BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
- 
********************  C
 S
 




TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
Hà Nội – 2014Công trình được hoàn thành tại:
Bộ môn Địa chất dầu - Khoa Dầu khí
Trường Đại học Mỏ - Địa chất


Cho đến nay, dầu được khai thác ở mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng
ch yếu từ móng nứt nẻ trước Kainozoi bằng các giếng khai thác với
chiều dài và góc nghiêng lớn, nhưng động thái khai thác và tr lượng
thu hồi ca các giếng rất khác nhau. Đặc biệt t số khí dầu hay độ ngập
nước ca giếng khai thác tăng rất mạnh trong thời gian ngắn làm cho
lưu lượng khai thác giảm nhanh và đáng kể, dẫn đến sản lượng khai
thác thc tế thấp hơn nhiều so với d báo trong sơ đồ công nghệ.
Nhiều ý kiến cho rằng, do: (i) ảnh hưởng ca việc khai thác với lưu
lượng cao, (ii) mạng lưới giếng khai thác và bơm ép, (iii) lưu lượng
bơm ép chưa hợp lý, và (iv) đặc điểm các yếu tố địa chất ca mỏ đã
ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu. Ba lý do đầu là ch quan, riêng lý do
cuối cùng cần phải được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng nhằm đưa ra
các giải pháp khai thác hợp lý và hiệu quả. Vì vậy, việc nghiên cứu
xác định nhng yếu tố địa chất ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu, đồng
thời nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao hệ số thu hồi đối với
thân dầu trong đá móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng là nhiệm
vụ cần thiết và rất cấp thiết.

Đã có trên 10 giếng khoan thăm dò và thẩm lượng, và trên 30 giếng
phát triển và khai thác vào khối móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T
Vàng. Tài liệu và các công trình nghiên cứu về địa chất, địa chấn, địa
vật lý giếng khoan, sơ đồ công nghệ, tài liệu khai thác, mô hình địa
chất và mô hình mô phỏng … trong khu vc nghiên cứu khá phong
ph.
2

Tính chất va và động thái khai thác ca các khu vc có biểu hiện
khác nhau, hệ số thu hồi dầu phụ thuộc nhiều vào bản chất địa chất
ca va sản phẩm. Tuy nhiên cho đến hiện nay chưa có công trình

nứt; quá trình biến đi thứ sinh ca đá móng; nguồn nước áp sườn;
mức độ lưu thông thy lc; và tính chất PVT ca dầu chứa trong đá
móng nứt nẻ. Trong đó, đặc điểm đứt gãy và khe nứt, mức độ lưu thông
thy động lc, nguồn nước áp sườn và tính chất PVT ca dầu có ảnh
hưởng mạnh mẽ nhất đến khả năng thu hồi dầu và có thể can thiệp
hiệu quả để gia tăng hệ số thu hồi dầu.
- Luận điểm 2: Giải pháp nâng cao hệ số thu hồi dầu bằng việc
hướng đến hạn chế ảnh hưởng xấu và tăng cường các ảnh hưởng có
lợi ca các yếu tố địa chất bao gồm: tối ưu hệ thống khai thác; bơm ép
nước và khí; hạn chế ảnh hưởng ca nước áp sườn; và khoan đan dày
ở nhng khối có mức độ lưu thông thy động lc kém hay có chế độ
thy động lc riêng biệt.

- Các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hệ số thu hồi trong thân dầu móng
nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng đã được tng hợp, phân tích một
cách đầy đ, hệ thống và biện chứng. Từ đó xác định được 6 yếu tố
địa chất chính ảnh hưởng tới hệ số thu hồi.
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng ca từng yếu tố địa chất, từ đó xác định
được 4 yếu tố địa chất quan trọng bao gồm: đặc điểm đứt gãy và khe
nứt; nguồn nước áp sườn; tính chất PVT ca dầu; và mức độ lưu thông
thy động lc có ảnh hưởng mạnh đến hệ số thu hồi dầu, và các yếu
tố này có thể can thiệp hiệu quả nhằm gia tăng hệ số thu hồi dầu.
- Các giải pháp gia tăng hệ số thu hồi trong thân dầu móng nứt nẻ mỏ
Sư T Đen và Sư T Vàng đã được đưa ra trên cơ sở hướng đến hạn
4

chế ảnh hưởng xấu và tăng cường ảnh hưởng tích cc ca các yếu tố
địa chất.

