Xây dựng mô hình địa chất 3D vỉa BII.1.10, tầng miocen giữa, mỏ MT Nam, bồn trũng Cửu Long

Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.00090 68 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỊA CHẤT 3D VỈA BII.1.10, TẦNG MIOCEN GIỮA, MỎ MT NAM, BỒN TRŨNG CỬU LONG Nguyễn Minh Tài*, Bùi Thị Luận, Liêu Kim Phƣợng Đại học Khoa học Tự nhiên Tp. HCM, Email: minhtai.geo@gmail.com TÓM TẮT Thềm lục địa Việt Nam bao gồm các cấu trúc địa chất đa dạng và phức tạp, vì vậy, việc xây dựng mô hình địa chất ba chiều (3D) là nhiệm vụ cần thiết nhằm mô phỏng các tính chất của vỉa chứa. Phần mềm Petrel được sử dụng để xây dựng mô hình địa chất 3D cho vỉa BII.1.10, tầng Miocen giữa, mỏ MT Nam thuộc lô A, phía Đông Bắc bồn trũng Cửu Long. Dựa trên các tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan, địa chấn và kết quả phân tích mẫu lõi, các mô hình cấu trúc được xây dựng bao gồm 3 đứt gãy, 1 vỉa và 47 lớp với độ tin cậy cao, kích thước ô lưới được thiết kế là 50 x 50 x ~ 0,77 m. Mô hình tướng thể hiện sự phân bố của tướng cát lòng sông, tướng cát đê tự nhiên và tướng sét đồng lụt.Dựa trên mô hình tướng, các mô hình tham số (độ rỗng, độ thấm, mô hình độ bão hòa nước) được mô hình hóa trên từng loại tướng đá. Trữ lượng dầu tại chỗ mức xác suất P50 vỉa BII.1.10 tính được từ mô hình là 19,8 triệu thùng. Từ khóa: Mô hình địa chất 3D, vỉa BII.1.10, tầng Miocen giữa, bồn trũng Cửu Long. 1. GIỚI THIỆU Bồn trũng Cửu Long là bồn trũng trầm tích Kainozoi khép kín điển hình của Việt Nam với diện tích khoảng 150.000 km2, nằm ở vị trí có tọa độ trong khoảng 9° - 11° vĩ Bắc và 106°30’ - 109° kinh Đông. Chạy dài khoảng 400 km theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, từ bờ biển Phan Thiết ra đến cửa sông Hậu (Hình 1). Hình1. Vị trí bồn trũng (Nguồn: Viện Dầu Khí). Mỏ MT Nam thuộc lô A nằm ở phía Đông Bắc bồn trũng Cửu Long, cách đảo Phú Quý khoảng 45 km về phía Tây Nam. Trong năm 2013, PVEP POC khoan giếng thăm dò MT - 1X trên khu vực MT Nam và phát hiện dầu trong tầng móng nứt nẻ và cát kết lục nguyên. Trong cát kết lục nguyên, có ba vỉa chứa trong tầng cát kết Miocene dưới (BI.1) và cát kết Miocene giữa (BII.1.10 và BII.1.20); tiến hành khoan giếng khoan thẩm lượng (appraisal) giếng MT – 2X từ vị trí đầu giếng MT – 1X để khẳng định tiềm năng dầu khí phát hiện MT Nam cũng như xác định ranh giới dầu nước của các tập chứa BII.1.10, BII.1.20 và BI.1 [2]. Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” 69 Mô hình địa chất 3D là hình ảnh ba chiều của vỉa dầu khí, phản ánh cấu trúc và tham số của vỉa chứa như độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa nước. Một mô hình địa chất được xây dựng hoàn chỉnh bằng phần mềm Petrel bao gồm mô hình cấu trúc, mô hình phân tầng để mô tả hình dáng, cấu trúc của vỉa; mô hình tướng, mô hình tham số thể hiện sự phân bố của các loại tướng đá cũng như phân bố độ rỗng, độ thấm, độ bão hòa nước. Từ đó, tính toán được trữ lượng dầu khí tại chỗ. 2. CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1. Cơ sở tài liệu Dựa trên các tài liệu địa chấn (bản đồ đẳng sâu nóc vỉa BII.1.10 và BII.1.20, các đứt gãy dạng cọc/thanh và dạng đường cong khép