Tổng quan nghiên cứu

Bể trầm tích Phú Khánh nằm dọc theo vùng bờ biển miền Trung Việt Nam, kéo dài từ Quảng Ngãi đến Phan Thiết, với diện tích khoảng 200 km² và độ sâu nước biển dao động từ 0 đến trên 4000 mét. Đây là khu vực nước sâu, có địa hình đáy biển phức tạp với các núi ngầm cao tới 2,5 km và các kênh ngầm rộng từ vài trăm mét đến vài km. Mặc dù tiềm năng dầu khí của bể Phú Khánh được đánh giá là rất triển vọng, nhưng do đặc thù vùng nước sâu và số lượng giếng khoan hạn chế (chỉ 3 giếng khoan thăm dò, trong đó duy nhất giếng lô 124 phát hiện dầu), việc đánh giá chất lượng đá mẹ và nguồn gốc dầu khí vẫn còn nhiều tranh luận.

Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng mô hình địa hóa Sigma 2D nhằm đánh giá mức độ trưởng thành vật chất hữu cơ (VCHC) và xác định thời gian sinh hydrocarbon của trầm tích Kainozoi trong bể Phú Khánh. Nghiên cứu tập trung vào đặc điểm địa hóa của trầm tích Kainozoi, bao gồm các tầng đá mẹ tuổi Oligoxen và Mioxen dưới, đồng thời mô phỏng quá trình sinh, di cư dầu khí qua các giai đoạn địa chất khác nhau.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm khu vực bể Phú Khánh từ vĩ độ 10°30' đến 15°30' Bắc và kinh độ 109° đến 112°30' Đông, với dữ liệu thu thập từ các tuyến địa chấn, giếng khoan lân cận và các phân tích địa hóa mẫu đá, dầu. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá tiềm năng dầu khí, hỗ trợ công tác tìm kiếm thăm dò và phát triển nguồn năng lượng cho khu vực miền Trung Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình địa hóa trầm tích, trong đó trọng tâm là:

  • Lý thuyết về vật chất hữu cơ và kerogen: Phân loại kerogen theo chỉ số hydrogen (HI) và khả năng sinh hydrocarbon, phân biệt các loại kerogen 1, 2, 3 tương ứng với tiềm năng sinh dầu, khí hoặc hỗn hợp.
  • Mô hình địa hóa Sigma 2D: Mô hình mô phỏng quá trình sinh, di cư hydrocarbon dựa trên lịch sử chôn vùi, áp suất, nhiệt độ và thành phần thạch học của trầm tích. Mô hình tính toán sự trưởng thành của vật chất hữu cơ, xác định các pha sinh dầu, khí và thời gian di cư hydrocarbon.
  • Khái niệm về ngưỡng trưởng thành và cửa sổ tạo dầu: Đánh giá mức độ trưởng thành của đá mẹ dựa trên các chỉ số như độ phản xạ vitrinite (%Ro), Tmax, nhiệt độ và áp suất trong quá trình chôn vùi.
  • Môi trường lắng đọng trầm tích: Phân tích môi trường lắng đọng (đầm hồ, lục địa, biển mở) dựa trên các chỉ số địa hóa như tỉ số Pr/Ph, biểu đồ sterane C27-C28-C29 để xác định nguồn gốc vật chất hữu cơ.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng dữ liệu địa chấn từ các khảo sát PV08, CSL, PGS với chiều sâu thu nổ lên tới 8-9 giây, dữ liệu giếng khoan lô 124, 127 và các giếng khoan lân cận tại Nam bể Sông Hồng, Nam bể Nam Côn Sơn. Dữ liệu địa hóa bao gồm phân tích TOC, S1, S2, HI, Ro, Tmax, sắc ký khí (GC) và sắc ký khối phổ (GCMS).
  • Phương pháp phân tích: Xây dựng mô hình địa hóa Sigma 2D với các tham số đầu vào gồm lịch sử chôn vùi, thành phần thạch học, nhiệt độ, áp suất, độ dẫn nhiệt và các sự kiện địa chất. Mô hình được hiệu chỉnh dựa trên kết quả phân tích mẫu tại giếng khoan để đảm bảo độ chính xác.
  • Timeline nghiên cứu: Quá trình mô phỏng bao gồm các giai đoạn địa chất từ Creta muộn đến Đệ tứ, tập trung vào các giai đoạn đồng tạo rift (Eocen muộn - Oligoxen - Mioxen hạ), lún chìm sau tạo rift (Mioxen giữa - Mioxen thượng) và pha tạo thềm (Pliocen - Đệ tứ).
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lựa chọn 21 điểm mô phỏng trên 6 tuyến khảo sát địa chấn, tập trung vào các vị trí có dữ liệu giếng khoan và vùng trũng sâu để đánh giá tiềm năng sinh hydrocarbon.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc điểm địa hóa đá mẹ: Đá mẹ tuổi Oligoxen có hàm lượng VCHC từ 0,5% đến 5,9% TOC, chủ yếu chứa kerogen hỗn hợp loại 2 và 3, tiềm năng sinh hỗn hợp dầu và khí. Đá mẹ Mioxen dưới có hàm lượng VCHC trung bình đến thấp (TOC 0,5-1,99%), chủ yếu kerogen loại 3, tiềm năng sinh khí chủ yếu. Một số mẫu than/sét than tại giếng khoan lô 114 có TOC lên tới 41,56%, tiềm năng sinh khí rất tốt.

