Nghiên Cứu Mô Hình Lịch Sử Dòng Nhiệt Để Xác Định Phân Bố Dầu Khí Ở Vùng Nước Sâu Bể Phú Khánh

Nghiên cứu mô hình lịch sử dòng nhiệt xác định phân bố dầu khí vùng nước sâu bể Phú Khánh trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật dầu khí.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Trang
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Xuân Huy
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Dầu khí
• Đề tài: Mô Hình Lịch Sử Dòng Nhiệt Trong Nghiên Cứu Phân Bố Dầu Khí Ở Vùng Nước Sâu Bể Phú Khánh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Vị trí địa lí bể Phú Khánh
• 1.2. Lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí ở bể Phú Khánh
• 1.3. Lịch sử kiến tạo
• 1.4. Hệ thống dầu khí của bể Phú Khánh
• 1.5. Di cư, nạp bẫy
• 1.6. Hệ thống cơ sở dữ liệu được sử dụng trong nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DÒNG NHIỆT VÀ QUY TRÌNH XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÒNG NHIỆT
• 2.1. Tổng quan về dòng nhiệt
• 2.2. Tính toán dòng nhiệt hiện tại từ dữ liệu giếng
• 2.3. Tính toán dòng nhiệt cổ từ dữ liệu giếng
• 2.4. Backstripping: Loại bỏ ảnh hưởng của tải trọng trầm tích
• 2.5. Tính toán hệ số tách giãn
• 2.6. Tính toán dòng nhiệt độ cổ bằng cách sử dụng mô hình căng giãn đồng nhất McKenzie
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN DÒNG NHIỆT Ở VÙNG NƯỚC SÂU BỂ PHÚ KHÁNH
• 3.1. Phân bố dòng nhiệt hiện tại ở bể Phú Khánh
• 3.2. Tính toán dòng nhiệt hiện tại từ dữ liệu giếng
• 3.3. Tính toán dòng nhiệt cổ từ dữ liệu giếng
• 3.4. Dữ liệu đầu vào và các giả định
• 3.5. Kết quả tính toán
• 3.6. Tính toán hệ số tách giãn
• 3.7. Tính toán dòng nhiệt cổ cho giếng CMT-1X
• 4. CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH SỰ PHÂN BỐ DẦU KHÍ Ở VÙNG NƯỚC SÂU BỂ PHÚ KHÁNH
• 4.1. Cơ sở lý thuyết về mô hình hóa bồn trầm tích
• 4.2. Quy trình thực hiện mô hình hóa bồn trầm tích
• 4.3. Dữ liệu đầu vào
• 4.4. Tham số địa chất
• 4.5. Tham số đá mẹ
• 4.6. Biện luận giá trị các điều kiện biên ở vùng nước sâu bể Phú Khánh
• 4.7. Kết quả mô hình
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: CƠ SỞ CÂN BẰNG ĐẲNG TĨNH AIRY, DECOMPACTION VÀ BACKSTRIPPING
• Cân bằng đẳng tĩnh Airy
• PHỤ LỤC B: DỮ LIỆU DÒNG NHIỆT TỪ 108o-115o ĐÔNG ĐẾN 10o-15o BẮC TỔNG HỢP TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU GOUTORBE ET AL.
• PHỤ LỤC C: CODE VBA TRONG EXCEL MACRO PHỤC VỤ CHO TÍNH TOÁN SỤT LÚN KIẾN TẠO
• Định dạng các biến
• Bề dày hiện tại
• Bề dày tổng
• Độ rỗng và mật độ ở hiện tại
• Các tính toán tại mỗi khoảng thời gian
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Giới thiệu về mô hình lịch sử dòng nhiệt

Mô hình lịch sử dòng nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ quá trình hình thành và phân bố dầu khí ở vùng nước sâu bể Phú Khánh. Nghiên cứu này sẽ tổng hợp lại lịch sử kiến tạo của bể, bao gồm ba giai đoạn chính: Eocene-Miocene Sớm, Miocene Giữa-Muộn, và Pliocene đến nay. Qua đó, việc xác định địa chất và địa vật lý sẽ cung cấp cơ sở để ngoại suy các giá trị dòng nhiệt trong khu vực. Thực tế, dòng nhiệt là yếu tố quyết định đến mức độ trưởng thành của đá mẹ, từ đó ảnh hưởng đến khả năng sinh dầu khí. Theo nghiên cứu, việc tính toán dòng nhiệt hiện tại từ dữ liệu giếng sẽ giúp xác định được mức độ trưởng thành của các tầng đá mẹ, từ đó đưa ra các dự báo về phân bố dầu khí.