kín), giếng khoan (tọa độ các giếng MT-1X, MT-2X, vị trí đầu giếng, quỹ đạo giếng), địa vật lý giếng khoan (độ rỗng trung bình, độ bão hòa trung bình và hàm lượng sét ở vỉa chứa dầu), mẫu lõi core#1 và 1a. 2.2. Phƣơng pháp xây dựng mô hình Mô hình cấu trúc Các bước xây dựng mô hình cấu trúc gồm: - Xây dựng mô hình đứt gãy: sử dụng các đường tuyến tính, thẳng đứng hay cong xác định bởi 3 điểm định dạng (key pillar). - Xây dựng mô hình ô lưới: ba mạng lưới gồm mạng lưới nóc, giữa và đáy lần lượt đi qua theo phương ngang các điểm định dạng ở nóc, giữa và đáy của các key pillar. - Mô hình hóa các bề mặt địa tầng: thể hiện bản đồ đẳng sâu trên giao diện 3D. - Mô hình hóa vỉa chứa và phân chia lớp với nhiều kiểu phân chia: phân chia đều hoặc không đều, phân chia từ nóc xuống hoặc từ đáy lên, chia theo giá trị chiều dày của lớp, v.v Mô hình tướng Trung bình hóa dữ liệu tướng vào ô lưới: sử dụng phương pháp trọng số khoảng cách nhằm chọn ra giá trị rời rạc xuất hiện nhiều nhất trong ô lưới đó. Mô phỏng tướng từ giếng khoan ra toàn vỉa: dựa trên phương pháp mô phỏng ngẫu nhiên dựa trên hình thể địa chất (object based). Đối với các thể địa chất đặc biệt, như lòng sông cổ, các phương án khác nhau được thực hiện nhằm thu được mô hình ban đầu khớp với số liệu giếng. Mô hình tham số Mô hình độ rỗng sử dụng phương pháp trung bình số học để trung bình hóa các dữ liệu độ rỗng vào ô lưới. Phương pháp mô phỏng ngẫu nhiêu SGS (Sequential Gaussian Simulation) để mô phỏng độ rỗng từ giếng khoan ra toàn vỉa. Phương pháp này cần ít tài liệu giếng hơn so với phương pháp xác định (deterministic). Mô hình độ thấm được xây dựng từ mô hình độ rỗng thông qua hàm quan hệ rỗng-thấm xác định từ phân tích địa vật lý giếng khoan, phân tích mẫu lõi: logK = a*Φ – b; trong đó: K là độ thấm; Φ là độ rỗng; a,b là hằng số. Mô hình độ bão hòa nước thường được mô hình hóa theo công thức hàm J (Leverett J function, 1941). Hàm liên hệ Sw và J có thể viết lượt giản như sau: Sw = a*Jb + c với Sw là độ bão hòa nước (%); a, b là hệ số vật lí vỉa, c là hằng số chuyển đổi đơn vị. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Mô hình cấu trúc Mô hình được chia thành hai vùng như sau: vùng bên trên (từ nóc đến đáy vỉa BII.1.10) là vỉa chứa BII.1.10 có chiều dày 33 m, chúng được chia làm 46 lớp theo phương pháp chia thành các lớp đều nhau (proportional); vùng bên dưới (từ đáy BII.1.10 đến nóc vỉa BII.1.20) có chiều dày từ Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 70 7-12 m không tiến hành chia nhỏ vì chủ yếu là lớp đá sét. Sau khi mô hình cấu trúc được tạo xong, một hệ thống ô lưới hoàn chỉnh cũng đã được xây dựng cho vỉa BII.1.10 với 3 đứt gãy, 1 vỉa và 47 lớp (Bảng 1). Bảng 1. Các thông số cơ bản mô hình mạng lưới 3D vỉa BII.1.10 Kích thước ô lưới (X,Y,Z) (m) 50 x 50 x 0,77 Tổng số lượng ô lưới 3D 305.970 Số lượng lớp 47 Phương pháp chia lớp Chia đều Kiểm tra chất lượng mô hình cấu trúc: ô có thể tích là 50 x 50 x 0,77 = 1925 m3 phải chiếm tỷ lệ cao nhất, góc của ô lưới không có giá trị âm, đảm bảo ô ít hoặc không bị vặn xoắn. 3.2. Mô hình tƣớng Dựa vào tài liệu phân tích mẫu lõi và đường cong địa vật lí giếng khoan để xác định