BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Trần Văn Nhuận CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH MIOXEN PHẦN TÂY BỂ CỬU LONG VÀ MỐI LIÊN QUAN CỦA CHÚNG VỚI ĐẶC ĐIỂM CHỨA - CHẮN DẦU KHÍ Ngành: Khoáng vật học và Địa hóa học Mã số : 62440205 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2013 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Khoáng Thạch, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội. Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1: TS. Đỗ Văn Nhuận - Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 2: TS. Vũ Trụ - Viện Dầu khí Việt Nam. Phản biện 1: PGS. TS Nguyễn Trọng Tín Hội Dầu khí Việt Nam Phản biện 2: GS.TS Trần Văn Trị Tổng hội Địa chất Việt Nam Phản biện 3: GS.TS Trần Nghi Hội Trầm tích Việt Nam Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường, họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi .… giờ… ngày…. tháng năm 2013. Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia Hà Nội hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội. 1 Tính cấp thiết của đề tài Việc nghiên cứu, phân loại đá cát kết, bột kết là công việc vô cùng quan trọng và là nhiệm vụ trọng tâm trong nghiên cứu trầm tích luận nói chung, cũng như trong nghiên cứu đá trầm tích vụn cát kết nói riêng. Thạch học các đá trầm tích là một ngành khoa học nghiên cứu sự sinh thành và biến đổi của các đá trầm tích và khoáng sản trầm tích. Thạch học các đá trầm tích nghiên cứu toàn diện thành phần vật chất, kiến trúc, cấu tạo, quy luật phân bố và nguyên nhân thành tạo các đá trầm tích và khoáng sản có liên quan, với mục đích: - Xác định chính xác thành phần, kiến trúc, cấu tạo của đá làm cơ sở cho việc xác định nguồn gốc và quy luật và phân bố của đá trầm tích, - Nghiên cứu những vấn đề về lý luận trầm tích hiện đại và trầm tích cổ, nghiên cứu những nhân tố ảnh hưởng đến sự thành tạo, phân bố các đá và khoáng sản trầm tích để góp phần chỉ đạo tìm kiếm các khoáng sản có ích, phục vụ cho việc liên kết và đối sánh địa tầng. Các đá trầm tích được hình thành trong những điều kiện trầm tích khác nhau và sau đó lại chịu tác động của những quá trình biến đổi thứ sinh không giống nhau nên đặc tính thấm, chứa của chúng cũng rất khác nhau. Việc đẩy mạnh nghiên cứu chi tiết về thành phần vật chất, các đặc điểm đá chứa, đá chắn, cũng như mức độ biến đổi thứ sinh là hết sức quan trọng và cấp bách, giúp chính xác lại đặc điểm trầm tích, cấu trúc địa chất và đánh giá tiềm năng dầu khí của bể. Những đặc tính về tướng đá, môi trường thành tạo, thành phần thạch học, tỷ lệ xi măng, tính chất của khoáng vật sét, tỷ lệ cát/ sét, bề dày các vỉa chứa và dạng phân bố của chúng là những yếu 2 tố ảnh hưởng nhiều đến đặc điểm vật lý - thạch học và khả năng thấm, chứa của đá, ngoài những yếu tố nêu trên, độ thấm, chứa bị ảnh hưởng chủ yếu bởi sự biến đổi thứ sinh của đá, quyết định từ giai đoạn katagene đến giai đoạn metagene. Các quá trình biến đổi này làm giảm đáng kể độ rỗng nguyên sinh giữa các hạt, mặt khác lại tạo ra một lượng nhất định các lỗ rỗng thứ sinh dạng hang hốc và khe nứt do hòa tan nén ép và nứt nẻ. Từ thực tế và những đòi hỏi, yêu cầu cấp bách của thực tiễn sản xuất, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài: “Các thành tạo trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long và mối liên quan của chúng với đặc điểm chứa chắn dầu khí” để làm luận án tiến sĩ địa chất tại trường Đại học Mỏ - Địa chất. Mục đích nghiên cứu của luận án Nghiên cứu đầy đủ về đặc điểm trầm tích, đặc điểm đá chứa, đá chắn mức độ biến đổi thứ sinh và những ảnh hưởng của các khoáng vật sét đến khả năng thấm chứa của đá Nhiệm vụ của luận án - Thu thập, tổng hợp có chọn lọc các nguồn tài liệu đã có trong vùng. - Nghiên cứu thành phần trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long bằng các phương pháp: địa chất - địa vật lý, thạch học lát mỏng, nhiễu xạ rơnghen, hiển vi điện tử quét, phân tích phổ năng lượng tán xạ tia X, thạch học nguồn gốc. - Nghiên cứu đặc điểm đá chứa, đá chắn, mức độ biến đổi thứ sinh trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long. - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ rỗng, độ thấm trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long. 3 - Nghiên cứu xác định nguồn cung cấp vật liệu trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long. Tổng quan các công trình đã nghiên cứu Bể Trầm tích Cửu Long nằm chủ yếu ở thềm lục địa Việt nam và một phần đất liền thuộc khu vực cửa sông Cửu Long, được xem là bể trầm tích khép kín điển hình của Việt Nam, công tác khảo sát địa vật lí tại bể được tiến hành từ những thập niên 70, đến nay bể đã được khai thác bởi các công ty dầu liên doanh, phân chia sản phẩm…Hiện nay tổng số giếng khoan thăm dò thẩm lượng và khai thác đã khoan ở bể Cửu Long khoảng hơn 300 giếng. Bằng kết quả khoan nhiều phát hiện dầu khí đã được xác định với tổng sản lượng khoảng hơn 45.000 tấn/ ngày. Bể Cửu Long có diện tích rất lớn bao gồm các lô 09, 15, 16 và 17, được bồi lấp chủ yếu bởi trầm tích Đệ Tam, chiều dày lớn nhất của chúng có thể đạt tới 8km. Các phƣơng pháp nghiên cứu  Phương pháp địa chất- địa vật lý  Phương pháp thạch học lát mỏng (thin sections)  Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)  Phương pháp phân tích vi nguyên tố (EDS)  Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)  Phương pháp phân tích thạch học nguồn gốc theo (W.R.Dickinson và C.A. Suczek, 1979) Điểm mới và ý nghĩa khoa học của luận án Là công trình nghiên cứu cụ thể chi tiết cho việc đánh giá đặc điểm trầm tích, đặc điểm đá chứa, đá chắn từ phòng thí nghiệm đến phục vụ cho sản xuất. 4 Nghiên cứu đầy đủ các phương pháp phân tích các khoáng vật nhằm xác định kiến trúc, phân loại và gọi tên đá. Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của các khoáng vật sét, cũng như mức độ ảnh hưởng của chúng đến khả năng thấm chứa dầu khí Đề xuất các phương pháp nghiên cứu cũng như trong quá trình khoan, khai thác khi gặp phải các tầng cát kết chứa các khoáng vật sét trương nở Xác định nguồn cung cấp vật liệu trầm tích dựa trên phương pháp phân tích thạch học nguồn gốc Những luận điểm bảo vệ của luận án Luận điểm 1: Đá chứa cát kết Mioxen phần Tây bể Cửu Long chủ yếu là arkos, arkos lithic và thứ yếu là litharenit felspat. Chúng được thành tạo trong các môi trường sông, hồ, ven biển, biển nông với đặc điểm phân bố trầm tích tương đối ổn định. Nguồn cung cấp vật liệu trầm tích từ các khối lục địa xung quanh bể. Luận điểm 2: Các quá trình biến đổi sau trầm tích của đá chứa Mioxen phần Tây bể Cửu Long thuộc giai đoạn hậu sinh (katagenes), đó là quá trình xi măng hoá và nén ép, độ rỗng nguyên sinh ban đầu bị giảm đi, sự giảm độ thấm cũng là hệ quả của sự giảm độ rỗng. Thêm vào đó, sự kết tủa của các khoáng vật sét trong không gian rỗng cũng làm giảm độ thấm. Tài liệu cơ sở của luận án Luận án đã được xây dựng trên cơ sở các tài liệu nghiên cứu của chính tác giả, các phân tích thí nghiệm cho mẫu lõi, mẫu sườn, mẫu vụn và các chất lưu, các đề tài nghiên cứu khoa học về đặc điểm trầm tích, đặc điểm đá chứa, đá 5 chắn cho trầm tích Mioxen nói riêng, cũng như cho toàn bể Cửu Long nói chung… do nghiên cứu sinh thực hiện và tham gia cùng