Ý nghĩa thực tiễn: (i) Các giải pháp khai thác được Công ty Điều hành

9. B
Luận án gồm 142 trang, 24 bảng, 119 hình vẽ và đồ thị, 3 công
trình đã công bố liên quan đến luận án và 32 tài liệu tham khảo (7 tiếng
Việt, 25 tiếng Anh), trình bày thành 4 chương.
C IA C  H THNG DU KHÍ 
VNG THÁI KHAI THÁC KHU V  
 VÀNG
 
Mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng thuộc phía Đông lô 15-1 nằm ở
phần Tây Bắc bồn trũng trầm tích Cu Long, cách thành phố Vũng
Tàu khoảng 120km về phía Đông Đông Nam.

Tham gia vào cấu trc địa chất ở khu vc mỏ Sư T Đen và Sư T
Vàng gồm móng trước Kainozoi và trầm tích lớp ph Kainozoi. Móng
trước Kainozoi gồm các đá granit, grandodiorit và các đai mạch. Các
thành tạo trầm tích lớp ph Kainozoi được chia thành 6 hệ tầng (Trà
Cú, Trà Tân, Bạch H, Côn Sơn, Đồng Nai và Biển Đông) tương ứng
với 7 tập địa chấn (E, D, C, BI, BII, BIII và A).

1.3.1. Hình thái kiến trúc nóc móng và các tầng
Theo đường khép kín 3100m, cấu tạo Sư T Đen và Sư T Vàng
được phân chia thành 3 cấu tạo bậc hai là cấu tạo Sư T Đen, cấu tạo
Sư T Vàng và cấu tạo Sư T Chúa. Cấu tạo Sư T Đen có chiều dài
6

15km và chiều rộng 3km, cấu tạo Sư T Vàng có chiều dài 13km và
chiều rộng 2,2km.
Tập E ph bất chnh hợp lên móng và vắng mặt ở phần trung tâm
ca cấu tạo Sư T Đen và Sư T Vàng. Trong khi đó các tập D, C và
BI phân bố rộng khắp khu vc nghiên cứu.

1.5. Đặc điểm hệ thống dầu khí khu vực mỏ Sư Tử Đen và Sư Tử
Vàng
Trong khu vc nghiên cứu,trầm tích Oligoxen rất giàu vật chất hu
cơ là nguồn sinh dầu khí chính, tồn tại hai loại đá chứa ch đạo gồm
móng nứt nẻ và cát kết, trong đó móng nứt nẻ trước Kainozoi là đối
tượng chứa dầu chính (đối tượng nghiên cứu ca luận án) được chắn
bởi tập sét thuộc trầm tích Oligoxen.

Khu vc nghiên cứu có đặc điểm chung về động thái khai thác là
giai đoạn đầu giếng thường được khai thác với lưu lượng dầu cao và
n định, sau khi nước xâm nhập vào giếng khai thác thì lưu lượng dầu
giảm đáng kể, và độ ngập nước tăng nhanh. Quá trình bơm ép nước
ch yếu ch được triển khai trong khu vc khai thác sớm, mặc dù bơm
ép không liên tục, nhưng áp suất va luôn được duy trì khoảng 3000psi
cao hơn áp suất bão hòa ca dầu (1100psi).
Khác với khu vc Tây Nam mỏ Sư T Đen và mỏ Sư T Vàng,
khu vc Đông Bắc mỏ Sư T Đen không ch có độ ngập nước tăng
theo thời gian, mà t số khí dầu ca một số giếng khai thác còn tăng
lên do áp suất va giảm xuống dưới áp suất bão hòa (4050psi) sau vài
tháng đưa vào khai thác, làm giảm đáng kể lưu lượng khai thác. Mặc
dù có nhiều giếng khai thác với độ ngậm khí ca dầu cao, nhưng cho
8

tới nay, khu vc Đông Bắc mỏ Sư T Đen chưa áp dụng giải pháp
bơm ép nước duy trì áp suất va.
     



Móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng có thể chia thành hai

ch felsic
ch mafic
9

phần hệ thống nứt nẻ được hình thành trước đó nằm sâu trong khối
móng làm giảm tính chất rng thấm ca khối móng.
2.2.2. Quá trình biến đổi thy nhiệt
Quá trình biến đi thy nhiệt gồm serixit hóa, canxit hóa, epidot
hóa, saussurit hóa, clorit hóa và zeolit hóa ca plagiocla… xuất hiện ở
các mức độ khác nhau và xảy ra ở tất cả các loại đá. Sản phẩm ca các
quá trình này là các khoáng vật thứ sinh, có ảnh hưởng trc tiếp đến
chất lượng đá chứa.
2.2.3. Mức độ biến đổi thứ sinh ca đá móng nứt nẻ trước Kainozoi
Căn cứ vào tng hàm lượng các khoáng vật thứ sinh và tính toán
bán định lượng cho thấy mức độ biến đi ca đá trong khu vc mỏ Sư
T Đen và Sư T Vàng ở mức độ mạnh và ở mỏ Sư T Đen nhìn
chung mạnh hơn ở mỏ Sư T Vàng.