và phân chia bề dày các loại tướng đá khác nhau. Có ba loại tướng trầm tích (fluvial facies) xuất hiện ở giếng MT-1X và MT-2X gồm: tướng cát lòng sông, tướng cát đê tự nhiên và tướng sét đồng lụt. Trung bình hóa dữ liệu tướng đá có giếng khoan đi qua cho kết quả các giá trị được mô phỏng tướng gần như không chênh lệch so với giá trị chuyển đổi từ địa vật lý giếng khoan. Sử dụng phương pháp mô phỏng ngẫu nhiên dựa trên hình thể địa chất (object modeling), nhập các thông số về bề rộng, bề dày của lòng sông và đê tự nhiên (từ tài liệu thực địa và giếng khoan) để mô phỏng tướng đá ra toàn vỉa (Hình 2). Hình 2. Mô hình 3D thể hiện phân bố tướng đá. 3.3. Mô hình tham số Mô hình độ rỗng với phân bố độ rỗng được kiểm soát rất chặt chẽ trên từng tướng đá như tướng cát lòng sông có độ rỗng cao hơn tướng cát đê tự nhiên. Còn khu vực có tướng sét đồng lụt không là đá chứa nên được gán giá trị là 0. Mô hình độ thấm sẽ được mô hình hóa trực tiếp từ mô hình độ rỗng sử dụng mối quan hệ rỗng thấm: K = 0,006 * Φ3.6634 [1], trong đó: K là độ thấm (mD); Φ là độ rỗng từ mô hình (%). Mô hình độ bão hòa nước (Sw) được mô phỏng bằng cách sử dụng trực tiếp các hàm độ bão hòa nước theo chiều cao thân dầu (h) phía trên ranh giới nước tự do (High above contact) và mô hình phân bố độ rỗng và độ thấm vừa được xây dựng. Các hàm độ bão hòa được xây dựng cho 4 dải độ rỗng khác nhau theo các phương trình sau [1]: Độ rỗng =< 14%: Sw = (0,01h*√ )-0,85 *(1-Swir) + Swir Độ rỗng từ 14 đến <26%: Sw = (0,03h*√ )-0,95 *(1-Swir) + Swir Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” 71 Độ rỗng từ 26 đến < 30%: Sw = (0,02h*√ )-0,9 *(1-Swir) + Swir Độ rỗng >= 30 %: Sw = (0,01h*√ )-1,01 *(1-Swir) + Swir Trong đó: Sw là độ bão hòa nước (%); Swir là độ bão hòa nước dư được đưa về giá trị lớn nhất là 87%; h là chiều cao thân dầu (m); K là độ thấm (mD); Φ là độ rỗng (%). Trữ lượng dầu tại chỗ của vỉa được tính theo công thức sau: OIIP= BRV * NTG * PHIE * (1- Sw)/Bo * C. Trong đó: OIIP: Trữ lượng dầu tại chỗ (triệu thùng), BRV: Thể tích đá chứa (triệu m3), PHIE: Độ rỗng hiệu dụng của đá, NTG (net-to-gross): Tỷ số giữa chiều dày hiệu dụng trên chiều dày vỉa, Sw: Độ bão hòa nước, Bo = 1,041: Hệ số thể tích dầu tại mỏ MT Nam (rb/stb), C = 6,2898: Hệ số chuyển đổi từ m3 sang thùng [1]. Trước khi tiến hành tính trữ lượng dầu tại chỗ, mô hình NTG sẽ được xây dựng trên cơ sở mô hình phân bố tướng đá, sau đó sẽ được loại bỏ đi những ô lưới có giá trị không thỏa mãn các giá trị tới hạn (cut off) về độ rỗng (nhỏ hơn 12 %) và độ bão hòa (lớn hơn 65 %) tương tự như khi tính toán trữ lượng bằng phương pháp thể tích. Hình 3. Phân bố trữ lượng dầu tại chỗ của vỉa BII.1.10 trong không gian 3 chiều. Trên cơ sở mô hình tướng và các mô hình tham số độ rỗng, độ bão hòa vừa được xây dựng, trữ lượng dầu tại chỗ sẽ được tính toán bằng cách sử dụng chức năng Volumetric Calculation có trong phần mềm Petrel. Kết quả tính trữ lượng dầu tại chỗ mức xác suất P50 cho vỉa chứa BII.1.10, mỏ MT Nam được xuất ra từ phần mềm Petrel (Bảng 2). Phân bố của trữ lượng dầu trong không gian 3 chiều cho biết trữ lượng dầu tại từng ô lưới (Hình 3). Bảng 2. Kết quả tính trữ lượng