CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT TẠI CÁC VÙNG MỎ CỦA LD VIETSOVPETRO VÀ NHỮNG PHỨC TẠP XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG KHOAN.1 Khái quát đặt điểm cấu trúc địa chất mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng Khái quát đặc điểm địa tầng và một số tính chất nham thạch của mỏ Bạch Hổ được trình bày ở hình 1. Việc mô tả đặc điểm chính của đất đá trong các điệp trầm tích được tiến hành từ trên xuống dưới với mục đích làm sáng tỏ sơ đồ thiết kế giếng khoan. Cột địa tầng tổng hợp của mỏ Bạch Hổ được mô tả như sau: Hình 1.1 Sơ đồ cột địa tầng mỏ Bạch Hổ 19 1. Thành tạo trầm tích Kainozoi Trầm tích Kainozoi phủ bất chỉnh hợp trên móng trước Kainozoi có tuổi từ Oliocene đến Đệ tứ, với chiều dày 3-8 km, càng đi sâu về trung tâm bồn trũng chiều dày càng tăng, chỗ dày nhất tới 8km.
Thành tạo chủ yếu có nguồn gốc ven biển, đầm lầy, ao hồ. Cấu trúc địa tầng từ trên xuống: 1. Các thành tạo trầm tích Neogen - hệ Đệ Tứ a. Trầm tích Pliocene-Pleistocene (Điệp Biển Đông) Trầm tích của điệp này phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích Miocene trên.
Bề dày trầm tích thay đổi từ 200-300 đến 600-700m và tăng dần từ Tây sang Đông. Điệp này bao gồm chủ yếu là cát, sét xen kẽ sạn sỏi màu xám, xám vàng, xám sáng. Thường gặp ở những vỏ vôi sinh vật biển. Môi trường trầm tích là biển và biển nông.
Trầm tích Miocene thượng (Điệp Đồng Nai) Trầm tích của điệp này năm bất chỉnh hợp lên trầm tích của điệp Côn Sơn. Thành phần thạch học đặc trưng chủ yếu là cát thạch anh lẫn sạn sỏi xen các lớp bột sét màu xám, gắn kết yếu, phân lớp không đều. Môi trường trầm tích là tam giác châu, ven bờ và biển nông. Bề dày của điệp thay đổi từ 850-950m.
Trầm tích Miocene trung (Điệp Côn Sơn) Phủ khớp đều trên trầm tích điệp Bạch Hổ là trầm tích điệp Côn Sơn. Trầm tích điệp Côn Sơn có mặt ở khắp khu vực nghiên cứu. Thành phần thạch học chủ yếu là cát kết, cát, và sét, thành phần sét bao gồm các khoáng vật Montmorillonite với oxit sắt có màu xám, xám nâu vàng các trầm tích sét dễ thấm nước, bề dày của chúng đạt 5-20m. Bề dày trầm tích của điệp thay đổi từ 550-845m d.
Trầm tích Miocene hạ (Điệp Bạch Hổ) Phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích điệp Trà Tân là trầm tích điệp Bạch Hổ với chiều dày từ 200m đến 900m ở trung tâm và 1500m ở vùng cánh sụt bề dày trầm tích khoảng 700m đến 1500m. Trầm tích điệp này phân rõ hai phần: phần trên đặc trưng là tầng “Sét Rotalia” có màu xám xanh, xám nâu, dẻo, dính với thành phần chủ yếu là montmorillonit có chiều dày đạt tới 150m và được biết đến như một tầng chắn khu vực, phần dưới là 20 trầm tích lục nguyên gồm: cát, cát kết, bột, sét xen kẽ nhau có màu xám, xám nâu. Sét ở đây có thành phần là Kaolinite, thủy mica, Montmorillonite. Cát kết có độ hạt thô đến mịn, gắn kết yếu, thành phần xi măng chủ yếu là sét.
Điệp này được chia làm 3 phụ điệp: − Phụ điệp Bạch Hổ trên: bao gồm các tập sét dẻo, dính và dễ trương nở trong nước. Tập sét này rất nổi tiếng với tên gọi tầng sét Rotalia, xen kẽ các lớp cát kết bột kết mỏng. − Phụ điệp Bạch Hổ giữa: chủ yếu gồm các trầm tích hạt mịn như bột kết, sét kết có thành phần đa dạng với các lớp mỏng cát kết hạt mịn được gắn kết bởi xi măng sét. Bề dày thay đổi từ 400-500m.
