BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
LÊ THANH SƠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT, ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG DẦU
KHÍ VÀ THIẾT KẾ GIẾNG KHOAN TÌM KIẾM TRÊN CẤU TẠO A
LÔ 102 BỂ SÔNG HỒNG
Cán bộ phản biện ThS. Trần Thị Oanh
Bộ môn địa chất dầu khí TS. Nguyễn Thị Minh Hồng
Bộ môn địa chất dầu khí KS. Nguyễn Sơn Du
PVEP HÀ NỘI – THÁNG 6/2014 MỞ ĐẦU
Dầu khí đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển về mọi mặt của cuộc
sống. Hàng năm ngành công nghiệp dầu khí đă đóng góp nhiều tỷ USD vào ngân sách
nhà nước. Dầu khí vừa là nguồn năng lượng vừa là nguồn nguyên liệu quan trọng đối
với nhiều ngành kinh tế. Tuy nhiên, ngày nay nhu cầu sửa dụng nguồn tài nguyên
thiên nhiên của con ngường ngày một tăng cao, nhưng trữ lượng dầu khí thì có hạn,
vì vậy việc khai thác tối ưu nguồn tài nguyên như giá này là một vấn đề luôn được
quan tâm.
Các kết quả của công tác nghiên cứu, tìm kiếm thăm dò trong thời gian qua đã
xác định được các bể trầm tích có triển vọng dầu khí: Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu
Long, Nam Côn Sơn, Malay-Thổ Chu, Tư Chính Vũng Mây, nhóm bể Trường Sa và
Hoàng Sa… Do đặc điểm hình thành và phát triển riêng của từng bể nên chúng có
Do hạn chế về mặt chuyên môn cũng như về thời gian nên đồ án tốt nghiệp của em
không tránh khỏi những thiếu sót, vậy rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo
cũng như các bạn để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 05 tháng 6 năm 2014
Lê Thanh Sơn
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
MỤC LỤC
1.6.1. Đá sinh 34
1.6.2. Đá chứa 35
1.6.3. Đá chắn 36
1.6.4. Các loại bẫy 37
1.6.5. Di chuyển dầu khí 38
CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CẤU TẠO A 41
2.1. Đặc điểm địa chất của cấu tạo A 42
2.1.1. Vị trí cấu tạo A trong khu vực nghiên cứu 42
2.1.2. Địa tầng 42
2.1.2.1. Trầm tích Kainozoi 42
2.2.2.2. Trầm tích Đệ Tứ 43
2.1.2. Đánh giá tiềm năng dầu khí của cấu tạo A 44
2.2. Tính trữ lượng dầu khí cấu tạo A 47
2.2.1. Cơ sở phân cấp trữ lượng 47
2.2.1.1. Phân cấp trữ lượng của Nga (Liên Xô cũ) 47
2.1.1.2. Phân cấp trữ lượng theo các nước phương Tây 48
2.2.2. Các phương pháp tính trữ lượng 48
2.2.3. Đánh giá trữ lượng cấu tạo A 50
2.2.3.1. Công thức tính: 50
2.2.3.2. Biện luận và lựa chọn tham số tính trữ lượng 51
CHƯƠNG III
THIẾT KẾ GIẾNG KHOAN TÌM KIẾM A-1X TRÊN CẤU TẠO A 55
3.1. Cơ sở địa chất giếng khoan 56
3.1.1. Mục đích và nhiệm vụ của giếng khoan tìm kiếm A-1X 56
3.1.2. Giếng khoan dự kiến thiết kế 56
3.1.3. Dự báo địa tầng 59
3.1.4. Dự kiến nhiệt độ 60
3.1.5. Dự kiến áp suất vỉa 61
3.1.6. Dự kiến khả năng phức tạp có thể gặp khi khoan 63
DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
STT
Số hình vẽ
Tên hình vẽ
Trang
1
1.1
Vị trí của bể Sông Hồng
2
2
1.2
Phân vùng cấu trúc địa chất bể Sông Hồng
4
3
1.3
Vị trí lô 102 – 106
5
4
1.4
Mỏ khí Tiền Hải-C trong đới nghịch đảo kiến tạo
Mioxen và mỏ khí D14 ở đới trũng Đông Quan với
khối đứt gãy xoay xéo trong Oligoxen.