Trong phạm vi mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng ghi nhận được 243
đứt gãy phân bố ở độ sâu từ nóc móng đến 4200m. Các đứt gãy này
gây phá hy móng, khống chế các khối kiến trc trong móng, làm dịch
chuyển nóc móng và tạo các đới nứt nẻ sinh km trong và rìa khối
móng. Theo phương kéo dài chia làm 4 nhóm đứt gãy chính: nhóm
phương vĩ tuyến, á vĩ tuyến (16 đứt gãy); nhóm phương Tây Bắc –
Đông Nam (131 đứt gãy); nhóm phương kinh tuyến, á kinh tuyến (47
đứt gãy); và nhóm phương Đông Bắc – Tây Nam (49 đứt gãy).


2.4.1. Ngun năng lưng tự nhiên ca va
Da vào tính chất PVT ca dầu, áp suất va trong quá trình khai

các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hệ số thu hồi dầu mỏ Sư T Đen và
11

Sư T Vàng, cần nghiên cứu các yếu tố địa chất ảnh hưởng tới hệ số
đẩy dầu và hệ số quét.

3.2.1. nh hưng ca đặc điểm thạch học
Mi loại đá có độ rng biến đi trong khoảng khác nhau, và loại đá
granit có tính chất va tốt nhất do có chứa nhiều thạch anh giòn và dễ
bị phá hy trong quá trình hoạt động kiến tạo. Trong khi đó khối móng
nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng có thành phần thạch học tương
đối đồng nhất ch yếu là granit, ít gặp granodiorit và đai mạch. Vì vậy,
đây là yếu tố địa chất có ảnh hưởng tích cc đến việc hình thành và
phát triển tính chất rng thấm ca đối tượng nghiên cứu. Yếu tố địa
chất này cũng có ảnh hưởng tốt đến hệ số thu hồi dầu.
3.2.2. nh hưng ca đặc điểm đứt gãy và khe nứt
3.2.2.1. nh hưng ti đc trưng rỗng thm
Vai trò ca đứt gãy và khe nứt đã được khng định bằng tài liệu
giếng khoan, tài liệu th va và đo dòng. Đặc trưng rng thấm ca đứt
gãy giảm theo chiều sâu và khoảng cách tới đứt gãy tăng lên, và phụ
thuộc vào loại đứt gãy. Vì vậy, trong khu vc nghiên cứu các đứt gãy
bắt gặp tại giếng được NCS chia thành ra ít nhất thành 04 loại từ tốt
đến xấu da theo các tiêu chí trong bảng 3.1.
Bảng 3. 1. Tiêu chí phân loại đứt gãy theo tài liệu giếng khoan





khoan

khoan


theo
PLT


theo





Loại 3
Không
Không
Có
Có
Loại 4
Không
Không
Không,
hoặc không
r
Không, hoặc
không r
Hệ thống đứt gãy ở mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng được phân loại
theo nguyên tắc sau: (i) nhng đứt gãy bắt gặp bởi giếng được phân
loại theo kết quả giếng khoan; (ii) nhng đứt gãy không cắt qua giếng
được phân loại ở cùng mức với các đứt gãy gặp trong giếng khoan mà

(10 -2,3 x (DTF_3/70)
)
Loại 4
0,0586 x (0,0586-0,00564 x ln(TOB) x 10
(10 -2,3x (DTF_4/59)
)

Trong đó: TOB: khoảng cách từ mặt móng tới một điểm bất kỳ; DTF:
là khoảng cách từ điểm bất kỳ tới mặt đứt gãy.
3.2.2.2. nh hưng ti mức đ lưu thông thủy đng lực v mức đ bt
đng nht
Mỏ Sư T Đen được chia ra thành 5 khối (Hình 3.2) và mỏ Sư T
Vàng được chia thành 6 khối (Hình 3.3). Mi khối có tính chất va,
14

chế độ thy động lc và đặc trưng khai thác khác nhau làm ảnh hưởng
rất lớn tới hệ số thu hồi ca mỏ (Mỏ càng bị chia cắt ra nhiều khối nhỏ
có chế độ thy động lc riêng biệt thì khả năng thu hồi dầu càng nhỏ).
Khu vc có mật độ đứt gãy nhiều hoặc có nhiều đứt gãy loại 1 hoặc
loại 2 có tính chất va tốt và khả năng cho dòng lớn, ngược lại khu vc
có mật độ đứt gãy thấp hoặc có nhiều đứt gãy loại 3 và loại 4 có tính
chất va kém và khả năng cho dòng cũng yếu.