− Phụ điệp Bạch Hổ dưới: bao gồm các trầm tích vũng vịnh, cửa sông có chiều dày thay đổi từ 60 đến hơn 300m. Đá chủ yếu là các lớp cát kết thạch anh có màu sáng, độ hạt từ nhỏ đến vừa, xi măng gắn kết hạt là Cacbonat và xen kẽ các lớp sét kết màu xám. Các thành tạo trầm tích Paleogene Trầm tích Oligocene được phát hiện trong hầu hết các giếng khoan. Chúng phủ bất chỉnh hợp lên móng Kainozoi.
Trầm tích Oligocene chia làm 2 điệp: điệp Trà Tân- Oligocene thượng và điệp Trà Cú- Oligocene hạ. Trầm tích Oligocene thượng (Điệp Trà Tân) Trầm tích điệp Trà Tân gặp ở hầu hết các giếng khoan mỏ Bạch Hổ và Rồng trong khoảng từ 2600m đến 4000m, với độ dày từ 100m đến 900m. Nhìn chung ở đỉnh cấu tạo mỏng, tăng dần ra hai phía cánh. Thành phần thạch học chủ yếu là sét kết màu xám đen, nâu đen, xen các lớp bột kết phân lớp mỏng.
Phần dưới cát kết chiếm ưu thế. Cát hạt trung phân lớp không đều, gắn kết chắc, xi măng gắn kết hạt là cacbonate hoặc cacbonate sét. Môi trường thành tạo lục địa. Tướng đầm hồ và sông.
Trong điệp Trà Tân còn gặp một số đá phun trào dày xen kẽ trong các tầng đá trầm tích (gặp ở giếng khoan R-4, R-6) Nhìn chung, trầm tích Oligocene thượng có thể chia làm 3 đới riêng biệt có đặc điểm khác nhau. - Đới dưới là sự xen kẽ của những tập cát kết mỏng giữa các tầng sét dày. Có những khu vực nằm trực tiếp lên móng do Oligocene dưới bị bào mòn trước đó. 21 - Đới giữa chủ yếu là sét kết, xen kẽ một vài tập cát kết mỏng.
Chính trong đới này có mặt các đá magma phun trào. - Đới trên bao gồm các tập dày sét kết và cát kết xen kẽ. Trầm tích Oligocene trên có đặc tính cơ bản là biểu diễn dị thường áp suất cao. Biến thiên áp suất vỉa từ 0,127 đến 0,133 at/m tại vòm Bắc và từ 0,16 đến 0,175 at/m tại vòm Nam.
Điều này buộc phải sử dụng dung dịch có tỷ trọng cao để khoan mở vỉa tầng Oligocene thượng. Trầm tích Oligocene hạ (Điệp Trà Cú) Điệp Trà Cú được chia làm 2 phần: - Phần dưới là tập trầm tích lục nguyên gồm các lớp cát kết và sét kết xen kẽ nhau có độ dày tương đối ngang nhau. Ngoại trừ khu vực trung tâm mỏ Bạch Hổ và trung tâm mỏ Rồng, chiều dầy phần điệp Trà Cú thay đổi mạnh từ 100, 200m đến mất hẵn trầm tích. Ở các vùng lún chìm sâu, đặc biệt ở phần Đông- Bắc mỏ Bạch Hổ, chiều dày đạt tới vài trăm mét.
Thành phần thạch học gồm sét kết màu xám, xám tối, cứng thành phần khoáng vật gồm Kaolinite, thủy mica. Cát kết màu xám tối độ hạt trung bình, rắn chắc. Thành phần thạch học gồm thạch anh, felspat. - Phần trên là lớp trầm tích hạt mịn, bao gồm sét kết và bột kết màu lam xám, xám tối phân lớp mỏng.
Thành tạo đá móng tiền Kainozoi Đây là tầng nham thạch chủ yếu là Granite (thạch anh chiếm 25%), felspat bị phong hóa và các trầm tích không rõ bủa vây quanh chúng. Trên móng thường là lớp vỏ bị phong hóa cổ bị biến đổi. Móng bị biến đổi và tạo thành nhiều đới phong hóa xen kẽ có nhiều nứt nẻ vò nhàu và uốn nếp, bề dày đạt đến 1000m hoặc lớn hơn nữa. Các hoạt động phá hủy kiến tạo, biến đổi thứ sinh quyết định đặc tính nứt nẻ và độ thấm của đá móng.