dầu tại chỗ cho vỉa BII.1.10 Vỉa Thể tích đá (10^6 bbl) Thể tích thực của đá (10^6 bbl) Thể tích lỗ rỗng (10^6 bbl) Trữ lượng dầu tại chỗ (10^6 bbl) BII.1.10 153 132 38 19,8 4. KẾT LUẬN Trên cơ sở nghiên cứu tổng hợp để xây dựng mô hình địa chất 3 chiều cho vỉa chứa BII.1.10 trong tầng chứa Miocene giữa khu vực mỏ MT Nam, xin đưa ra các kết luận sau: - Mô hình cấu trúc bao gồm 3 đứt gãy, 1 vỉa và 47 lớp đã được xây dựng với độ tin cậy cao. Kích thước ô lưới trong mô hình được thiết kế 50 x 50 x ~ 0,77 m là hợp lý đối với kích cỡ của vỉa và đủ chi tiết để phản ánh được tính bất đồng nhất của các tham số thạch học. - Các mô hình tham số (độ rỗng, độ thấm) được mô hình hóa đúng theo quy trình cơ bản tạo lập mô hình, đồng thời thể hiện được đặc trưng của vỉa BII.1.10, mỏ MT Nam. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 72 - Trữ lượng dầu tại chỗ mức xác suất P50 vỉa BII.1.10 tính được từ mô hình là 19,8 triệu thùng, nhỏ hơn 3% so với trữ lượng tính bằng phương pháp thể tích. Mặc dù phương pháp mô hình hóa tướng đá là khá tin cậy, tuy nhiên việc dự báo phân bố tướng đá ngoài vị trí giếng khoan vẫn tồn tại những hạn chế nhất định và cần được kiểm chứng bởi các giếng khoan mới. Cần tiếp tục nghiên cứu, cập nhật thêm dữ liệu đặc biệt là nghiên cứu thuộc tính địa chấn, môi trường trầm tích để có thể định hướng cho phân bố đá chứa cũng như các mô hình tham số vật lý thạch học. Lời cảm ơn Cám ơn Công ty TNHH Điều hành thăm dò khai thác dầu khí trong nước (PVEP POC) đã tạo điều kiện cung cấp số liệu, cám ơn ThS Nguyễn Mạnh Tuấn, ThS Phan Văn Kông đã có những góp ý quý báu cho nghiên cứu này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. PVEP POC, 2015, Building 3D Geological and Simulation Model for Miocene BII.1 & BI.1 Reservoirs of MT field in Block A offshore VietNam. [2]. PVEP POC, 2015, Phase II Exploration Period Block Evaluation Report, Block A Offshore VietNam. BUILDING 3D GEOLOGICAL MODEL OF THE BII.1.10 RESERVOIR, MIDDLE MIOCENE, MT NAM FIELD, CUU LONG BASIN Nguyen Minh Tai * , Bui Thi Luan, Lieu Kim Phuong University of Science Ho Chi Minh city, minhtai.geo@gmail.com ABSTRACT Vietnam's continental shelf consists of diverse and complex geological structures, so the construction of three dimensional (3D) geological models is a task that must be performed to simulate the properties of the reservoir. Petrel software is used to build the 3D geological modeling of BII.1.10 reservoir, middle Miocene, MT Nam field, lot A, northeast Cuu Long basin. Based on geological, geophysical, seismic materials and core sample analysis results, the structural model is built including 3 faults, 1 reservoir and 47 layers with high reliability, the grid size is designed as a 50 x 50 x ~0,77 m. Facies model shows the distribution ofchannel, levee and floodplain facies. Based on the facies model, parameter models (porosity, permeability, water saturation) were built on each type of facies. The amount of oil in place with a probability level of P50 of BII.1.10 reservoir calculated from the model is 19.8 million barrels. Keywords: 3D geological model, BII.1.10 reservior, middle Miocene, Cuu Long basin.