CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MỎ SƯ TỬ VÀNG Giới thiệu tổng quan về mỏ Sư Tử Vàng, nghiên cứu đặc điểm địa chất của tầng đá móng và tóm tắt thực trạng công tác sử dụng choòng khoan 3 chóp xoay răng cắm trong thực tế khoan qua tầng móng của mỏ Sư Tử Vàng 1. ĐẶC ĐIỂM KIẾN TẠO BỒN TRŨNG CỬU LONG Bể trầm tích Cửu Long với tuổi thuộc Đệ Tam giữa muộn là bồn trũng dạng rift nằm ở bờ biển Đông Nam Việt Nam. Bể bao gồm các Block 01, 02, 15-1, 15-2, 09-1, 09-2, 09-3, 16, 17 và trải dài trên khu vực khoảng 150. Môi trường và quá trình địa-động học có ảnh hưởng lớn đến sự tiến hóa của bể ngoài khơi cùng với các quá trình kiến tạo mảng được trình bày chi tiết trong “Regional Geological Report, June 1999 “ và được tóm tắt như sau: Quá trình kiến tạo mảng: - Sự va chạm ở phía Bắc giữa mảng Ấn Độ với Châu Á xảy ra cách đây khoảng 53 triệu năm, và kiến tạo đẩy ra liên quan kéo dài đến ngày nay.
- Sự mở rộng của Biển Đông giai đoạn Oligoxen muộn- Mioxen sớm. - Sự mở rộng của bể Cửu Long liên quan đến sự giãn nở lớp vỏ Trái đất kết hợp với sự xoay theo chiều kim đồng hồ của mảng Indochina. - Bể Cửu Long nằm tại vệt rìa của hệ thống đứt gãy sông Hậu/Wang Chao, kiểm soát vị trí của đồng bằng sông Cửu Long hiện nay. Bể Cửu Long và Nam Côn Sơn ngăn cách nhau bởi đới nâng Côn Sơn.
“Sự biến đổi Việt Nam” xác định đường phân cách thềm lục địa-biển hiện nay. Nó gây nên sự biến dạng dọc theo ranh giới phía Đông của mảng Indochina. Do đó, người ta cho rằng sự giãn nở theo hướng Tây Bắc-Đông Nam và sự dịch chuyển đồng thời theo hướng Bắc-Nam đã xảy ra trong suốt quá trình mở rộng của bể Cửu Long. Đặc điểm kiến trúc khu vực của bể Cửu Long trong giai đoạn Eoxen- Oligoxen có thể được chia ra thành 4 đới cấu trúc: - Đới sụt lún của bề Cửu Long ở phía Bắc Bạch Hổ 1 - Đới sụt lún của bề Cửu Long ở phía Tây Nam (hoặc phía Tây mỏ Bạch Hổ) - Đới sụt lún của bề Cửu Long ở phía Đông Nam (hoặc phía Đông mỏ Bạch Hổ) - Đới nâng mỏ Rồng- Bạch Hổ (hoặc trung tâm) Quá trình sụt lún của bề Cửu Long ở phía Bắc bao gồm các lô 15-1, 15-2 và một phần phía Tây các lô 1 và 2 (Hình 1.
Lô 15-1 nằm ở phía Bắc của vùng sụt lún khoảng 20km về hướng Đông Nam thành phố Vũng Tàu (tính từ góc Tây Nam của lô) với mực nước dao động từ 20-55m. Lô trải dài trên khu vực xấp xỉ 4600km2. Đặc điểm kiến trúc chính của bồn sụt lún này theo hướng Tây Nam-Đông Bắc, trong khi hướng Đông-Tây thì ít phổ biến hơn, đặc biệt ở khu vực phía Đông và Đông Bắc.1: Bản đồ kiến tạo khu vực (Hoàng Đình Tiến, 1999) Dựa trên hướng trượt, đứt gãy bể Cửu Long có thể chia thành 4 hệ thống chính: hệ thống Đông-Tây, Đông Bắc-Tây Nam, Bắc-Nam và hệ thống gồm những đứt gãy nhỏ cùng với những đứt gãy theo nhiều hướng khác nhau. Ở lô 15-1, hệ thống đứt gãy theo hướng Đông Bắc-Tây Nam (chủ yếu) và Đông-Tây (phát triển sau đó).