13
5
3.1
Vị trí giếng khoan A-1X trên mặt cắt địa chất theo
hướng Tây Bắc – Đông Nam
57
13
3.2
Vị trí giếng khoan A-1X trên mặt cắt địa chất theo
hướng Tây Nam – Đông Bắc
58
14
3.3
Cấu trúc giếng khoan A – 1X dự kiến
69
15
3.4
Thiết đồ kỹ thuật giếng khoan A-1X
81 DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT
Số hiệu bảng
Tên bảng
vỉa theo các khoảng sâu
73 1
CHƯƠNG I
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KHU VỰC
NGHIÊN CỨU
2
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên và kinh tế nhân văn
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
- Vị trí địa lý
Bể Sông Hồng nằm trong khoảng 105
o
30’- 110
o
30’ kinh độ Đông, 14
o
30’ -
, bể Sông Hồng về phía Việt
Nam chiếm khoảng 126.000 km
2
, trong đó phần đất liền miền võng Hà Nội (MVHN)
và vùng biển nông ven bờ chiếm khoảng hơn 4000 km
2
, còn lại là diện tích ngoài
khơi Vịnh Bắc Bộ và một phần ở biển miền trung Việt Nam.
Bể Sông Hồng rộng lớn, có cấu trúc địa chất phức tạp thay đổi từ đất liền ra
biển theo hướng Đông Bắc Tây Nam và Nam, bao gồm các vùng địa chất khác nhau,
đối tượng Tìm Kiếm Thăm Dò cũng vì thế mà khác nhau. Có thể phân thành ba vùng
địa chất (Hình 1.2) là :
- Vùng Tây Bắc: Bao gồm miền võng Hà Nội và một số lô phía Tây Bắc của Vịnh
Bắc Bộ. Đặc điểm cấu trúc nổi bật của vùng này là cấu trúc uốn nếp phức tạp kèm
nghịch đảo kiến tạo trong Mioxen.
- Vùng trung tâm: Từ lô 107-108 đến lô 114-115 với mực nước biển dao động từ 20-
90 m. Vùng này cũng có cấu trúc đa dạng, phức tạp, nhất là tại phụ bể Huế-Đà Nẵng,
nhưng nhìn chung có móng nghiêng thoải dần vào trung tâm với độ dày trầm tích hơn
14.000 m. Các cấu tạo nói chung có cấu trúc khép kín kế thừa trên móng ở phía Tây,
đến các cấu trúc sét diapir nổi bật ở giữa trung tâm.
- Vùng phía Nam: Từ lô 115 đến lô 121, với mực nước thay đổi từ 30-800 mét nước,
có cấu trúc khác hẳn so với hai vùng nói trên vì có móng nhô cao trên địa luỹ Tri Tôn
tạo thềm Cacbonat và ám tiêu san hô, bên cạnh phía Tây là địa hào Quảng Ngãi và
phía Đông là các bán địa hào Lý Sơn có tuổi Oligoxen.
Lô 102-106 (Hình 1.3) nằm ở ngoài khơi Vịnh Bắc Bộ thuộc phần phía Bắc
Bể Sông Hồng trên thềm lục địa Bắc Việt Nam, cách thành phố Hải Phòng chừng
70km đến 80km về hướng Đông. Tổng diện tích của lô 102-106 là 14000km
2
, trong
đó diện tích của lô 102 là 4500km
6
- Đặc điểm về khí hậu
Do có vị trí nằm ở ngoài khơi vịnh Bắc Bộ và một phần ven biển miền trung
nên vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng chủ yếu của khí hậu vùng cận nhiệt đới. Có thể
chia khí hậu theo 2 mùa là mùa mưa và mùa khô.