  2. Môi trường lắng đọng: Phần lớn trầm tích có nguồn gốc lục địa và đầm hồ, môi trường lắng đọng oxi hóa thấp với tỉ số Pr/Ph > 3, phù hợp với nguồn vật chất hữu cơ hỗn hợp lục địa-đầm hồ. Biểu đồ sterane cho thấy dầu sinh từ vật liệu không phải biển, chủ yếu từ môi trường đầm hồ nước ngọt.

  3. Mức độ trưởng thành và thời gian sinh hydrocarbon: Đá mẹ bắt đầu vào ngưỡng sinh dầu sớm nhất cách đây khoảng 25,5 triệu năm, với hai giai đoạn sinh dầu khí chính: 19-23 triệu năm trước (cuối Oligoxen - đầu Mioxen sớm) và 11-17 triệu năm trước (Mioxen trung). Hiện tại, đá mẹ Oligoxen đang trong pha sinh khí khô, trong khi đá mẹ Mioxen dưới chủ yếu trong pha sinh dầu.

  4. Kết quả mô hình Sigma 2D: Tại khu vực nước nông, chiều dày trầm tích Kainozoi lên tới 9000-11000 m, với tầng đá mẹ dày 5000-7000 m, độ bão hòa dầu trung bình, có sự di cư dầu khí qua các đứt gãy. Tại khu vực nước sâu, trầm tích mỏng hơn (2000-3500 m), đá mẹ chứa VCHC biển (kerogen loại 2), độ bão hòa hydrocarbon thấp do giai đoạn trưởng thành mới bắt đầu.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy bể Phú Khánh có tiềm năng sinh hydrocarbon đáng kể, đặc biệt từ đá mẹ Oligoxen với nguồn vật chất hữu cơ hỗn hợp lục địa và đầm hồ. Sự phân bố độ trưởng thành và thời gian sinh hydrocarbon phù hợp với lịch sử kiến tạo và chôn vùi của bể, đồng thời tương đồng với các nghiên cứu tại các bể trầm tích lân cận như Nam bể Sông Hồng và Nam bể Nam Côn Sơn.

Việc phát hiện dầu tại giếng khoan lô 124 trong đá chứa cacbonat với đặc tính dầu ngọt, nhẹ (độ API 36,8) và các chỉ số địa hóa phù hợp với nguồn gốc đầm hồ củng cố giả thuyết về nguồn gốc dầu từ đá mẹ Oligoxen và Mioxen dưới. Mô hình Sigma 2D đã thể hiện rõ quá trình sinh, di cư hydrocarbon qua các giai đoạn địa chất, giúp xác định các vùng tiềm năng và thời điểm nạp bẫy dầu khí.

Tuy nhiên, các hoạt động kiến tạo trẻ và hiện tượng núi lửa trong giai đoạn Mioxen giữa - muộn có thể ảnh hưởng đến sự bảo tồn các tích tụ dầu khí, tạo ra rủi ro cho việc khai thác. Do đó, việc đánh giá chi tiết các yếu tố kiến tạo và nhiệt động học là cần thiết để tối ưu hóa công tác tìm kiếm thăm dò.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ phân bố TOC, HI, độ phản xạ vitrinite theo độ sâu, bản đồ trưởng thành đá mẹ, mặt cắt địa chấn thể hiện độ bão hòa dầu khí và thời gian sinh hydrocarbon, giúp minh họa rõ ràng các phát hiện chính.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường khảo sát địa chấn và khoan thăm dò tại các khu vực trũng sâu và vùng nước sâu để bổ sung dữ liệu về đá mẹ và cấu trúc địa chất, nhằm nâng cao độ chính xác của mô hình địa hóa. Thời gian thực hiện: 2-3 năm; chủ thể: Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) phối hợp với các viện nghiên cứu.

  2. Phát triển mô hình địa hóa 3D kết hợp dữ liệu địa chấn, địa hóa và địa chất để mô phỏng chi tiết hơn quá trình sinh, di cư và tích tụ hydrocarbon, hỗ trợ đánh giá tiềm năng khai thác. Thời gian: 1-2 năm; chủ thể: Các trung tâm nghiên cứu địa chất và công ty dầu khí.