với các nhóm làm việc. Ngoài ra các kết quả đã được trình bày trong các tạp trí, tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học của ngành Dầu Khí Việt Nam. Trong thời gian thực hiện luận án, tác giả đã có cơ hội được tham gia rất nhiều dự án về nghiên cứu chung cho bể Cửu Long, với các công ty dầu khí trong và ngoài nước. Tác giả đã có điều kiện được học hỏi, tích luỹ kinh nghiệm từ các chuyên gia trong và ngoài nước nhằm có được những hướng nghiên cứu ứng dụng hợp lý cho việc đánh giá các thành tạo trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long. Khối lƣợng và cấu trúc của luận án Luận án gồm phần mở đầu, 04 chương nội dung nghiên cứu và phần kết luận, kiến nghị. Ngoài ra, luận án còn có danh mục các công trình công bố của tác giả và danh mục tài liệu tham khảo. Toàn bộ nội dung được trình bày trong 132 trang, trong đó có 12 trang biểu bảng, hình vẽ. Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ BỂ CỬU LONG 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý Bể trầm tích Kainozoi Cửu Long nằm ở vị trí có toạ độ địa lý trong khoảng 9 o 00 ’ - 11 o 00 ’ vĩ độ Bắc và 106 o 30’ - 109 o 00’ kinh độ Đông, nằm chủ yếu trên thềm lục địa phía Nam Việt Nam và một phần đất liền thuộc khu vực cửa sông Cửu Long còn phần lớn nằm trên thềm lục địa Việt Nam. Bể có hình bầu dục, nằm dọc theo bờ 6 biển Vũng Tàu - Bình Thuận. Bể Cửu Long được xem là bể trầm tích Kainozoi khép kín điển hình của Việt Nam. 1.1.2. Điều kiện tự nhiên: Vùng nghiên cứu có khí hậu đặc trưng cho vùng xích đạo được chia làm hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa. Nhiệt độ trung bình trên bề mặt vào mùa mưa là 27 o C - 28 o C, mùa khô là 29 o C - 30 o C. 1.2. Lịch sử tìm kiếm thăm dò và khai thác dầu khí Lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí bể Cửu Long gắn liền với lịch sử tìm kiếm thăm dò dầu khí của thềm lục địa Nam Việt Nam. Căn cứ vào quy mô, mốc lịch sử và kết quả thăm dò có thể chia thành các giai đoạn: 1.2.1. Giai đoạn trƣớc năm 1975 1.2.2. Giai đoạn 1975 - 2010 1.3. Khái quát địa chất khu vực 1.3.1. Khung cảnh kiến tạo Bể Cửu Long là một trong các bể trầm tích Đệ Tam có triển vọng dầu khí phân bố quanh mảng Đông Dương. Bể trầm tích này nằm ở thềm lục địa nam Việt Nam, chếch về hướng Đông và Đông Nam đồng bằng châu thổ sông Cửu Long. Về mặt cấu trúc bể Cửu Long hình thành tại khu vực có sự tác động lẫn nhau giữa ba hệ thống đứt gãy chính. Hệ thống đứt gãy thứ nhất và quan trọng nhất của khu vực này là hệ thống đứt gãy có hướng Đông Bắc - Tây Nam liên quan với quá trình tách dãn Biển Đông vào Oligoxen kéo dài đến Mioxen giữa. Hệ thống đứt gãy thứ hai có hướng Tây Bắc - Đông Nam và hệ thống đứt gãy thứ ba có hướng Đông - Tây. Bể Cửu Long được phân chia thành hai phụ bể: phụ bể Đông Bạch Hổ và phụ bể Tây Bạch Hổ, ngăn cách nhau bởi đới nâng Rồng 7 - Bạch Hổ - Rạng Đông. Cấu trúc của bể được cho là hình thành dưới sự tác động của hai pha kiến tạo. Pha tách dãn chính của bể trầm tích có thể khởi đầu từ thế Eocen và quá trình tách dãn đó trở lên mạnh mẽ hơn trong thế Oligoxen. Địa lũy Chôm Chôm - Cam cũng như nâng Trung Tâm Rồng- Bạch Hổ - Rạng Đông, hình thành trong thời gian này tạo thành một dải nâng lớn và chia bể Cửu Long thành hai phụ bể Tây Bạch Hổ và Đông Bạch Hổ. Trong mỗi phụ bể đó lại có hàng loạt các trũng có hình đa giác hoặc các địa hào và bán địa hào ngăn cách nhau bởi các địa lũy hoặc khối nâng móng có hướng Đông Bắc - Tây Nam hoặc Đông - Tây được coi là những đối tượng thăm dò dầu khí. Nghịch đảo kiến tạo kèm theo bào mòn đã xảy ra trong thế Oligoxen muộn. 1.3.2. Địa tầng 