- Mùa khô: Kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Thời gian này ít mưa
không khí lạnh và khô, nhiệt độ khu vực có lúc hạ tới 10
0
C. Biên độ sóng mùa
này không cao, cao nhất cũng chỉ đạt độ cao từ 5m đến 6m. Còn về thủy triều,
trong khu vực chịu sự thay đổi thủy triều có biên độ nằm trong khoảng 30m
đến 40m cá biệt có trường hợp lên đến 45 hoặc 50m.
- Mùa mưa: Bắt đầu từ tháng 4 và kéo dài cho đến hệt tháng 9. Trong mùa mưa,
khí hậu diễn biến khá phức tạp ảnh hưởng không nhỏ đến công tác vận tải trên
biển. Vào thời gian này thường có mưa nhiều, độ ẩm cao, lượng mưa trung
bình đạt từ 2000 – 2500 mm, nhiệt độ tương đối cao khoảng 28
0
c – 39
0
C.
Nóng, ẩm mưa nhiều và kèm theo là các trận bão, xoáy lốc với sức gió mạnh.
Ngoài khơi, sức gió có thể tạo thành sóng mạnh có biên độ cao tới 7 - 8m
thậm chí lên đến 10m gần 10m gây nguy hại cho các phương tiện vận tải biển
và đời sống của nhân dân các vùng ven biển.
1.1.2. Đặc điểm kinh tế nhân văn
- Dân cư
Do chủ yếu nằm trong vùng biển của các tỉnh lớn như Hải Phòng, Thái Bình
và Nam Định…ngoài ra còn liên quan đến các tỉnh, thành phố khác như Quảng Ninh,
Ninh Bình. Bởi vậy đây là khu vực có mật độ dân số cao, ước tính mật độ dân số khu
cạnh đó, ngành dịch vụ cũng khá phát triển đang từng ngày hòa nhập được với sự
phát triển chung của khu vực và thế giới.
Các lĩnh vực dịch vụ chính như: nhà trọ, nhà nghỉ, bưu điện, ngân hàng,
internet và điện lực đang ngày hoàn thiện hơn. Ngành ngân hang cũng khá phát triển
với chất lượng phục vụ ngày một tốt. Tuy nhiên việc ngân hang có thể tạo ra niềm
tin, thu hút được các nguồn vốn trong xã hội đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế
của đất nước thì vẫn còn đang là vấn đề bỏ ngỏ. Hệ thống bưu điện trong khu vực
cũng khá phát triển. Ngành bưu chính viễn thông Việt Nam đang phát triển, có thể
đáp ứng đầy đủ mọi nhu cầu thông tin liên lạc của nhân dân trong vùng. Cộng với đó,
dịch vụ Internet phát triển rộng khắp góp phần đa dạng hóa thông tin liên lạc trong
vùng.
- Văn hóa xã hội
Về giáo dục: Dân số trong vùng có trình độ dân trí vào loại cao trong cả nước.
Cho đến nay, gần 100% dân số trong vùng biết đọc biết viết. Khoảng hơn 3 triệu
người có trình độ hết phổ thông và chiếm 1/10 trong số đó có trình độ đại học và cao
đẳng và 1,5/10 có trình độ trung học chuyên nghiệp và công nhân kỹ thuật. Như vậy
8
nhìn vào tỷ lệ 1 đại học ứng với 1,5 công nhân kỹ thuật thì ta thấy một bất hợp lí đó
là số người lao động có trình độ đại học dư thừa. Một thực tế là nhiều lao động có
trình độ đại học thất nghiệp lên đến con số báo động (khoảng 90%).