  3. Nghiên cứu tác động của hoạt động kiến tạo trẻ và núi lửa đến sự bảo tồn tích tụ dầu khí, nhằm đánh giá rủi ro và đề xuất các giải pháp khai thác an toàn, hiệu quả. Thời gian: 1 năm; chủ thể: Viện Địa chất và các đơn vị chuyên môn.

  4. Xây dựng cơ sở dữ liệu địa hóa và địa chất đồng bộ cho bể Phú Khánh, cập nhật thường xuyên các kết quả khảo sát mới, tạo nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo và quản lý tài nguyên hiệu quả. Thời gian: liên tục; chủ thể: PVN và các viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà địa chất và địa hóa dầu khí: Nghiên cứu chi tiết về đặc điểm địa hóa, mô hình sinh di cư hydrocarbon, hỗ trợ công tác tìm kiếm thăm dò và đánh giá tiềm năng dầu khí.

  2. Các công ty dầu khí và thăm dò khai thác: Áp dụng kết quả mô hình để xác định vị trí khoan thăm dò, đánh giá rủi ro và tối ưu hóa kế hoạch khai thác tại bể Phú Khánh.

  3. Các viện nghiên cứu và trường đại học: Là tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu liên quan đến địa hóa trầm tích, mô hình địa hóa và phát triển nguồn năng lượng.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Hỗ trợ trong việc hoạch định chính sách phát triển năng lượng, quản lý tài nguyên dầu khí và bảo vệ môi trường biển.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình địa hóa Sigma 2D có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
    Mô hình Sigma 2D tái tạo lịch sử chôn vùi, áp suất, nhiệt độ và thành phần thạch học chi tiết, giúp mô phỏng chính xác quá trình sinh và di cư hydrocarbon trong không gian 2 chiều, phù hợp với các khu vực có dữ liệu địa chấn và giếng khoan hạn chế.

  2. Đá mẹ Oligoxen và Mioxen dưới có điểm gì khác biệt về tiềm năng sinh hydrocarbon?
    Đá mẹ Oligoxen có hàm lượng VCHC cao hơn, chứa kerogen hỗn hợp loại 2 và 3, tiềm năng sinh hỗn hợp dầu và khí, trong khi đá mẹ Mioxen dưới chủ yếu chứa kerogen loại 3, tiềm năng sinh khí chủ yếu và hàm lượng VCHC thấp hơn.

  3. Tại sao chỉ có một giếng khoan phát hiện dầu trong bể Phú Khánh?
    Do đặc thù vùng nước sâu, địa hình phức tạp và số lượng giếng khoan hạn chế, việc phát hiện dầu còn hạn chế. Ngoài ra, các hoạt động kiến tạo trẻ và hiện tượng núi lửa có thể ảnh hưởng đến sự bảo tồn tích tụ dầu khí.

  4. Làm thế nào để xác định thời gian sinh hydrocarbon trong mô hình?
    Thời gian sinh hydrocarbon được xác định dựa trên mô phỏng lịch sử chôn vùi, nhiệt độ và áp suất, kết hợp với các ngưỡng trưởng thành vật chất hữu cơ như độ phản xạ vitrinite và Tmax, từ đó xác định các pha sinh dầu, khí và thời điểm di cư.

  5. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng như thế nào trong thực tế?
    Kết quả giúp xác định các vùng tiềm năng sinh hydrocarbon, thời gian và hướng di cư dầu khí, hỗ trợ công tác khoan thăm dò, đánh giá rủi ro và lập kế hoạch khai thác hiệu quả, đồng thời góp phần phát triển nguồn năng lượng bền vững cho khu vực miền Trung.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công mô hình địa hóa Sigma 2D cho bể Phú Khánh, đánh giá được mức độ trưởng thành và thời gian sinh hydrocarbon của trầm tích Kainozoi.
  • Đá mẹ Oligoxen có tiềm năng sinh hydrocarbon hỗn hợp dầu và khí, trong khi đá mẹ Mioxen dưới chủ yếu sinh khí, phù hợp với đặc điểm địa hóa và môi trường lắng đọng.
  • Quá trình sinh dầu khí diễn ra chính trong hai giai đoạn địa chất: cuối Oligoxen - đầu Mioxen sớm và Mioxen trung, với hiện trạng đá mẹ đang trong pha sinh khí khô.
  • Kết quả mô hình hỗ trợ xác định các vùng tiềm năng, thời gian di cư và nạp bẫy, góp phần nâng cao hiệu quả tìm kiếm thăm dò dầu khí tại bể Phú Khánh.
  • Đề xuất tiếp tục khảo sát địa chấn, khoan thăm dò, phát triển mô hình 3D và nghiên cứu tác động kiến tạo trẻ để tối ưu hóa khai thác trong tương lai.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các đơn vị liên quan triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời cập nhật và mở rộng dữ liệu nghiên cứu để nâng cao độ chính xác và hiệu quả ứng dụng mô hình địa hóa trong công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí.