Đá mẹ và các phương pháp nghiên cứu

Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

Mục Lục
Mở đầu
PHẦN I: KHÁI QUÁT VỀ ĐÁ MẸ
I. Khái niệm về đá mẹ
II. Phân loại đá mẹ
1. Theo thành phần thạch học
2. Theo đặc điểm trầm tích
3. Theo Địa hóa
4. Theo ý nghĩa thực tiễn và các tiêu chuẩn khác
III. Vật liệu hữu cơ (VLHC) ban đầu, điều kiện tích lũy, chôn vùi trong trầm
tích
1. Loại vật liệu hữu cơ sapropel
2. Loại vật liệu hữu cơ humic – sapropel
3. Tích lũy vật liệu hữu cơ trong giai đoạn trầm tích và tạo đá sớm
IV. Sơ lược về địa hóa đá mẹ

PHẦN II: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÁ MẸ TRONG
DẦU KHÍ
I. Các phương pháp định lượng VLHC trong đá mẹ
II. Các phương pháp xác định độ trưởng thành của VLHC trong đá mẹ

Phần III: KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Địa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm, thăm dò, theo dõi mỏ TSKH: Hoàng Đình Tiến. NXB ĐHQG Tp.HCM, 2006

1


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

2. Địa hóa dầu khí – Hoàng Đình Tiến, Nguyễn Việt Kỳ. NXB ĐHQG
Tp.HCM, 2003
3. Tài liệu Internet.

MỞ ĐẦU
Việt Nam cũng như nhiều quốc gia trên thế giới đã và đang nghiên cứu tìm
kiếm khai thác sử dụng nguồn năng lượng dầu khí. Và vì thế việc nghiên cứu về
đá mẹ sinh dầu là 1 khâu quan trọng nhằm hiểu biết chính xác về các điều kiện
2


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

sinh thành, đánh giá triển vọng, trữ lượng để đưa vào khai thác đem lại nguồn lợi
nhuận cho các quốc gia. Bởi vì dầu khí không phải nơi nào cũng có, cũng như
không dễ dàng để thu hồi cho nên có hiểu biết một cách chính xác thì mới có thể
tránh được rủi ro cao và đem lại lợi nhuận một cách hiệu quả nhất.
Bên cạnh các công tác khảo sát địa chấn, địa vật lý, …, thì nghiên cứu địa hóa
là một trong các phương pháp quan trọng nhằm nghiên cứu điều kiện tích lũy vật
chất hữu cơ, độ trưởng thành của chúng để sinh ra dầu, quy luật hình thành các
tích lũy dầu khí và hướng di cư của dầu khí. Từ đó công tác tìm kiếm thăm dò có
hiệu quả hơn. Trong đó nghiên cứu địa hóa đá mẹ giữ một vai trò rất quan trọng.
Muốn kết luận một tầng đá mẹ có được coi là hiệu quả hay không thì nhà
nghiên cứu phải làm sáng tỏ được những vấn đề sau:
+ Số lượng của VCHC trong đá mẹ là bao nhiêu ? từ đó cho ta biết khả năng
sinh ra dầu khí
+ Chất lượng của loại VCHC đó như thế nào ? từ đó cho ta biết dầu được
sinh ra hay khí được sinh ra hay cả dầu và khí đều được sinh ra.
+ Độ trưởng thành của đá mẹ như thế nào ?

Sau quá trình thu thập, tổng hợp tài liệu nhóm đã hoàn thành đề tài “ ĐÁ
MẸ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ” qua đó giúp chúng ta hiểu rõ
thêm về những vấn đề trên.
Vì sự hạn chế về kiến thức chuyên môn nên đề tài này chắc hẳn sẽ khó
tránh khỏi những thiếu xót. Rất mong được sự góp ý của cô và các bạn.

3


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

PHẦN I: KHÁI QUÁT VỀ ĐÁ MẸ
I. Khái niệm về đá mẹ:
- Theo I.M.Gubkin, đá mẹ của dầu khí là loại đá chứa vật liệu có nguồn gốc
hữu cơ hay còn gọi là sinh học mà từ đó xuất hiện dầu khí
- Muộn hơn vào năm 1962 N.B.Vassoevich cho rằng : sau khi xác định
được sự phân bố rộng rãi của các hạt sinh dầu trong đá trầm tích dưới nước, nguồn
gốc dầu được đưa ra. Do đó cần phân biệt loại đá nào phong phú những hạt dầu,
nghèo dầu, dễ dàng hay khó khăn trong việc giải phóng dầu,… Phải làm sáng tỏ
dưới điều kiện nào và dạng gì xảy ra sự di chuyển dầu. Theo ông dầu khí thường
nằm dưới dạng phân tán khuếch tán trong đá sét và chuyển vào đá chứa khi có
điều kiện và thành tạo trong đó các vĩa dầu khí.
Nhìn Chung:
- Đá mẹ của dầu khí là loại có thành phần hạt mịn chứa phong phú vật liệu
hữu cơ. Tầng đá mẹ phong phú vật liệu hữu cơ là tầng hạt mịn, dày, nằm ở miền
lún chìm liên tục (sự lấp đầy vật liệu chỗ thấp và sự hạ mòn từ từ của lớp trên
cao), trong điều kiện yếm khí ( thiếu Oxy). Đồng thời trong giai đoạn lắng nén vật
liệu hữu cơ chịu tác dụng và phân hủy của vi khuẩn…Sự lún sụp từng đợt một
cách liên tục từ từ cho đến khi bề dày lớp trầm tích đạt 2Km trở lên.
II. Phân loại đá mẹ

1. Theo thàn phần thạch học: đá mẹ có 3 loại tiêu biểu
- Đá mẹ sét là loại phổ biến được lắng động trong các môi trường khác
nhau.
- Đá mẹ Silic là loại đá do sự lắng động của sét Silic ở nơi phát triển
Diatomei(khuê tảo )có phần khung xương bằng silic (bùn silic hạt độ nhuyễn)
- Đá mẹ là vôi liên quan tới bùn vôi, sau khi giải phóng nước thành tạo sét
vôi và các ám tiêu san hô chứa nhiều vật liệu hữu cơ.
2. Theo đặc điểm trầm tích
- Loại có nhiều hạt thô thường tích lũy trong các đới thoáng khí.
4


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

- Loại nhiều thành phần hạt mịn, thường tích lũy trong môi trường yếm khí.
- Loại mà vật liệu hữu cơ được tích lũy trong các ám tiêu san hô.
3. Theo Địa hóa :
- Đã gọi là đá mẹ thì phải chứa một vật liệu nào đó có điều kiện biến chất
khác nhau mà nó sản sinh ra được chất hữu cơ hòa tan tương ứng được trong dung
môi hữu cơ
- Mỗi một giai đoạn biến chất từ chất này sang chất kia thì là quá trình biến
chất từ từ theo thời gian, mỗi giai đoạn này có một lượng hữu cơ sinh ra mà hòa
tan được trong dung môi hữu cơ được gọi là bitum. Đây là dạng vật liệu hữu cơ di
chuyển được và là sản phẩm của các vật liệu có nguồn gốc lipit. Loại thứ 2 của vật
liệu hữu cơ là loại không hòa tan được trong dung môi hữu cơ, phần cặn gọi là
Kerogen
- Do sự polime hóa vật chất hữu cơ được tách ra từ xác sinh vật mà dầu
được hình thành từ khối Kerogen này
4. Theo ý nghĩa thực tiễn và các tiêu chuẩn khác
- Loại hiệu dụng: là đá sinh dầu hoặc khí với chất lượng tốt có giá trị kinh

tế.
- Loại triển vọng: có khả năng nhưng chưa được đánh giá.
- Loại tiềm năng: là đá có khả năng sinh dầu nhưng chưa đủ độ trưởng
thành nhiệt (chưa tạo thành những HC chuẩn với số lựng lớn
- Loại trưởng thành: là loại đá đã kết thúc quá trình sinh dầu.Từ đá mẹ đã
sản sinh ra dầu và đủ độ sinh dầu khai thác
III. Các chỉ tiêu đánh giá đá mẹ
1. Tiềm năng hữu cơ
Nhiệt phân tiêu chuẩn Rock- Evan
Chu trình nhiệt phân tiêu chuẩn Rock – Evan thu được các chỉ số sau:
- S1 (mg/g) : lượng HC tự do trong đá được giải phóng ở niệt độ dứơi
300oC.

5


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

- S2 (mg/g): lượng HC tiếp tục được giải phóng rong quá trình Cracking
Kerogen khi tiếp tục tăng niệt độ từ 300-500oC.
- S3 (mg/g): Khí Cacbonat và nước giải phóng trong quá trình nhiệt
phân.
- Tmax (oC): nhiệt độ ứng với đỉnh cực đại S2.
Nhiệt Phân Tiêu chuẩn ROCK – EVAN
Chỉ số Hydrogen: HI = S2/TOC*100 để dự đoán sản phẩm có thể có được
rH/rC, nguyên tử
Loại

HI, mgHC/gTOC

S2/S3

Sinh khí

50 - 200

1 -5

0.7 – 1.0

Dầu và khí 200 - 300

5 - 10

1.0 – 1.2

Dầu

>10

>1.2

>300

Chỉ số sản phẩm: PI = S1/(S1+S2)  Nhằm xác định sự có mặt của
Hydrocacbon di cư hay đồng sinh

Tổng Cacbon hữu cơ TOC tính gián tiếp:
TOC (%) =

Bảng Phân loại vật chất hữu cơ theo nhiều tác giả

6


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

2. Chất lượng của vật chất hữu cơ
- Người ta nghiên cứu phân định trên thành phần Kerogen có mặt trong
trầm tích, mà không tan trong dung môi hữu cơ ( tức chưa biến thành HC). Có
nguồn gốc từ sự Polime hóa hữu cơ được tác từ xác sinh vật , sau đó dầu và khí
được thành tạo từ khối Kerogen này trong quá trình tạo đá ( biến tính, trầm tích,
xi măng…)
- Phân loại Kerogen: Theo Douglas W.Waples có 4 dạng Kerogen
 Kerogen loại 1: gồm các sin vật đơn bào chủ yếu là rong tảo sống
trong môi trường đầm hồ. Loại này rất giàu lipit và có khả năng sinh dầu cực tốt
nhưng loại này rất hiếm vì trong môi trường đầm hồ rất hiếm.
 Kerogen loại II: được tách ra từ các nguồn khác nhau: tảo biển,
phấn hoa và bào tử( pollen và spore), lá cây có chất sáp, nhựa của thực vật bậc cao
và quá trình phân hủy lipit ở cây. Loại Kerogen này có khả năng sinh dầu từ tốt
đến rất tốt.
 Kerogen loại III: gồm thực vật bậc cao giàu xenlulo có khả năng
sinh khí là chủ yếu ít sinh dầu.
 Kerogen loại IV: không có khả năng sinh dầu

7


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

IV. Sơ lược về sự thành tạo đá mẹ
- Ngày nay người ta đều công nhận dầu khí có nguồn gốc hữu cơ.
- Đá mẹ: tồn tại ở 2 môi trường trầm tích cơ bản là ở biển và lục địa. Hiện
nay, quan sát được 2 điều kiện tích tụ khác nhau do điều kiện ở biển và lục địa
khác nhau.
+ Trong môi trường lục địa thường tích lũy tàn tích thực vật đặc biệt
là thực vật bậc cao, tích lũy vật liệu hữu cơ (humic) có lẫn sapropel, ít khi chỉ có
humic không – tức Kerogen loại III và 1 phần loại II.
+ Trong môi trường nước đặc biệt là môi trường biển thường tích lũy
vật liệu hữu cơ được gọi là sapropel gồm Kerogen loại I và II ở điều kiện không có
lẫn Oxy.
- Trong môi trường hữu cơ thì xác hữu cơ được tích lũy từ tàn tích sinh vật ,
chất hữu cơ, sinh vật bám đáy, vi sinh,… sự lắng đọng trầm tích liên quan tới đầm
lầy, hồ, sự tích lũy vật liệu hữu cơ có bậc cao, thân gỗ không thể phong phú như
vật liệu hữu cơ nguồn gốc biển(planton).
- Lục địa không có nước biểu hiện ở aluvi, sườn tích tụ, sa mạc,..ở dạng các
vi cấu tử. Do vậy nguồn vật liệu humic theo tiến hóa với thực vật cấp cao đó là
tính chất hữu cơ trong đá mẹ.
- Giai đoạn thành tạo đá mẹ gắn liền với giai đoạn hình thành đá trầm tích.
+ Trong giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá thì các trầm tích
hạt mịn được lắng đọng xuống trong môi trường yếm khí và môi trường thoáng
khí  1 số vật liệu hữu cơ đã chuyển thành HC do hoạt dộng của vi khuẩn.
+ Trong giai đoạn tạo đá các vật liệu hữu cơ loại sapropel sẽ cho
nhiều thành phần metanonaftenic, hỗn hợp humic và sapropel sẽ cho thành phần
aromatic tăng cao
+ Giai đoạn tiếp theo của quá trình hình thành đá thì HC tiếp tục sản
sinh. Đá mẹ ngày càng chìm sâu, nhiệt độ và áp suất càng tăng lên thúc đẩy quá
trình sinh dầu tăng.

8

Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

- Về tuổi theo tính toán được biết các tầng đá mẹ đa số thành tạo từ Cambri đến
Pleistocen muộn và ít hơn ở tiền Cambri.

PHẦN II: CÁC PP NGHIÊN CỨU ĐÁ MẸ TRONG DẦU KHÍ
I. Các phương pháp định lượng VLHC trong đá mẹ
1. Phương pháp Leco:
Là phương pháp xác định tổng hàm lượng cacbon hữu cơ có trong đá mẹ,
TOC (total organic cacbon).
 Cơ sở lí thuyết:
+ Xác định lượng VCHC có trong đá mẹ bằng phương pháp đốt cháy mẫu
đá mẹ, lượng CO2 sinh ra là lượng nhiệt sinh ra. Do phản ứng khi lượng nhiệt sinh
ra chuyển đổi thành CO2 và tính ra luongj cacbon.
+ Khi đốt mẫu đá mẹ, lượng CO 2 sinh ra có thể không phải là C hữu cơ
mà có thể là C vô cơ (VD: Đem đốt đá vôi sẽ cho ta CO 2 mặc dù không có C hữu
cơ). Ngoài ra ngoài lượng CO2 được tạo thành thì cũng có thể có them SO2, H2O..
Đẻ thực hiện phương pháp này ta cần phải tìm cách loại bỏ những chất không
mong muốn như trên (CO2 do vật chất vô cơ tạo ra và S2O, H2O…).
+ Trong phương pháp này, phản ứng tạo ra SO 2 và H2O (hai chất này đều
tạo ra nhiệt) dẫn tới sẽ làm tăng lượng nhiệt.
Tia hồng ngoại xác định CO2 trong VCHC
Dẫn nhiệt xác định nhiệt độ SO2 và H2O.
→ ta trừ ra cả hai lượng nhiệt này, sau đó sẽ xác định được lượng nhiệt
tạo ra do CO2 (của VCHC).
 Trình tự thí nghiệm:
+ Mẫu đá được chọn có khối lượng 10 – 100g (tùy theo hàm lượng
VCHC trong mẫu), làm sạch và ngâm mẫu từ 1 – 3 ngày.

+ Nghiền nhỏ qua rây với đường kính 50 – 60 micro.

9


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

+ Tiến hành loại bỏ C vô cơ bằng cách ngâm mẫu (đã nghiền nhỏ) trong
dung dịch HCl từ 12 -16h. Khuấy đều lên, khi không còn bọt khí (khí CO2) thoát
ra có nghĩa là lượng C trong thành phần vô cơ đã hết.
+Vụn đá không chứa cacbonat cùng VCHC người ta đem lọc qua phễu,
phần nằm trên phễu là toàn bộ mảnh đá và VCHC. Phần này được làm khô và sau
đó được đốt tự động trong là đốt của máy LECO – 412 OC. Lượng CO2 thoát ra sẽ
được ghi nhận để tính TOC theo công thức:

TOC(%) = (Mco2*Fco2)/(Mđ + Mo + Cst)*100

Trong đó:
Fco2=0.2792: hệ số chuyển đổi
Mo(g): klg mẫu đá ban đầu
Mđ(g): klg mẫu đá đã loại cacbonat để đưa vào lò đốt
Mco2(g): klg mẫu chuẩn
Cst(%): hàm lượng C trong mẫu chuẩn
Chỉ tiêu phân loại đá mẹ theo TOC:
-

Đối với đá sét: TOC = 0.5 – 2%
Đối với đá carbonat: TOC > 0.25%
Bảng 1: Định lượng đá mẹ theo chỉ tiêu %TOC

TOC (%)

Phân loại đá mẹ

< 0.5

Nghèo

0.5 – 1.0

Trung bình

1.0 – 2.0

Tốt

>2.0

Rất tốt

2. Phương pháp nhiệt phân Rock – Eval:
10


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

Ứng dụng trong nghiên cứu địa hóa dầu khí nhằm đánh giá tiềm năng
đá mẹ. Tiến hành nhiệt phân Rock‐Eval VCHC, từ 80‐100mg đá (có khi tới
500mg) tùy mức độ phong phú vật liệu hữu cơ. Tăng nhiệt độ từ thấp đến cao, thu
được các sản phẩm:

- Ở nhiệt độ thấp (khoảng 900C) trong 1‐1.5 phút, được lượng khí khí
hydrocacbon lỏng thấp phân tử (C1‐C7), kí hiệu So, thường rất nhỏ so với phần còn
lại nên bỏ qua.
- Nâng nhiệt độ lên 3000C trong 2 phút thu được lượng hydrocacbon
lỏng dạng dầu, kí hiệu S1, tương đượng lượng bitum dạng dầu, là lượng HC tự do.
- Tăng nhiệt độ từ từ đến khoảng 300‐5000C (<6000C), được lượng
HC tiềm năng (phản ánh tiềm năng của đá mẹ) và được kí hiệu là S 2. Là lượng HC
được sinh ra do sự phân hủy nhiệt.
- Sau đó máy tự động giảm nhiệt độ từ 600‐3000C, tiếp tục đốt phần
HC còn lại ở nhiệt độ <6000C, được S3 là lượng CO2 tạo thành.
Thông thường tổng tiềm năng hydrocacbon của đá mẹ bao gồm: (S 0 + S1 +
S2 + S3). Tuy nhiên do lượng S0, S1, S3 thường rất nhỏ, đặc biệt là trong trầm tích
gần đây thường không có S1. Trong các bể trầm tích cổ thì S0 vắng mặt và S3 lại có
giá trị rất nhỏ. Do đó các nhà địa hóa coi S 2 là chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh
giá tiềm năng của đá mẹ.

Bảng 2: Định lượng đá mẹ theo chỉ tiêu S2

S2((kgHC/T đá)

Phân loại tiềm năng của đá mẹ

<2.05

Nghèo

2.5 – 5.0

Trung bình

5.0 – 10

Tốt

>10

Rất tốt

Ngoài ra ta phải sử dụng một số chỉ tiêu khác như TOC, lượng bitum và
lượng hydrocacbon theo bảng dưới đây:
Bảng 3:

Lượng/

HC: C15+

11


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

Loại

TOC,
%T.L

S2, mg/g Bitum,
đá
%T.L

ppm

%T.L

Nghèo

<0.5

< 2.5

<0.05

<300

<0.03

Trung bình

0.5 – 1.0

2.5 – 5.0

0.05 – 0.1

300 - 600

0.03 – 0.06

Tốt

1.0 – 2.0

5.0
10.0

– 0.1 – 0.2

600
1200

>10

>0.2

>1200

Rất tốt

>2.0

- 0.06 – 0.12
> 0.12

Hay theo cách phân cấp vật liệu hữu cơ theo Moldowan J.M, chỉ số hydrogen
HI = S2/TOC*100 để dự đoán sản phẩm có thể có được:
Bảng 4:

rH/rC, nguyên tử
Loại

HI, mgHC/gTOC

S2/S3

Sinh khí

50 - 200

1 -5

0.7 – 1.0

Dầu và khí 200 - 300

5 - 10

1.0 – 1.2

Dầu

>10

>1.2

>300

Hệ số sản phẩn tính theo S1, S2 như sau:
 Nhằm xác định sự có mặt của
Hydrocacbon di cư hay đồng sinh.

S1
PI = ----------S1+S2

- Trên cơ sở đó đánh giá được mức độ của đới chứa sản phẩm.
Dựa trên cơ sở dữ liệu nhiệt phân ta có thể tính gián tiếp tổng cacbon hữu cơ
(TOC) như sau:

12


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

Với S4 là lượng cacbon hữu cơ còn lại sau nhiệt phân.
0.83*(S1+S2) + S4
TOC (%) = -----------------------10
Tuy nhiên các chỉ tiêu trên chỉ có tính chất tương đối, ta cũng có thể
tham khảo thêm bảng bên dưới:
Bảng 5:

Lượng

Theo TOC, %

Tác giả

Geochem

Loại
Nghèo
Trung bình

Tốt
Rất tốt
Giàu

Đá sét
< 0.5
0.5 – 1.0
1.0 – 3.0
3.0 – 5.0
>5.0

Rodionovs K.F, Kontorovick Vasoevich
Maksimov S.P A.E, Nếtrov N.B, 1968
1971
1971

Cacbonat
< 0.25
0.25 – 0.5
0.5 – 1.0
1.0 – 2.0
>2.0

Sét
< 0.5
0.5 – 1.5
1.5 – 3.0
>3.0

Sét

< 0.5
0.5 – 1.0
1.0 – 5.0
>5.0

Sét
< 0.5
0.5 – 1.0
1.0 – 2.0
>2.0

3. Phương pháp bitum hóa:
+ Lấy lượng mẫu đá 5.0 – 50g
nghiền nhỏ đến 40 – 50nm chiết suất
trong dung môi cloroform (hoặc
dichlormetan) đun sôi tring 12 – 24
giờ và cồn benzen. Sau đó cho bay
hơi ở bộ thiết bị cất xoay. Khi ấy ta
sẽ nhận ra hai loại bitum là: bitum
trung tính (b1) và bitum acid (b2)
+ Nguyên tắc của phương pháp
là dựa vào cân bằng vật chất. Lượng
bitum ban đầu trước khi di cư phải
bằng tổng lượng bitum di cư và
lượng bitum còn sót lại. (Biểu đồ 2)
13


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

Tính lượng vật liệu hữu cơ ban đầu và di cư có thể thực hiện qua hàm lượng
bitum:

β s β b.d - K

d. c.β b.d

β b. d

 1-K d.c 

βb.d : bitum ban đầu, Kd.c: hệ số di cư, βs: bitum còn sót lại
b. d 

S
1 K

K
d. c

d. c



b.d   S
S
1 
b. d
 b. d

Trên cơ sở các cách tính ở trên ta cũng có thể tính được tiềm năng cho các nguyên
tố riêng biệt sau:
Cb.d = (1-Kd.c)CS + Kd.c.Cd.c
•
•

Hb.d = (1-Kd.c)HS + Kd.cHd.c

•

Nb.d = (1-Kd.c)NS + Kd.cNd.c

•

Sb.d = (1-Kd.c)SS + Kd.cSd.c

•

Ob.d = (1-Kd.c)OS + Kd.cOd.c

hoặc

•

(O + S + N)b.d = (1 - Kd.c) (O + N + S)S + Kd.c(O + N + S)d.c

•

HCb.d = (1 - Kd.c)HCS + Kd.c.HCd.c

4. Phương pháp tách thành phần nhóm của bitum hoặc dầu thô:
Trước hết cho n-hexan để kết tủa asfalten. Sau đó cho mẫu vào cọt thủy tinh cao
50 – 80 cim có F10cm. Cột được nhồi silicagel – oxyt nhôm, ta dội vào cột lần
lượt các dung môi cloroform, ete – dầu hỏa, cồn benzen thì ta nhận được HCs bão
hòa và nhựa. Cho bay hơi từng loại và cân để dùng vào việc nghiên cứu tiếp.
5. Phương pháp sắc ký dải HCs (GC)
Bơm lượng HCs vào cột dài 25 – 50 – 60 m trên máy sắc ký khí. Lần lượt
các HC từ nhẹ tới nặng xuất hiện và được phát hiện bằng detector FID (C +15). Trên
máy sẵc ký có thể tiến hành phân tích HC – aromatic, asfalten và dầu thô toàn
phần.
6. Phương pháp sắc ký khối phổ GCMS:
14


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

Các thành phần HCs và HC –aromat hoặc đù thô được đưa qua zeolit phân
tử 5A0 để làm giàu thêm các cấu tử hydrocacbon và các biomarker có mặt với hàm
lượng thấp. Sau đó bơm mẫu vàohệ thống GCMS. Kết quả từng cấu tử được ghi
trên sắc đồ và từ đó ta tính được diện tích của mỗi pic. Ta có hàm lượng tương ứng
của mỗi thành phần biomarker.
7. Phương pháp phát quang:
Phương pháp phát quang dựa vào cường độ phát quang của VLHC (bitum)
dưới ánh sáng đèn huỳnh quang, cường độ phát quang khác nhau cho ta biết hàm
lượng khác nhau của bitum.
Phương pháp này có nhược đieme là không xác định được hàm lượng của bitum
có nhiều thành phần acid (thành phần acid của bitum kém phát quang).
Ứng dụng của phương pháp này là có khả năng định tính nhanh chóng, cho kết
quả đối chiếu HC hay dầu phong phú. Người ta dùng phương pháp này để xác
định hàng loạt mẫu tại các giếng khoan hay mẫu đất. Sau đó lựa chọn những mẫu

có cường độ phát quang cao đem phân tích bitum hóa.

II. Các phương pháp xác định độ trưởng thành của VLHC trong đá mẹ
1. Phương pháp đo phản xạ vitrinite:
- Vitrinite là một thành phần trong nhóm than được tách ra từ xenlulozơ và
từ tế bào licnin của thực vật cạn. Khả nảng phản xạ ánh sáng của vitrinite tăng
theo mức độ biến chất của VLHC. Độ phản xạ vitrinite (%R 0) là chỉ số quang học
đo từ phần trăm phản xạ ánh sáng của vitrinite, chỉ tiêu này được dùng để đánh giá
đá mẹ. Phương pháp đo độ phản xạ vitrinite được thực hiện dưới kính hiển vi phản
xạ LEITZ.
- Bảng chỉ tiêu:

Ro (%)

Độ trưởng thành của đá mẹ

<0.6

Đá mẹ chưa trưởng thành

0.6 – 0.8

Đá mẹ trưởng thành (giai đoạn đầu tạo dầu)

0.8 – 1.35

Đá mẹ sinh dầu mạnh nhất ( trưởng thành muộn)

> 1.35

Sinh khí condensate (quá trưởng thành)
- Cách thực hiện như sau:

15


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

+ Lấy 10 – 20g đá nghiền nhỏ, tiến hành loại bỏ cacbinat bằng acid HCl
và loại bỏ silicat bằng acid HF.
+ Các mảnh vitrinite có mặt trong đá được thu hồi và gắn với nhau bằng
nhựa trong suốt, sau đó đem mài phẳng và soi dưới kính hiển vi phản xạ LEITZ.
+ Giá trị phản xạ vitrinite được tính toán nhờ bộ sử lýMPV – COMPI.
+ Mỗi mẫu cần đo khoảng 50 mảnh vitrinite.
+Cần loại trừ các giá trị ngoại lai để nhận được các giá trị phổ biến và
đại diện cho mẫu nghiên cứu.
- Hạn chế của phương pháp vitrinite:
+ Vitrinite có đầy đủ nhất trong kerogen loại III, xuất hiện có mức độ
trong kerogen loại II và hầu như vắng mặt trong kerogen loại I.
+ Thời gian tạm ngừngphanr xạ trên ranh giới giữa vùng dầu và khí chỉ
là gần đúng. Không giải thích được sự khác nhau của kerogen loại I và kerogen
loại II.
- Do đó các đá mẹ khác nhau có cùng chế độ nhiệt sẽ đạt cùng mức độ
phản xạ vitrinite.
2. Chỉ tiêu Tmax:
+ Chỉ tiêu Tmax là nhiệt độ cực đại khi xác định lượng HC đồng sinh (S2)
của kerogen. Các giá trị của chỉ tiêu này được dung để phân loại mức độ biến chất
cảu VLHC.
+ Chỉ tiêu Tmax cũng phản ánh độ trưởng thành của VLHC.
+ Theo B.Tissot, Espitalie J, Deroo T thì pha chủ yếu sinh dầu bắt đầu

từ nhiệt độ Tmax = 430 – 4350C. Tuy nhiên qua thực tế ở các bể trầm tích trẻ
Cenozoi thấy rằng chỉ đạt các giá trị T max – 440 – 4460C tương ứng với phản xạ
vitrinite R0(%) = 0.6 – 0.8 mới bắt đầu điểm ngoặt về sự trưởng thành của VLHC.
Chỉ khi T0max đạt các giá trị > 4460C thì cường độ sinh dầu diễn ra mạnh mẽ và bắt
đầu quá trình di cư hydrocacbon. Quá trình này diễn ra tới khi T 0max đạt 4700C.
+ Bảng sau cho ta biết cụ thể hơn:

Tmax (oC)

Đánh giá độ trưởng thành của đá mẹ

< 440

Đá mẹ chưa trưởng thành

440 – 446

Đá mẹ trưởng thành (Đầu pha sinh dầu)

16


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

446 – 470

Đá mẹ trưởng thành muộn (sinh dầu)

> 470

Quá trưởng thành (sinh khí condensat)

3. Chỉ tiêu thời nhiệt TTI:
- Khi nghiên cứu mức độ biến chất của than ở Siberia năm 1969 thì Lopatin
N.V phát hiện ra rằng cứ tăng 100C thì lượng chất bốc tăng 2 lần và toàn bộ chu
trình biến đổi của than sẽ sinh ra chất bốc theo cấp số nhân. Theo ông thì để lớp đá
mẹ tăng được 100C thì cần trải qua một khoảng thời gian nhất định và gọi là Dt, từ
đó tính được chỉ số thời nhiệt của phản ứng vật kiệu hữu cơ trong khoảng thời gian
đó.
TTI = r*Dt
Trong đó r là hệ số nhiệt độ phản ánh tốc độ của phản ứng gấp đôi (r = 2)
+ Như vậy tổng cộng dồn của tích trên phản ánh chỉ số thời nhiệt (TTI)
theo thời gian phát triển đai chất.
+ Theo Lopatin thì ở điều kiện 100 – 110 0C thì cường độ sinh chất bốc
diễn ra nhanh nhất. Từ nhiệt độ thấp nhất đến ngưỡng này cường độ sinh chất bốc
diễn ra tăng dần. Cuối cùng từ 110 0C hay cao hơn thì cường độ sinh chất bốc lại
giảm dần. Vì thế mà trong khoảng nhiệt đô 100 – 110 0C Lopatin đã lấy r = 1, thấp
hơn khoảng nhiệt độ này r có số mũ là (r-n) hay 1/rn. Còn trong các khoảng nhiệt
độ cao hơn thì r có số mũ dương là rn
+ TTI được tính như sau:
TTI

n

+ Bảng sau chỉ ta biết lịch sử tiến hóa của VLHC:
Bảng 6:

%R0

TTI theo Mức độ trưởng thành của VLHC và

Waple
các sản phẩm sinh ra
D.V

17


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

0.5

15

Chưa trưởng thành

0.6

25

Chớm trưởng thành

0.8

75

Cường độ sinh hữu cơ rất mạnh

1.35

130

Kết thúc quá trình sinh HC lỏng

2.2

~1500

Kết thúc quá trình sinh khí condensate

>2.2

>1500

Sinh khí khô

Tuy nhiên theo kinh nghiệm của nhiều nhà nghiên cứu thì chỉ tiêu này chỉ có
hiệu quả đối với các bể trầm tích Paleozoi, Mesozoi và Cenozoi có tốc tộ tích lũy
trầm tích trung bình và thấp. Đối với các bể trầm tích Cenozoi có tố độ tích lũy
trầm tích nhanh vào hệ Neogen và đệ tứ thì phương pháp này cho nhiều sai số có
khi tới vài trăm mét, thậm chí có thể lên tới nghìn mét vì tốc độ tích lũy ở đây
nhanh, đặc biệt hơn nữa là ở đây có nguồn nhiệt do hoạt động Tân kiến tạo gây
nên (từ các nguồn dưới sâu đi lên dọc theo các đứt gãy sâu) thì vật liệu hữu cơ
chưa có đủ thời gian để cảm nhận và chuyển hóa theo cơ chế độ nhiệt mới.

Phần III: KẾT LUẬN
18


Đá Mẹ và các phương pháp nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu đá mẹ là để xác định tầng đá mẹ, phạm vi và
vị trí phân bố đá mẹ. Và để làm được việc đó cần phải kết hợp nhiều
phương pháp địa chất, địa hóa, địa vật lý… Trong đó các phương pháp
địa hóa nghiên cứu đá mẹ đã giúp xác định được:
 Loại vật liệu hữu cơ, môi truòng tích lũy trầm tích và
VLHC.
 Khả năng sinh dầu hay khí hay cả dầu và khí.
 Mức độ trưởng thành của VLHC.
Với những kết quả thu được ở trên thì việc xác định tầng đá mẹ
sẽ dễ dàng hơn. Từ đó giúp việc thăm dò tìm kiếm dầu khí được
tốt hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Địa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm, thăm dò, theo dõi mỏ TSKH: Hoàng Đình Tiến. NXB ĐHQG Tp.HCM, 2006
2.Địa hóa dầu khí – Hoàng Đình Tiến, Nguyễn Việt Kỳ. NXB ĐHQG
Tp.HCM, 2003
3.Tài liệu Internet.

19