Về y tế: Hệ thống y tế trong vùng tương đối hoàn chỉnh từ trạm y tế cấp xã,
phường cho đến bệnh viện của cấp tỉnh, trung ương. Cán bộ nhân viên y tế cấp xã,
phường cho đến bệnh viện của cấp tỉnh, trung ương. Cán bộ nhân viên y tế có năng
lực, trách nhiệm, đảm bảo việc phục vụ tốt nhất cho bệnh nhân. Tuy nhiên, phần lớn
cán bộ y tế có trình độ cao, các bệnh viện lớn với đầy đủ các phương tiện chăm sóc y
tế lại chủ yếu tập trung ở thành thị do vậy dân cư ở những vùng xa trung tâm thì
thường gặp nhiều khó khăn về chăm sóc y tế.
- Giao thông
Hệ thống giao thông trong vùng phát triển một cách đồng đều từ đường bộ,
ngành dầu khí. Các điều kiện tự nhiên thuận lợi như gần bờ, nước biển nông, đáy biển
tương đối bằng phẳng, công việc tìm kiếm thăm dò sẽ thuận lợi hơn vào mùa khô vì
thời gian này ít mưa, không khí lạnh và khô, biên độ sóng mùa này không cao, biển
động nhẹ, với hệ thống giao thông phát triển đồng bộ từ đường bộ đến đường hàng
không rất thuận lợi cho việc vận chuyển, đi lại.
- Khó khăn
Vào mùa mưa, khí hậu diễn biến phức tạp, mưa nhiều, độ ẩm cao, nóng ẩm
nhiệt độ cao, biển động mạnh, kèm thêm các trận bão lốc xoáy với gió mạnh bởi vậy
sẽ nguy hiểm cho con người cũng như các phương tiện vận hành trên biển, ảnh hưởng
không nhỏ đến các công tác tìm kiếm thăm dò dầu khí.
10
1.2. Lịch sử nghiên cứu bể Sông Hồng và lô 102
Công tác Tìm Kiếm Thăm Dò (TKTD) dầu khí ở bể Sông Hồng đã được tiến
hành từ đầu thập kỷ 60 của thế kỷ trước, nhưng chủ yếu chỉ được thực hiện trên đất
liền và đến năm 1975 đã phát hiện được mỏ khí Tiền Hải C (TH-C). Từ khi có chính
sách đổi mới, nhất là khi có luật đầu tư nước ngoài (1987), bể Sông Hồng được tăng
cường đầu tư và nghiên cứu TKTD cả trên đất liền và phần ngoài khơi với các hợp
đồng phân chia sản phẩm (PSC) và cùng điều hành (JOC). Kết quả đã có thêm một
số phát hiện dầu khí mới cả ở trong đất liền và ở cả ngoài khơi bể Sông Hồng.
các trạm ghi số (digital) SN338B của Pháp để nghiên cứu cấu trúc sâu. Nói chung các
khảo sát địa chấn phản xạ mới tập trung ở khu vực trung tâm Miền Võng Hà Nội, trên
các đơn vị cấu trúc như trũng Đông Quan, trũng Phượng Ngãi, dải nâng Tiền Hải,
Kiến Xương. Còn các vùng rìa Đông Bắc và Tây Nam hầu như không có hoặc có rất
ít tài liệu địa chấn. Hạn chế của loạt tài liệu này là độ sâu nghiên cứu không lớn do
công nghệ thu nổ và xử lý chưa cao, nên chỉ quan sát được các mặt phản xạ từ mặt
bất chỉnh hợp gần nóc Oligoxen trở lên.