Hình 3.2. Các.khi trong khu
vực m Sư T Đen
Hình 3.3. Các khi trong khu
vực m Sư T Vng
3.2.3. nh hưng ca các quá trình biến đổi thy nhiệt và phong
hóa
Quá trình phong hóa và quá trình biến đi thy nhiệt tạo ra các

Theo kết quả
minh giải địa
chấn ca khu
vc Tây Nam
mỏ Sư T
Vàng
Độ rng thấm thay đi theo chiều
sâu và khoảng cách tới đứt gãy;
tính chất này thay đi theo từng loại
đứt gãy; và mô hình được lặp lại
lịch s khai thác ca các giếng đến
tháng 12/2012.


Mi loại đứt gãy ảnh hưởng trc tiếp đến tr lượng dầu khí tại ch,
động thái khai thác ca giếng (Hình 3.4), nhưng không ảnh hưởng
nhiều đến hệ số thu hồi. Tuy nhiên, nếu tng tr lượng dầu tại ch ca
đứt gãy không đi, tr lượng dầu phân bố trong đới đứt gãy càng nhỏ,
thì độ ngập nước càng tăng nhanh, và hệ số thu hồi dầu càng giảm.
16
Hình 3.4. So sánh đng thái khai thác của tng loại đứt gy

7-Nov-12 6-May-13 2-Nov-13 1-May-14 28-Oct-14 26-Apr-15 23-Oct-15 20-Apr-16

ng)

y)
i 1
i 2
i 3
i 4
17

suất bão hòa thấp (1100psi) thì hệ số thu hồi dầu giảm khoảng 50% so
với hệ số thu hồi dầu có độ bão hòa thấp.
Tóm lại, 6 yếu tố địa chất chính ảnh hưởng tới hệ số thu hồi dầu,
trong đó đặc điểm đứt gãy và khe nứt, tính chất dầu khí, nguồn nước
áp sườn, và mức độ lưu thông thy động lc là nhng yếu tố địa chất
có ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả năng thu hồi dầu trong đá móng nứt
nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng. Nhng yếu tố địa chất này có thể
can thiệp để gia tăng hệ số thu hồi dầu bằng công nghệ hiện nay. Mức
độ ảnh hưởng ca các yếu tố địa chất đến hệ số thu hồi dầu được xếp
hạng như bảng 3.4.
Bảng 3. 4. Mức đ ảnh hưng của các yếu t địa cht đến hệ s thu
hi
STT
Nhng yếu tố địa chất chính
Mức độ ảnh
hưởng tới hệ số
thu hồi dầu
1
Đặc điểm đứt gãy và khe nứt

Bốn nhóm giải pháp khai thác nhằm hạn chế ảnh hưởng xấu hoặc
tăng cường ảnh hưởng tích cc ca các yếu tố địa chất để nâng cao hệ
số thu hồi trong thân dầu móng mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng bao
gồm: tối ưu hệ thống giếng khai thác; tối ưu khai thác và bơm ép; hạn
chế ảnh hưởng ca nước áp sườn; và khoan đan dày ở nhng khối có
chế độ thy động lc kém.


4.3.1. Optimization of production well system
Để gia tăng hệ số thành công và nâng cao tiềm năng khai thác, các
giếng khai thác được thiết kế khoan vào nhng khu vc có mật độ đứt
gãy lớn, với hướng vuông góc và cắt qua các đới đứt gãy. Tuy nhiên,
quỹ đạo giếng như vậy có thể gây ảnh hưởng xấu tới hệ số thu hồi dầu
ca nhng đới đứt gãy chưa ngập nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy
việc khoan giếng khai thác với góc nghiêng lớn không nhng tăng khả
năng gặp đới đứt gãy có tính chất va tốt và tăng bán kính ảnh hưởng
khai thác ca giếng mà còn gip gia tăng hệ số thu hồi dầu khoảng
13% và giảm được chi phí đầu tư khoan giếng.