1.3.2.1. Trước Đệ Tam Kết quả khoan cho thấy lát cắt trước Đệ Tam ở bể Cửu Long chủ yếu là đá granit tuổi Creta giữa (phức hệ Cà Ná) và ở mức độ ít hơn gồm đá magma tuổi Jura (phức hệ Định Quán) và đá magma tuổi Trias (phức hệ Hòn Khoai) bị cả mạng lưới đá xâm nhập bazơ tuổi Oligoxen, Mioxen sớm có nguồn gốc sâu xâm nhập, xuyên cắt. Ngoại trừ đá xâm nhập bazơ liên quan đến quá trình tách giãn bể trầm tích, đá móng ở bể Cửu Long cũng gần tương tự như các loại đá ở các vết lộ trên đất liền Nam Việt Nam bao gồm đá granit và các loại đá trầm tích, phun trào núi lửa có tuổi từ Trias đến Creta giữa. Một phần lớn trữ lượng hydrocarbon ở cấp chứng minh của bể Cửu Long đều nằm trong đá granit phong hóa, nứt nẻ và các lỗ hổng do thủy nhiệt tuổi Creta giữa. 8 1.3.2.2. Địa tầng Paleogen Oligoxen dưới, điệp Trà Cú: Kết quả khoan cho thấy loạt trầm tích cổ nhất trong bể Cửu Long ghi nhận được thuộc về tập F (trước đây gọi là E1), điệp Trà Cú, tuổi Oligoxen sớm. Chúng bao gồm các trầm tích bãi bồi, lòng sông và là đá chứa chính tuổi Oligoxen ở các mỏ Bạch Hổ và Sư Tử Trắng. Oligoxen trên, điệp Trà Tân: Điệp Trà Tân phát triển rộng khắp trong bể Cửu Long và là tập phủ trên tập F. Điệp Trà Tân có thể chia thành 3 phụ điệp khác biệt nhau về thành phần trầm tích, đó là: Phụ điệp Trà Tân dưới, trong thuật ngữ địa chấn địa tầng gọi là tập E (còn gọi là mặt bất chỉnh hợp trong Oligoxen muộn). Phụ điệp Trà Tân giữa trong thuật ngữ địa chấn địa tầng gọi là tập D. Phụ điệp Trà Tân giữa có đặc trưng tướng địa chấn địa tầng là biên độ sóng phản xạ từ thấp đến rất thấp, độ liên tục và tần số ở mức trung bình, hình thái ranh giới phản xạ song song hoặc tỏa tia. Trầm tích phụ điệp Trà Tân giữa thường được coi là hình thành trong điều kiện hồ với ưu thế sét là chủ yếu (tỉ lệ cát/ sét nhỏ hơn 40%). Vì vậy chúng còn được gọi là tập đá sét Oligoxen. Tập đá sét này được đánh giá là tập đá sinh chủ yếu ở bể Cửu Long. Phụ điệp Trà Tân trên trong thuật ngữ địa chấn địa tầng gọi là tập C. Tập này có xu thế cát nhiều hơn. Trầm tích ở đây gồm cát, bột xen kẽ với một ít than hình thành trong môi trường đồng bằng thấp. 1.3.2.3. Địa tầng Mioxen Trầm tích Mioxen phát triển rộng khắp trong bể Cửu Long. Mặt bất chỉnh hợp đáy Mioxen hình thành bởi chuyển động xô đẩy [...]... tích tuổi Oligoxen - Mioxen, Bể Cửu Long: Mối quan hệ với xi măng thạch anh và nhiệt độ chôn vùi, tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học và công nghệ quốc tế - Dầu khí Việt Nam 2010, Tăng tốc phát triển Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2010 6 Trần Văn Nhuận, Vũ Trụ, Đỗ Văn Nhuận, Các thành tạo trầm tích Mioxen phần Tây Bể Cửu Long và mối liên quan của chúng tới khả năng thấm, chứa dầu khí, tạp chí khoa... lửa, bị hoà tan và thay thế bởi kaolinit và calcit làm giảm độ lỗ hổng nguyên sinh, làm giảm tính thấm, chứa của đá 4.5.3 Đánh giá khả năng chứa Đá trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long có độ lỗ hổng từ tốt đến rất tốt Do vậy khả năng thấm và chứa của đá tốt là nơi thuận lợi để dầu cư trú KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1 Đá chứa cát kết tuổi Mioxen phần Tây bể Cửu Long chủ yếu thuộc các kiểu Arkos,... điểm trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long, tạp chí dầu khí số 12/2009 3 Trần Văn Nhuận, Một số vấn đề về quá trình tạo đá và các phương pháp nghiên cứu, tạp chí dầu khí số 3/2010 4 Trần Văn Nhuận, Đỗ Văn Nhuận, Đặc điểm đá chứa, đá chắn trầm tích Mioxen phần Tây Bể Cửu Long, Đề tài NCKH cấp trường, 2010 5 Vũ Thế Anh, Trần Văn Nhuận, Yungoo Song, Sự biến đổi smectit- illit trong các thành tạo trầm