Hầu hết các đứt gãy đều ngừng phát triển tại phần trên cùng của trầm tích Oligoxen. Nhiều kết quả nghiên cứu cho rằng kiến trúc của mỏ Sư Tử Trắng, Sư Tử Đen và Sư Tử Vàng đều được tạo thành trước khi lắng đọng tập sét “D” tuổi Oligoxen. Có rất ít đứt gãy vẫn còn hoạt động trong trầm tích Mioxen hạ.2: Bản đồ tầng móng bể Cửu Long [2] 1. TỔNG QUAN MỎ SƯ TỬ VÀNG 1.
Vị trí địa lý mỏ Sư Tử Vàng Mỏ Sư Tử Vàng nằm tại khu vực trung tâm, hướng Đông của Lô 15-1 thuộc bồn trũng Cửu Long, có các tập vỉa chứa dầu thương mại chủ yếu nằm trong tầng đá móng (hình 1.3: Bản đồ vị trí lô 15-1 [2] 3 1. Cấu trúc địa chất móng phong hóa trước Đệ Tam mỏ Sư Tử Vàng Dựa vào các tài liệu địa chấn, kết quả phân tích mẫu mùn khoan và các kết quả đo log của các giếng khoan đã thi công, cột địa tầng của mỏ Sư Tử Vàng có thể được phân chia và tóm lược như sau: Chủ yếu gồm có đá granite nứt nẻ cùng với ít monzodiorite TA, monzodiorite và đá basalt thể mạch hoặc thể xâm nhập. Hầu hết đều tồn tại một lớp mỏng đá granite bị phong hóa , dày khoảng 20 đến 30m tại mỏ Sư Tử Vàng trước khi đến vỉa sản phẩm. Thành phần thạch học chủ yếu của đá granite là thạch anh, K-feldspar, plagioclase và một ít mica cùng với các khoáng vật thứ sinh phổ biến như là khoáng vật sét, chlorite, zeolite và calcite.
Tầng đá móng nứt nẻ đã và đang được chứng minh là tầng chứa dầu và khí có trữ lượng thương mại rất lớn. Mẫu vụn mùn khoan và mẫu lõi sườn cho thấy thành phần thạch học gồm đá granite, mozolite đến monzodiorite, granodiotite và diorite, bị xuyên cắt bởi lượng lớn những đai mạch basalt phun trào. Đới phong hóa mạnh dày khoảng 17m từ 2833m (2801.5m TVDSS); trong đó feldspars bị phong hóa/biến đổi mạnh thành kaolinite và có màu trắng mờ, sét nâu sáng xám, nâu sáng kem, bao bọc quanh các khoáng vật quartz and feldspar. Đới phong hóa có thể nhận biết được từ các đới biến đổi bằng việc đánh giá thành phần feldpars và khoáng vật, dấu vết của sự tái hoạt hóa do tác động hóa học hoặc cơ học.
Nhóm feldpars-Kali, plagioclase mềm dẻo hơn TA và do đó nhóm feldpars-kali cho thấy đây là dấu hiệu đầu tiên của sự phong hóa, đi kèm plagioclase. Nói chung, đới phong hóa gồm các feldspar kaolinite, hydromica và chlorite xen kẹp hornblende và mica. Chỉ số Na/Ka nói chung giảm đáng kể vì sự hòa tan Na thành nước dễ dàng hơn. Dựa vào liên kết tài liệu với giếng khoan 15-1-SD-1X, 15-1-SD-2X, 15-1- SD-3X và mẫu mùn khoan thu được ban đầu, đá granite chứa khoảng 15-25% TA, 15-30% K-felspar (chiếm ưu thế là orthoclase và hiếm microline), 25-40% plagioclase (chủ yếu albite đến oligioclase) và 2-10% mica (biotite và muscovite).
KV thứ sinh nói chung được xác định là chlorite, epidote, zeolite, calcite và KV opaque như pyrite và hiếm sắt oxi hóa. Mozodiorite TA và mozodiorite chứa 2- 10%TA, 15-20% K-feldpar, 40-50% plagioclase (chiếm ưu thế là oligioclase) và 1- 4 3% mica (biotite và muscovite), khoáng vật thứ sinh thành phần tương tự trong đá móng granite. Thành phần TA tăng lên 10% cho thấy đá biến đổi từ mozodiorite thành granodiorite. Đá basalt chứa 15-25% phenocryst (plagioclase và orthoclase), là một khối tảng chứa 75-85% microcrystalline plagioclase, 30% pyroxenes, một ít olivine.