Về công tác khoan, từ năm 1967-1968 đã tiến hành khoan 21 lỗ khoan nông,
vẽ bản đồ có chiều sâu từ 30-150m. Từ năm 1962-1974 đã tiến hành khoan 25 giếng
khoan cấu tạo có chiều sâu từ 165-1200m với tổng khối lượng khoảng trên 22000 m
khoan. Kết quả các giếng khoan và tài liệu địa chất thu được đã bước đầu cho thấy
bức tranh cấu trúc và triển vọng dầu khí của MVHN. Từ năm 1970-1985 ở MVHN
đã khoan 42 giếng khoan tìm kiếm thăm dò và khai thác khí có chiều sâu từ khoảng
600-4250m với tổng khối lượng khoảng trên 100 nghìn mét khoan. Trong số 11 diện
tích gồm cấu tạo, bán cấu tạo khép vào đứt gãy, cấu tạo dạng mũi, đới vát nhọn địa
tầng đã khoan tìm kiếm chỉ phát hiện được một mỏ khí nhỏ TH-C vào năm 1975
(Hình 1.4). Do khó khăn về vốn và công nghệ bị hạn chế từ năm 1985 công tác thăm
dò dầu khí tạm ngừng, hoạt động ở đây chỉ duy trì khai thác khí ở mỏ Tiền Hải C.
1.2.2. Giai đoạn từ năm 1988 đến nay
Từ khi Luật Đầu tư nước ngoài được ban hành (1987) công tác tìm kiếm thăm
dò dầu khí ở thềm lục địa Việt Nam bước vào giai đoạn hoạt động mở rộng và sôi
động trên toàn thềm, trong đó có bể Sông Hồng. Kể từ năm 1988 đến nay đã có nhiều
hợp đồng dầu khí được ký kết để tìm kiếm thăm dò ở bể Sông Hồng.
Sau khi ký hợp đồng các nhà thầu đã tích cực triển khai công tác khảo sát địa
chấn và khoan thăm dò. Ở Miền Võng Hà Nội năm 1994-1997, Công ty Anzoil đã
thực hiện 3 đợt thu nổ địa chấn 2D với khối lượng 2214 km tuyến địa chấn 2D, trong
đó có 813 km tuyến ở vùng nước nông ven bờ. Đồng thời đã xử lý lại 3400 km tuyến
tài liệu địa chấn cũ. Kết quả của các đợt khảo sát sau cùng đã chính xác hoá được cấu
trúc, phát hiện thêm được các cấu tạo mới như B10, D14, K2.
Trên cở sở nghiên cứu các vấn đề kiến tạo, địa tầng, trầm tích, môi trường và
Bạch Trĩ đạt 4.114 m. Trong số 25 giếng khoan được thi công ở bể Sông Hồng, ngoại
trừ một giếng hỏng (112-BT-1X) thì 65% số các giếng đều có biểu hiện khí từ trung
bình đến tốt, có 15 giếng được tiến hành thử vỉa trong đó có 6 giếng được coi là có
phát hiện nhưng không thương mại (103-TH-1X, 115-A-1X, 117-STB-1X, 118-
CVX-1X, 119-CH-1X, VGP112-BT-1X), tỷ lệ phát hiện là 25%. Đáng kể nhất là
giếng 103-TH-1X thuộc lô hợp đồng của Total, đã tiến hành thử 4 khoảng, 3 khoảng
cho dòng với tổng lưu lượng 5,87 triệu feet khối khí ngày (165000m
3
/ngày) và 123
thùng condensat/ngày (11, 6m
3
/ngày).
13
1.2.3. Lịch sử nghiên cứu lô 102 – 106
Năm 1988, Total và Shell là 2 công ty dầu khí nước ngoài đầu tiền được phép
vào thăm dò ở Vịnh Bắc Bộ. Các công ty này đã tham khảo tài liệu thu nổ địa chấn
năm 1983, 1984. Công ty Shell đã thắng thầu các lô 102, 114 và 116 (ở phụ bồn Huế).
Total thắng thầu lô 106, 107 và 103 gần với bể Beibuwan của Trung Quốc và đã phát
hiện dầu ở các khối đứt gãy. Năm 1989 BP trúng thầu ở lô 117,118 và 119. IPL ở lô
115 và Sceptre lô 111.
