể cho nghiên cứu trong tương lai. Kết quả trong nghiên cứu của ông cho thấy rằng dòng nhiệt lục địa (67mW/m2) không thay đổi đáng kể so với các nghiên cứu trước đây, nhưng sự khác biệt là quan trọng hơn đối với dòng nhiệt đại dương. Điều này có liên quan đến chất xix lượng và lấy mẫu tốt hơn trong các phép đo ở các khu vực bị ảnh hưởng bởi tuần hoàn thủy nhiệt (hydrothermal circulation).
Liao et al. (2014) đã nghiên cứu về dòng nhiệt tại rìa đứt gãy lục địa của mảng Biển Đông sát với Đài Loan trong bối cảnh kiến tạo liên quan. Nghiên cứu đã tiến hành đo đạc giá trị nhiệt độ ở 9 giếng khoan thăm dò dầu khí và khảo sát BSR (Bottom Simulating Reflector) dựa trên tài liệu địa chấn để đánh giá gradient địa nhiệt và dòng nhiệt của khu vực rìa Bắc mảng Biển Đông. Để xác định chính xác giá trị nhiệt độ vỉa, nhóm tác giả sử dụng đồ thị Horner.
Còn độ sâu bề mặt BSR dùng để tính giá trị nhiệt độ tầng đáy nông theo cơ sở lý thuyết ranh giới áp suất nhiệt độ pha bão hòa đới khí hydrate. Phương trình xác định nhiệt độ đáy giếng cũng được đưa ra và hiệu chỉnh. Giá trị tính toán nằm vào khoảng 28 đến 128oC/km, và 62. Giá trị dòng nhiệt ở khu vực sườn lục địa cao hơn mức trung bình, vào khoảng 70.9 mW/m2 với gradient địa nhiệt đạt 56.
Dòng nhiệt thấp ở phần thềm hầu hết là do lớp vỏ trầm tích tích tụ dày. Do lớp vỏ lục địa bị tách giãn mạnh ở khu vực sườn lục địa nên giá trị dòng nhiệt cao đột biến, tương ứng với các đới đứt gãy địa hào ở Jiulong Ridge. Điều này chứng tỏ có sự đối lưu dòng nhiệt diễn ra tại hệ thống đứt gãy này. Bài báo đưa ra phương pháp xác định nhiệt độ tại mặt phân cách giữa lớp trầm tích và nước biển cũng như chỉ ra mối quan hệ giữa độ truyền nhiệt của lớp phủ trầm tích với vận tốc sóng dọc và nhiệt độ.
Nghiên cứu khảo sát cơ chế tách giãn vỏ và sự sụt lún manti ngoài khơi biển Việt Nam dựa trên tài liệu địa chấn được Savva et al. (2013) thực hiện để tìm hiểu cấu trúc tiến hóa bể trầm tích Phú Khánh từ Eocene đến nay dưới sự tách giãn vỏ của Biển Đông. Nghiên cứu chỉ ra rằng tại miền Trung Tâm bể xuất hiện đới vỏ siêu mỏng và hiện tượng nâng cao mặt Moho làm cho vỏ trầm tích tiếp xúc trực tiếp với lớp manti. Các đới phá vở của lớp vỏ thường liên quan đến hoạt động các dòng đối lưu của quyển mềm kèm theo sự phân chia cấu trúc vỏ do đứt gãy trượt, đứt gãy khối.
Mặt dâng theo trục trụ của Moho song song với trục tách giãn biển Đông. Mặt cắt địa chấn trọng lực thường kém ở các đới biểu hiện của Moho. Dựa trên phân tích và minh giải các lát cắt địa chấn nhóm tác giả đã khảo sát các dạng cấu trúc đứt gãy cũng như tuổi của chúng trong tiến trình phát triển vỏ. xx Van Wees et al.
Mô hình có khả năng đảo ngược lịch sử chôn vùi, hiệu chỉnh với dữ liệu nhiệt độ và trưởng thành của đá mẹ. Hiệu chỉnh và phân tích độ nhạy được thực hiện thông qua phân tích lấy mẫu Monte Carlo bằng kỹ thuật thiết kế thử nghiệm cho tính toán hiệu quả. Các dòng nhiệt kiến tạo có thể dễ dàng được sử dụng làm đầu vào cho mô hình lưu vực trong thương mại có sẵn phần mềm bên thứ ba.