Theo chiều sâu, mức độ nứt nẻ của đá móng có khuynh hướng suy giảm, còn theo bề mặt thì phần nhô cao bị phá hủy mạnh hơn cả. Tính thấm chứa của đá móng còn phụ thuộc vào mức độ biến đổi thứ sinh. Độ lỗ rỗng phổ biến là 4%. Cũng theo các kết quả phân tích mẫu lõi, theo các tài liệu địa vật lý cho thấy độ mở của khe nứt trong đá móng dao động từ 3µm đến 25µm.
Đá móng kết tinh ở khu vực nghiên cứu nói riêng và bể trầm tích Cửu Long nói chung là đối tượng chứa dầu khí quan trọng và đang 22 là đối tượng của nhiều công trình nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ cơ chế hình thành quy luật phân bố dầu khí trong các đới khác nhau. Đặc điểm địa chất của thành hệ Miocene hạ tại mỏ Bạch Hổ Tầng này thường phân bố ở độ sâu khoảng 2200-3100m chủ yếu bao gồm các lớp cát và sét xen kẽ, các lớp sét có thành phần đa dạng và các lớp mỏng cát kết hạt mịn được gắn kết bởi xi măng sét. Phụ điệp Bạch Hổ thuộc Miocene hạ còn được cấu thành bởi các tập sét dẻo đàn hồi, phân bố cục bộ xen kẽ với các lớp cát kết và alervolit mỏng kết dính nhờ có lớp xi măng sét, sét Montmorillonite xen kẹp với sét Hydromica và sét Kaolinite ít hơn. Trong đó Montmorillonite có khả năng trương nở mạnh nhất.
Thành phần thạch học của tầng này bao gồm phần trên là sét màu xanh chiếm ưu thế, đôi chỗ xen kẽ các lớp cát bở rời, hoặc cát kết hạt mịn, phía dưới cát kết thạch anh sắc, độ mài mòn kém, độ hạt ứng theo chiều sâu. Đôi chỗ hàm lượng sét tăng, có độ dày lớn và thay đổi từ sét màu xanh đến màu nâu xám, không chứa cacbonate, phía dưới có màu xám đen. Cát thạch anh từ hạt vừa đến hạt mịn. Đặc tính khoáng vật sét ở địa tầng này được trình bày ở bảng sau Tên khoáng vật Hàm lượng % Kaolinite 40 Hydromica 15 Montmorillonite 45 Bảng 1.2 Thành phần khoáng vật sét ở thành hệ Miocene hạ Với hàm lượng sét Montmorillonite lớn có độ trương nở rất cao là nguyên nhân chủ yếu gây ra các hiện tượng, khó khăn phức tạp trong quá trình khoan.
Đặc biệt dễ gây sập và sụt lở giếng khoan dưới tác dụng của nước thải dung dịch khoan.2 Những phức tạp xảy ra trong quá trình thi công giếng khoan có góc nghiêng lớn ở mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng: Duy trì sự ổn định giếng khoan là một trong những nhiệm vụ quan trọng có tính chất quyết định thành công khi thi công các giếng dầu khí [4]. Và đây cũng chính là một trong những nhiệm vụ cấp bách nhất hiện nay của XNLD Vietsopetro, đặc biệt là đối với các giếng khoan ngang và xiên có góc nghiêng lớn tại mỏ Bạch Hổ. 23 Tính không ổn định của thành giếng khoan được bộc lộ do nhiều nguyên nhân khác nhau như: sự trương nở mạnh của đá phiến sét gây bó thành và sập lở thành giếng; sự chênh áp giữa áp suất cột dung dịch trong giếng và áp suất thành hệ vượt quá một giới hạn nhất định v.… Các nguyên nhân này đều dẫn đến mất ổn định thành giếng khoan. Vì thế trong thi công khoan chúng ta cần phải xác định đúng các nguyên nhân gây mất ổn định thành giếng khoan để có các biện pháp thích hợp nhằm phòng chống các sự cố.
Do đó ta cần đi sâu phân tích các nguyên nhân chủ yếu gây mất ổn định thành giếng. Nöùt neû thaønh heä Xoùi moøn gaây môû roäng thaønh gieáng Boù heïp thaønh gieáng Hình 1.