Năm 1992, vùng cấu tạo trước cửa Sông Hồng được bàn giao cho Idemitsu (lô
102) và OMV (lô 104). Cũng năm 1992 hầu hết Miền Võng Hà Nội trao cho ANZOIL
tiến hành thăm dò kể cả diện tích Tiền Hải C. Total và Petrovietnam kí hợp đồng
ngày 22/11/1988. Các đối tác hợp đồng gồm Total 50%, Lasmo 25% và Respsol Exp
Hình 1.4. Mỏ khí Tiền Hải-C trong đới nghịch đảo kiến tạo Mioxen (A) và mỏ
khí D14 ở đới trũng Đông Quan với khối đứt gãy xoay xéo trong Oligoxen (B)
(theo Anzoil, 1996)
A
B
Reource đã xin phép Petro VN đóng cửa văn phòng vào ngày 30/11/1994. Tài liệu
nhà thầu giao nộp cho Petro VN khoảng 20 báo cáo các loại. Idemitsu Hải Phòng, Oil
Exp co. ltd kí hợp đồng với Petro VN vào ngày 24/6/1992 cam kết tối thiểu thu nổ
trong 3 năm đầu là 1955 km 2D, khoan 2 giếng khoan tìm kiếm thăm dò. Thực tế
Idemitsu Hải Phòng đã thu nổ 2225 km địa chấn 2D từ tháng 3 /1993 đến tháng
6/19993. Sau khi xử lí xong tài liệu địa chấn này, Idemitsu Hải Phòng đã khoan 2
giếng khoan Hoa Đào và Cây Quất.
Như vậy, hầu như các nhà thầu đầu tư vào tìm kiếm thăm dò của khối Bắc bể
trầm tích Sông Hồng không đạt kết quả khả quan. Nếu kể cả các giếng khoan ở Cồn
15
Đen và 2 giếng ở lô 104 thì khu vực nghiên cứu đã khoan 12 giếng khoan vào các đối
tượng được đánh giá là tối ưu nhất trong đó phải kể đến cấu tạo Cây Quất trong lô
102 về hình thái khá giống Tiền Hải C và cấu tạo Bạch Trĩ nằm giữa phụ bể Huế. Các
cấu tạo này hội tụ mọi yếu tố quan trọng của hệ thống dầu khí song các phát hiện dầu
khí ở các giếng này rất hạn chế (khá nhất là giếng khoan 103- TH-1X). Điều này bắt
buộc chúng ta phải có cách nhìn nhận đánh giá hết sức thận trọng về triển vọng của
vùng nghiên cứu. Tuy vậy, Total nhà thầu đã nghiên cứu về lô 102 và 106 cũng vẫn
cho rằng còn một số prospect nữa chưa được kiểm tra, chúng ta vẫn có thể hi vọng
rằng tiềm năng của khu vực lô 102 và 106 có xác suất cao.
Tháng 2 năm 2003, PCOSB đã mua lai phần lớn cổ phần của AIT trong các lô
102 và 106, và đã khảo sát khoảng 450km
2
tuyến địa chấn 2D. Trên cơ sở những tài
liệu mới đã khoan giếng YT – 1X trên cấu tạo Yên Tử vào tháng 9/2004 để đánh giá
các đối tượng cacbonat trước Kainozoi bị nứt nẻ và karster hóa và bẫy địa tầng
Oligoxen – Mioxen. Kết quả rất khả quan, gặp tầng cát chứa dầu dày 2,9m trong
Mioxen trung với độ rỗng trung bình 18% và độ bão hòa nước trung bình (Sw) là
57%. Phát hiện YT – 1X là phát hiện dầu đầu tiên ở ngoài khơi miền Bắc Việt Nam,
điều này đã chứng tỏ tiềm năng dầu khí của của khu vực lô 102 và 106. Kết quả thử
mòn, sự thiếu vắng trầm tích và hệ thống dầu khí trong thang địa tầng đó.
Hình 1.5. Cột địa tầng tổng hợp khu vực nghiên cứu (Theo VPI)
Copyright: Tài liệu đại học ©