4.3.2.1. Tăng ch s khai thác
Phương pháp x lý axít vùng cận đáy giếng và phương pháp nứt
va thy lc có thể được xem xét áp dụng nhằm tăng ch số khai thác
19

nhằm giảm chênh áp gip cân bằng mặt ranh giới dầu và nước trong
quá trình khai thác:
X l axt vng cn đáy giếng
Thc tế cho thấy việc x lý a xít vùng cận đáy giếng có thể tăng
ch số khai thác 20% do khoáng vật nguyên sinh và thứ sinh ca khối
móng có nhng thành phần như canxít (CaCO

từ 8% đến 24% so với trường hợp không duy trì năng lượng bằng bơm
ép, đặc biệt với trường hợp dầu có áp suất bão hòa cao (4050psi) tương
t như khu vc Đông Bắc mỏ Sư T Đen, giải pháp bơm ép có thể
tăng hệ số thu hồi dầu từ 55% đến 74% so với trường hợp khai thác sơ
cấp.

4.3.3.1. Hon thiện giếng ti ưu
Giải pháp hoàn thiện tối ưu cho phép ngừng khai thác ở nhng đới
có độ ngập nước hay khí cao, có thể tăng hệ thu hồi dầu lên khoảng
10% so với trường hợp không áp dụng giải pháp này.
4.3.3.2. S dụng kh nâng (gaslift)
Hệ số thu hồi dầu ca trường hợp s dụng gaslift tăng từ 22% đến
37% so với hệ số thu hồi dầu ca trường hợp không s dụng gaslift,
do các nguyên nhân sau: (i) nguồn nước áp sườn làm độ ngập nước
ca giếng tăng cao dẫn đến áp lc do cột thy tĩnh trong giếng tăng và
chênh áp giảm; (ii) khi s dụng phương pháp khai thác bằng gaslift
làm giảm t trọng cột thy tĩnh trong giếng, làm tăng chênh áp và cho
phép duy trì khai thác ở nhng giếng có độ ngập nước cao.
4.3.3.3. Bơm p kh – khai thác luân phiên bằng giếng khai thác

Để khai thác lượng dầu còn lại trong phần đnh ca cấu tạo do mc
nước đã dâng lên cao, giải pháp dùng giếng khai thác có độ ngập nước
cao bơm ép khí một thời gian sau đó đưa giếng khai thác trở lại như
được minh họa trên hình 4.1.
21

Hình 4. 1. Minh họa trạng thái cht lưu trong va khi s dụng giải
pháp bơm p v khai thác luân phiên. Hình trái – trưc khi bơm p
kh, hình giữa – sau khi bơm p kh, hình phải – sau khi khai thác.
Kết quả nghiên cứu cho thấy giải pháp này làm lưu lượng dầu tăng

Đặc điểm thạch học
X lý axít và tối ưu hệ thống
giếng
6
Quá trình phong hóa và thy
nhiệt

1. Móng nứt nẻ mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng có thành phần thạch
học tương đối đồng nhất ch yếu là đá granit có tính chất va tốt hơn
các đá còn lại, vì vậy đặc điểm thạch học có ảnh hưởng tốt tới hệ số
thu hồi ca đối tượng nghiên cứu.
2. S hình thành và phát triển ca hệ thống đứt gãy và khe nứt là yếu
tố địa chất ch đạo ảnh hưởng trc tiếp đến đặc trưng rng thấm, mức
độ bất đồng nhất về tính chất lưu thông thy động lc cũng như khả
năng khai thác và hệ số thu hồi ca khối móng.
3. Nguồn nước có áp tồn tại trong các lớp trầm tích nằm kề áp khối
móng gi vai trò ch đạo để duy trì áp suất va và gia tăng hệ số thu
hồi dầu, nhưng cũng là yếu tố địa chất gây ra ngập nước nhanh và lưu
lượng dầu khai thác giảm đáng kể khi nước xâm nhập vào giếng.
4. Khu vc Đông Bắc mỏ Sư T Đen chứa dầu có áp suất bão hòa cao
làm ảnh hưởng xấu đến chế độ khai thác và hệ số thu hồi dầu nếu
không áp dụng giải pháp bơm ép.
5. Khu vc mỏ Sư T Đen và Sư T Vàng chịu ảnh hưởng ca quá
trình phong hóa ở phần đnh ca cấu tạo làm gia tăng độ rng ca khu
vc nằm gần nóc móng (dày khoảng 50m) và hình thành nên các
khoáng vật thứ sinh như sét. Chng di dịch và lấp đầy từng phần hay
toàn phần hệ thống các khe nứt nằm sâu trong móng, làm giảm tính
chất rng thấm và ảnh hưởng xấu đến khả năng khai thác ca khối
móng.
23