Thành phần KV, phần trăm chi tiết được thể hiện trên mẫu mùn khoan và mẫu lõi sườn (Side wall core) và trên bảng phụ lục mẫu đất đá. Mô tả mẫu vụn mùn khoan trước hết dựa trên sự quan sát tổ hợp khoáng vật, kiến trúc và độ biến đổi. Tại hầu hết quá trình khoan trong móng tại giếng SV-1X, mẫu vụn mùn khoan xuất hiện sự phong hóa biến đổi mạnh mẽ granite đến granodiorite, hiếm khi thành mozonite, mozodiorite-diorite, thường bị xuyên cắt bởi các đai mạch basalt. Nói chung, kiến trúc granite chứa 10% biotite vàng nâu đen- màu đồng nâu, bên trong sạch, trong mờ, TA không trong suốt và trắng mờ, xám, hiếm khối tảng feldspar hồng nhạt, nhiều KV calcite, zeolite, chlorite và có vết tích của epidote, hornblende và pyrite.
Plagioclase có thể nhận biết trong đá grainite bị biến đổi nhẹ và có kiến trúc tinh thể rất thô, sủ dụng kính hiển vi và kiểm tra lát cắt theo độ tương phản, sự song tinh. Plagioclase hòa tan được trong acid hydrochloric và tạo thành nhũ tương. Độ thấm cũng là 1 dấu hiệu rất tốt để xác định độ biến đổi. Đới biến đổi mạnh nói chung đi kèm với sự mất dung dịch do bởi nứt nẻ và sự xuất hiện của dầu và khí.
Giếng 15-1-SV-1X tốc độ khoan khá nhanh (10m/h) trong móng và thành giếng xù xì ở phần trên của giếng, tại đó giếng bị trượt, nghiêng và xuyên qua đá granite biến đổi mạnh và đá basalt. Qua sự khảo sát các giếng khác trong cấu tạo Sư Tử Đen cho thấy sự xù xì ở thành giếng có thể do sự ảnh hưởng hướng của đá schistosity và foliation có liên quan đến hướng thành giếng khoan. Một khả năng nữa là quỹ đạo giếng đan chéo vào hướng của chiristosity và folidation, gây dập vỡ trong móng và đá bị vỡ vụn bên cạnh thành giếng. đều này được ghi nhận đầu tiên tại giếng 15-1-SD-2X trong cả đoạn giếng khoan xiên và đoạn giếng rẽ nhánh (side track).
Sự xuất hiện của nứt nẻ trong đá móng nói chung suy ra từ những thời điểm tạm ngưng khoan, đi kèm với sự mất dung dịch. Mẫu mùn khoan cuối cùng tại 3615m tại giếng SV-1X trước khi mất tuần hoàn dung dịch là granite (bị biến đổi 5 mạnh), chloritised, chứa khoảng 20% calcite và biotite màu nâu đồng sáng rất phổ biến, muscovite và vết tích tốt zeolite. Gradient nhiệt độ mỏ Sư Tử Vàng Tầng đá móng tại mỏ Sư Tử Vàng được xác định có gradient nhiệt định bình thường (không có dị thường nhiệt độ cao), với gradient nhiệt độ nằm trong khoảng từ 3.50oC/100m, nhiệt độ cao nhất dự đoán tại đáy giếng khoan là 150oC. Độ mài mòn của tầng móng mỏ Sư Tử Vàng [1] “Độ mài mòn là khả năng của đất đá làm mòn các dụng cụ phá hủy khi khoan.
Do sự tỳ dụng cụ khoan trong quá trình khoan, mòn do mài dẫn đến sự tăng diện tích tiếp xúc và giảm áp suất tiếp xúc, hoặc ứng suất tiếp xúc và sẽ giảm tốc độ cơ học khoan, tới một giá trị nào đó, cần phải kết thúc hiệp khoan, tiến hành nâng hạ để thay thế mũi khoan, điều đó dẫn tới giảm tốc độ kỹ thuật.” Vấn đề xác định độ mài mòn của đất đá càng có vai trò cực kỳ quan trọng trong công tác phân tích đánh giá hiệu suất khoan trong tầng đá móng granite nứt nẻ. Tuy nhiên, do vấn đề tiết kiệm chi phí sản xuất nên tầng đá móng của mỏ Sư Tử Vàng đã không được tiến hành lấy mẫu lõi nguyên trạng và thực hiện các thí nghiệm để xác định chính xác độ mài mòn của đá. Do đó, trong trường hợp này, bảng phân loại của Spivak (trường đại học Hóa học dầu khí quốc gia Agecbaizan) (bảng 1.1), trên cơ sở sơ đồ đĩa quay có thể được áp dụng. Theo đó, tầng đá móng granite tại mỏ Sư Tử Vàng với TA là một trong những thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu (15-25%) sẽ được phân loại ở cấp độ 5, có độ mài mòn cao nhất.