1.1. Cơ sở lý thuyết về dòng nhiệt

Dòng nhiệt là một trong những yếu tố chủ chốt trong nghiên cứu phân bố dầu khí. Nghiên cứu dòng nhiệt không chỉ giúp xác định tầng chứa dầu mà còn ảnh hưởng đến các quá trình địa chất khác. Việc tính toán dòng nhiệt hiện tại từ dữ liệu giếng và so sánh với dòng nhiệt cổ là cần thiết để hiểu rõ hơn về lịch sử hình thành dầu khí. Mô hình hóa dòng nhiệt giúp đánh giá các điều kiện biên của bể, từ đó cung cấp cái nhìn tổng quát về quá trình hình thành và trưởng thành của các tầng đá mẹ. Thực tế cho thấy, các giá trị dòng nhiệt được sử dụng để xây dựng mô hình đánh giá tiềm năng sinh dầu khí của đá mẹ ở bể trầm tích này.

II. Phân tích dòng nhiệt ở vùng nước sâu bể Phú Khánh

Việc phân tích dòng nhiệt hiện tại và cổ ở bể Phú Khánh là cần thiết để xác định sự phân bố dầu khí. Dữ liệu từ các giếng khoan như TH-1X và CMT-1X sẽ được sử dụng để tính toán các giá trị dòng nhiệt hiện tại. Kết quả cho thấy sự phân bố dòng nhiệt không đồng đều, ảnh hưởng bởi các yếu tố như cấu trúc địa chất và lịch sử kiến tạo. Tính toán dòng chảy nhiệt độ hiện tại sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc đánh giá khả năng sinh dầu khí. Bên cạnh đó, việc tính toán dòng nhiệt cổ thông qua quy trình backstripping sẽ cho thấy sự thay đổi trong điều kiện địa chất qua thời gian, từ đó giúp xác định các điều kiện thuận lợi cho sự hình thành hydrocarbon.

2.1. Tính toán dòng nhiệt hiện tại

Tính toán dòng nhiệt hiện tại từ dữ liệu giếng cho thấy các giá trị nhiệt độ có sự khác biệt lớn giữa các khu vực trong bể Phú Khánh. Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại, các giá trị dòng nhiệt được xác định và so sánh với các nghiên cứu trước đây. Kết quả cho thấy rằng dòng nhiệt ở bể này có xu hướng tăng theo độ sâu, điều này cho thấy sự trưởng thành của đá mẹ có thể diễn ra mạnh mẽ hơn ở các khu vực sâu hơn. Hơn nữa, việc áp dụng các mô hình mô phỏng dòng nhiệt sẽ giúp cải thiện độ chính xác trong việc dự đoán sự phân bố dầu khí trong tương lai.

III. Xác định sự phân bố dầu khí

Nghiên cứu về sự phân bố dầu khí ở vùng nước sâu bể Phú Khánh không chỉ dựa vào các giá trị dòng nhiệt mà còn cần phải xem xét các yếu tố khác như địa chất và môi trường. Việc xây dựng mô hình bồn trầm tích 1D và 2D sẽ giúp xác định thời điểm hình thành hydrocarbon và độ trưởng thành của đá mẹ. Kết quả mô hình hóa sẽ cung cấp cái nhìn tổng quát về khả năng sinh dầu khí trong khu vực, đồng thời giảm thiểu các yếu tố không chắc chắn trong quá trình tìm kiếm và khai thác. Đánh giá tiềm năng dầu khí sẽ dựa trên sự kết hợp giữa các dữ liệu địa chất, dòng nhiệt, và các mô hình mô phỏng.

3.1. Mô hình hóa bồn trầm tích

Mô hình hóa bồn trầm tích là một phần quan trọng trong nghiên cứu xác định sự phân bố dầu khí. Quá trình này bao gồm việc thu thập dữ liệu địa chất và thực hiện các tính toán cần thiết để đánh giá độ trưởng thành của đá mẹ. Các mô hình 1D và 2D sẽ giúp làm rõ hơn về thời điểm hình thành hydrocarbon và các điều kiện cần thiết cho sự tích tụ dầu khí. Kết quả từ mô hình hóa cung cấp thông tin quý giá cho các nhà nghiên cứu và nhà đầu tư trong việc xác định các khu vực tiềm năng cho khai thác dầu khí.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bể trầm tích Phú Khánh nằm trên thềm lục địa miền Trung Việt Nam, sở hữu cấu trúc địa chất trải dài khoảng 250 km theo phương Bắc - Nam (từ 10°30’ đến 15°30’ vĩ độ Bắc) và rộng 50 - 75 km theo phương Đông - Tây (từ 109°20’ đến 112°30’ kinh độ Đông). Địa hình đáy biển có sự phân hóa sâu sắc từ vùng nước nông dưới 300 m ở phía Tây đến các trũng nước sâu từ 300 m đến hơn 4.000 m ở phía Đông. Mặc dù được đánh giá là bồn trũng nước sâu giàu tiềm năng hydrocarbon hàng đầu tại Đông Nam Á, lịch sử thăm dò tại đây còn thưa thớt và chưa đồng bộ. Đến nay, toàn bể mới chỉ ghi nhận 3 giếng khoan thăm dò tại vùng nước nông gồm TH-1X, CMT-1X (khoan năm 2009) và HT-1X (khoan năm 2011), hoàn toàn chưa có giếng khoan nào được thực hiện ở độ sâu vượt quá 1.000 m nước.

Các mô hình mô phỏng bồn trầm tích trước đây chủ yếu sử dụng giả định dòng nhiệt tĩnh cố định trong khoảng 54 - 65 mW/m² dựa trên nhiệt độ đo hiện tại ở các giếng nước nông, tạo ra độ bất định rất lớn khi dự báo thời điểm sinh và phân bố dầu khí ở vùng nước sâu. Luận văn tập trung giải quyết bài toán cốt lõi: Xây dựng mô hình lịch sử dòng nhiệt theo thời gian địa chất và mô phỏng hệ thống dầu khí 1D, 2D dọc tuyến địa chấn dài 200 km sâu đến 13.000 m. Nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp bức tranh nhiệt động lực học chuẩn xác nhằm định vị các bẫy chứa triển vọng, giảm thiểu rủi ro kinh tế và tối ưu hóa ngân sách hàng chục triệu USD cho các chiến dịch khoan thăm dò nước sâu trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu kết hợp hai nền tảng nhiệt động lực học và kiến tạo bồn trũng kinh điển: Định luật dẫn nhiệt Fourier mở rộng kết hợp mô hình trung bình điều hòa của Beardsmore và Cull (2001), cùng Mô hình căng giãn đồng nhất nhiệt thạch quyển của McKenzie (1978) kết hợp nguyên lý cân bằng đẳng tĩnh Airy. Độ dẫn nhiệt của các lớp đất đá được chuẩn hóa theo từng kiểu thạch học: cát kết đạt 3,8 W/m/K, sét kết đạt 1,9 W/m/K, bột kết đạt 2,9 W/m/K và đá móng granit đạt 3,2 W/m/K.

Khung lý thuyết vận hành dựa trên 5 khái niệm chuyên ngành cốt lõi:

• Dòng nhiệt cơ sở: Thông lượng nhiệt dẫn truyền từ manti qua thạch quyển vào đáy cột trầm tích.
• Giải nén: Quá trình tính toán phục hồi bề dày và độ rỗng ban đầu của từng tập địa tầng trước khi bị nén ép cơ học do chôn vùi trầm tích.
• Bóc tách tải trọng trầm tích: Phương pháp loại trừ ảnh hưởng của tải trọng trầm tích và cột nước biển để xác định chính xác độ sụt lún kiến tạo thuần túy do nội lực.
• Hệ số tách giãn beta: Tỷ lệ thể hiện mức độ kéo mỏng của lớp vỏ lục địa trong các pha tách giãn kiến tạo.
• Nhiệt độ ranh giới bề mặt trầm tích - nước biển và độ sâu mực nước biển cổ: Các điều kiện biên động điều chỉnh gradient nhiệt độ của bồn qua từng kỷ nguyên địa chất.