tích. .. hợp, cần tính toán ống lọc phù hợp với kích thước hạt, để vừa giữ không cho cát chảy vừa đảm bảo duy trì độ thấm tốt vùng xung quanh thành giếng khai thác 6 Các đá trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long có độ lỗ hổng từ tốt đến rất tốt, đặc biệt ở độ sâu 2.700m đến 3.000m rất thuận lợi cho quá trình di chuyển và tích tụ dầu khí 7 Các đá trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long được thành tạo chủ yếu trong... nông, với đặc điểm phân bố trầm tích tương đối ổn định và nguồn cung cấp vật liệu từ các khối lục địa Kiến nghị 1 Tiếp tục nghiên cứu đánh giá chi tiết thành phần vật chất, đặc điểm đá chứa, đá chắn cũng như khả năng biến đổi thứ sinh trầm tích Mioxen cho toàn bể Cửu Long 2 Tiếp tục nghiên cứu đánh giá chi tiết thành phần vật chất, đặc điểm đá chứa, đá chắn cũng như khả năng biến đổi thứ sinh trầm tích. .. ĐẾN TÍNH THẤM CHỨA TRẦM TÍCH MIOXEN PHẦN TÂY BỂ CỬU LONG 4.1 Đặc điểm đá trầm tích Do được hình thành trong các điều kiện trầm tích khác nhau và sau đó lại chịu tác động của những quá trình biến đổi thứ sinh không giống nhau nên đặc tính thấm và chứa của các đá này cũng khác nhau Trầm tích Mioxen chủ yếu là cát kết hạt mịn đến trung, phân lớp xiên chéo hoặc dạng khối xen kẽ với bột kết và sét kết màu... lý luận 2.1.1 Các giai đoạn biến đổi đá trầm tích Sau khi biến đổi vật liệu trầm tích thành đá trầm tích, nếu như bể tiếp tục sụt lún thì các đá trầm tích bị nhấn chìm sâu hơn, khi đó chúng sẽ bị trải qua các quá trình biến đổi, đó là giai đoạn xảy ra những quá trình làm biến đổi từng phần các đá về thành phần, kiến trúc, cấu tạo, song vẫn giữ được bản chất thạch học trầm tích ban đầu dưới tác dụng của. .. trào magma bazơ trong bể Cửu Long Trong suốt Mioxen giữa và Mioxen muộn quá trình tích tụ khối trầm tích hình nêm theo hướng Đông - Bắc đã đưa bể trầm tích về pha (hay giai đoạn) phát triển rộng rãi các trầm tích tướng châu thổ lòng sông Nóc của điệp Đồng Nai thuộc Mioxen trên ở lô 17 được đánh dấu bằng lớp sét kết màu đỏ nâu Biển tiến bao trùm cả bể Cửu Long trong suốt Pliocen sớm và lát cắt Pliocen... tích Oligoxen cho toàn bể Cửu Long 3 Nghiên cứu, đánh giá sự giảm, sự mất độ thấm của các đá chứa cát kết qua các thí nghiệm bơm ép nước để có thể giải thích được bởi loại và sự phân bố của các khoáng vật sét trong hệ thống lỗ hổng 23 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 1 Trần Văn Nhuận, 2008, Đặc điểm thạch học khoáng vật trầm tích Mioxen lô 16 - 1 bể Cửu Long, tạp chí dầu khí số 8/2009 2 Trần... hổng trong hạt, lỗ hổng giữa các hạt) và lỗ hổng thứ sinh (lỗ hổng trong hạt khoáng vật tại sinh, lỗ hổng do các khoáng vật không bền vững bị rửa trôi) Tỷ lệ phần trăm độ lỗ hổng tỷ lệ nghịch với sự có mặt của nền, xi măng và các khoáng vật tại sinh Các mẫu có hàm lượng nền, xi măng và khoáng vật tại sinh lớn thì độ lỗ hổng càng nhỏ và ngược lại 4.5 Khả năng chứa dầu khí 4.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến . GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT Trần Văn Nhuận CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH MIOXEN PHẦN TÂY BỂ CỬU LONG VÀ MỐI LIÊN QUAN CỦA CHÚNG VỚI ĐẶC ĐIỂM CHỨA - CHẮN DẦU KHÍ Ngành:. lý cho việc đánh giá các thành tạo trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long. Khối lƣợng và cấu trúc của luận án Luận án gồm phần mở đầu, 04 chương nội dung nghiên cứu và phần kết luận, kiến nghị thấm trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long. 3 - Nghiên cứu xác định nguồn cung cấp vật liệu trầm tích Mioxen phần Tây bể Cửu Long. Tổng quan các công trình đã nghiên cứu Bể Trầm tích