Phương pháp nghiên cứu

Cơ sở dữ liệu đầu vào bao gồm 14.500 km tuyến địa chấn 2D GeoStreamer, mặt cắt địa chấn 2D tái minh giải với độ phân giải lưới 1 km × 1 km kéo dài 200 km, báo cáo địa chất - địa vật lý của 3 giếng khoan thăm dò (TH-1X, CMT-1X, HT-1X), 42 điểm đo dòng nhiệt toàn cầu chuẩn hóa trong tọa độ từ 108° đến 115° kinh độ Đông và 10° đến 15° vĩ độ Bắc từ cơ sở dữ liệu của Goutorbe và cộng sự (2011), cùng thông số địa hóa (chỉ số TOC từ 4% đến 20%, chỉ số HI từ 300 đến 700 mg HC/g) từ các vết lộ Đầm Thị Nại và các bể lân cận.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Luận văn xây dựng thuật toán tự động hóa bằng mã nguồn VBA Macro trong Excel để giải phương trình giải nén tích phân phi tuyến và kỹ thuật bóc tách trầm tích cho 6 tập địa tầng của giếng CMT-1X. Hệ số tách giãn beta được xác định bằng phương pháp hồi quy tuyến tính giữa sụt lún kiến tạo và hàm suy giảm nhiệt thời gian với hằng số thời gian thạch quyển là 62,7 triệu năm. Quy trình này cho phép mô phỏng sự suy giảm nhiệt độ chính xác theo 3 pha tiến hóa kiến tạo của bể Phú Khánh: trước tách giãn, đồng tách giãn (56 đến 15,97 triệu năm trước) và hậu tách giãn (15,97 triệu năm trước đến nay). Mô hình bồn trầm tích 1D và 2D sau đó được mô phỏng tích hợp trên phần mềm chuyên dụng PetroMod kết hợp công cụ PetroRisk để phân tích độ nhạy bằng kỹ thuật lấy mẫu Monte Carlo.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, kết quả phân tích 42 điểm dữ liệu bằng kỹ thuật Kriging cho thấy dòng nhiệt hiện tại ở bể Phú Khánh phân bố không đồng đều, dao động từ 52 đến 90 mW/m² với giá trị trung bình là 73 mW/m². Vùng nước nông phía Tây Bắc có giá trị dòng nhiệt cao từ 78 đến 86 mW/m², trong khi vùng nước sâu phía Đông Nam chỉ đạt từ 58 đến 72 mW/m².

Thứ hai, nghiên cứu định lượng được vai trò của hiệu ứng che phủ cách nhiệt từ tầng trầm tích. Tại vùng nước sâu, bề dày trầm tích tích tụ khổng lồ lên tới 10.000 m, cao gấp 3,3 đến 5 lần so với bề dày trầm tích 2.000 - 3.000 m tại các khối nâng giếng TH-1X và CMT-1X. Tầng trầm tích dày này đóng vai trò như một lớp vật liệu cách nhiệt, làm suy giảm từ 20% đến 30% giá trị dòng nhiệt thoát ra bề mặt đáy biển.

Thứ ba, hệ số tách giãn beta tính toán tại giếng CMT-1X đạt giá trị từ 1,35 đến 1,55, phản ánh sự mỏng hóa đáng kể của vỏ thạch quyển trong pha đồng tách giãn Eocene - Miocene Sớm. Lịch sử dòng nhiệt cổ ghi nhận giá trị tăng vọt cực đại ở cuối pha đồng tách giãn (đạt trên 85 mW/m²) trước khi giảm dần theo quy luật hàm mũ trong pha sụt lún nhiệt hậu tách giãn.

Thứ tư, mô hình hóa 1D và 2D làm sáng tỏ quá trình trưởng thành nhiệt của đá mẹ: Tầng đá sét đầm hồ tuổi Oligocene (kerogen loại I và II) tại các trũng sâu đã chính thức bước vào cửa sổ sinh dầu từ giai đoạn Miocene Giữa (khoảng 15 triệu năm trước) và hiện nay đang nằm trong cửa sổ sinh khí cực đại. Tầng đá mẹ châu thổ tuổi Miocene Dưới ở trung tâm bể hiện đang nằm trong cửa sổ sinh dầu thuận lợi.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa dòng nhiệt giữa vùng nước nông và nước sâu phản ánh rõ nét mối tương quan giữa độ dày lớp trầm tích và tốc độ nguội lạnh của thạch quyển. Do bể Phú Khánh là một bồn trũng trẻ (tuổi Kainozoi khoảng 35 triệu năm), thạch quyển vẫn chưa đạt trạng thái cân bằng nhiệt hoàn toàn (vốn cần khoảng 80 triệu năm theo mô hình McKenzie). Vì vậy, giá trị dòng nhiệt nền của toàn bể vẫn duy trì ở mức tương đối cao.

So với công trình trước đây của Nguyễn và cộng sự (2012) vốn áp dụng mức nhiệt cố định 54 - 65 mW/m², việc luận văn định lượng được đỉnh dòng nhiệt cổ giai đoạn đồng tách giãn đã chứng minh đá mẹ Oligocene đạt độ trưởng thành và sinh hydrocarbon sớm hơn từ 2 đến 3 triệu năm. Kết quả dòng nhiệt trung bình 73 mW/m² của nghiên cứu hoàn toàn tương thích và nhất quán với các nghiên cứu quy mô khu vực Biển Đông của He và cộng sự (trung bình 77 mW/m²) và nghiên cứu tại bể Cửa Sông Châu Giang của Li và cộng sự (trung bình 71 mW/m²).

Dữ liệu mô phỏng được trực quan hóa qua biểu đồ phân bố độ sâu giải nén 6 tập địa tầng, đồ thị hồi quy tuyến tính xác định hệ số tách giãn beta, cùng các mặt cắt 2D thể hiện đường đẳng nhiệt và hướng di cư chất lưu. Hydrocarbon sinh ra từ trũng sâu di cư theo phương thẳng đứng qua các đứt gãy kiến tạo sâu và thấm ngang qua các vỉa cát kết, carbonate ám tiêu san hô tuổi Miocene (độ rỗng từ 5% đến 20%) để nạp vào các bẫy cấu trúc vòm nâng và bẫy phi cấu tạo ở cả vùng nước nông lẫn nước sâu.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tiến hành khoan thăm dò thẩm lượng tại các cấu tạo bẫy vòm móng nứt nẻ và ám tiêu san hô Miocene ở vùng nước sâu từ 500 m đến 1.500 m. Chủ thể thực hiện là Tập đoàn Dầu khí Việt Nam cùng Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí. Mục tiêu hướng tới nâng tỷ lệ thành công của các giếng khoan nước sâu thêm 15% đến 20% trong giai đoạn 2026 - 2028.

Thứ hai, triển khai đo đạc bổ sung nhiệt độ bề mặt đáy biển thời gian thực và khảo sát địa chấn phản xạ đáy giả lập BSR trên toàn bộ 14.500 km tuyến địa chấn vùng nước sâu. Chủ thể thực hiện là Viện Dầu khí Việt Nam phối hợp cùng các nhà thầu quốc tế. Mục tiêu nhằm giảm sai số tính toán dòng nhiệt hiện tại xuống dưới mức 5%, hoàn thành trước quý IV/2027.

Thứ ba, nâng cấp mô hình bồn trầm tích từ dạng 2D sang mô hình 3D động lực học độ phân giải cao cho khu vực trũng Phú Yên và đới cắt trượt Tuy Hòa. Chủ thể thực hiện là nhóm nghiên cứu chuyên sâu thuộc Trường Đại học Bách Khoa kết hợp các đơn vị vận hành mỏ. Mục tiêu là mô phỏng chi tiết 100% các đường di cư bẫy phi cấu tạo phức tạp, lộ trình thực hiện từ năm 2026 đến 2029.

Thứ tư, hoàn thiện khung pháp lý ưu đãi đầu tư và cơ chế phân chia rủi ro tài chính đối với các lô dầu khí nước sâu trên 1.000 m. Chủ thể thực hiện là Bộ Công Thương và các cơ quan quản lý năng lượng. Mục tiêu nhằm thu hút từ 2 đến 3 hợp đồng chia sản phẩm dầu khí mới với tổng vốn đầu tư nước ngoài ước đạt 300 - 500 triệu USD trước năm 2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm chuyên viên minh giải địa chất và kỹ sư mô hình hóa bồn trầm tích tại các công ty dầu khí: Ứng dụng quy trình tính toán dòng nhiệt cổ và bộ thông số thạch quyển thực nghiệm để thiết lập và hiệu chỉnh mô hình hệ thống dầu khí cho các lô tìm kiếm thăm dò thực tế.

Nhóm nghiên cứu sinh, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Địa chất, Địa vật lý và Kỹ thuật Dầu khí: Khai thác tài liệu như một cẩm nang học thuật mẫu mực về phương pháp giải nén địa tầng, bóc tách trầm tích cân bằng Airy và kỹ thuật lập trình VBA Macro xử lý dữ liệu địa chất tự động.

Nhóm chuyên gia đánh giá trữ lượng và nhà hoạch định chiến lược phát triển mỏ: Sử dụng bản đồ phân bố dòng nhiệt và các đới trưởng thành nhiệt của đá mẹ để khoanh định diện tích triển vọng, xếp hạng mức độ ưu tiên của các cấu trúc bẫy chứa nước sâu.

Nhóm nhà khoa học nghiên cứu địa nhiệt và kiến tạo mảng khu vực Biển Đông: Tham khảo tập dữ liệu 42 điểm đo dòng nhiệt chuẩn hóa và cơ chế tiến hóa manti để đánh giá tiềm năng khai thác năng lượng địa nhiệt sạch tại thềm lục địa Nam Trung Bộ.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao dòng nhiệt ở vùng nước sâu bể Phú Khánh lại thấp hơn vùng nước nông? Hiện tượng này xuất phát từ hiệu ứng che phủ cách nhiệt của lớp phủ trầm tích. Vùng nước sâu có bề dày trầm tích lên tới 10.000 m, hoạt động như một lớp chăn cách nhiệt làm suy giảm từ 20% đến 30% thông lượng nhiệt bề mặt so với trầm tích mỏng 2.000 - 3.000 m ở vùng nước nông.

Mô hình nhiệt McKenzie mang lại ưu thế gì vượt trội so với các cách tiếp cận trước đây? Mô hình McKenzie mô phỏng chính xác sự thay đổi nhiệt độ tức thời trong pha đồng tách giãn và quy luật suy giảm nhiệt tiệm tiến theo hàm mũ suốt 62,7 triệu năm của hằng số thời gian thạch quyển, khắc phục triệt để các sai số do giả định nhiệt độ cố định trước đây.

Đá mẹ nào đóng vai trò phát sinh dầu khí chủ lực tại bể Phú Khánh? Tầng đá sét kết và than đầm hồ tuổi Oligocene là nguồn sinh chính nhờ hàm lượng hữu cơ TOC cao từ 4% đến 20%, chỉ số HI đạt 300 đến 700 mg HC/g, đã hoàn tất pha sinh dầu và đang phát sinh khí mạnh mẽ tại các trũng sâu.

Ý nghĩa của phát hiện dầu tại giếng khoan nước nông CMT-1X đối với nghiên cứu này là gì? Phát hiện dầu trong đá vôi Miocene Dưới tại độ sâu 1.470,7 m của giếng CMT-1X là bằng chứng thực nghiệm khẳng định hệ thống dầu khí đang hoạt động, đồng thời cung cấp số liệu thạch học và nhiệt độ vỉa chuẩn xác để hiệu chỉnh toàn bộ mô hình nhiệt.

Thuật toán giải nén và bóc tách trầm tích trong luận văn được xử lý bằng công cụ nào? Quy trình được tự động hóa thông qua mã nguồn VBA Macro xây dựng trên nền tảng Excel nhằm giải hệ phương trình phi tuyến lặp cho 6 tập địa tầng, trước khi tích hợp vào phần mềm mô phỏng chuyên dụng PetroMod 1D/2D.

Kết luận

• Xây dựng thành công quy trình khoa học chuẩn hóa để tính toán dòng nhiệt hiện tại và tái lập lịch sử dòng nhiệt cổ cho bồn trũng rift nước sâu.
• Xác định giá trị dòng nhiệt trung bình toàn bể đạt 73 mW/m², đồng thời làm rõ sự phân dị nhiệt rõ nét giữa vùng nước nông (78 - 86 mW/m²) và vùng nước sâu (58 - 72 mW/m²).
• Định lượng chính xác hiệu ứng cách nhiệt của cột trầm tích dày 10.000 m làm suy giảm tới 30% dòng nhiệt bề mặt tại vùng nước sâu.
• Chứng minh đá mẹ Oligocene đã bước vào đỉnh sinh dầu từ 15 triệu năm trước, di cư nạp vào các vỉa chứa cát kết và carbonate san hô có độ rỗng 5% đến 20%.
• Định hình lộ trình nâng cấp mô hình bồn trầm tích 3D và triển khai các giếng khoan thăm dò trọng điểm trong giai đoạn 2026 - 2030.

Công trình là bước tiến quan trọng trong nghiên cứu địa nhiệt dầu khí nước sâu tại Việt Nam. Các đơn vị thăm dò và nhà nghiên cứu quan tâm có thể ứng dụng trực tiếp quy trình mô hình hóa này để nâng cao hiệu quả đánh giá tiềm năng tài nguyên khoáng sản biển.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.