Ứng dụng địa hóa trong việc xác định khả năng di cư của dầu khí

Chủ đề:

GVHD : TS Bùi Thị Luận

Phương pháp thăm dò dầu khí

1


Chương 1: Độ trưởng thành của vật liệu hữu cơ (VLHC).
Các thông số địa hóa được dùng để xác định độ trưởng thành của vật liệu hữu
Cơ (VLHC) là chỉ số phản xạ vitrinite (% Ro). Bên cạnh đó còn sử dụng phối hợp với giá
trị Tmax được xác định trên đỉnh Pic S2 qua nhiệt phân Rock-Eval. Ngoài ra, chúng ta
còn áp dụng phương pháp mô hình TTI của Lopatin và Waple để xác định độ trưởng
thành của vật liệu hữu cơ tại một số điểm không có giếng khoan. Bằng cách này, quá
trình trưởng thành của vật chất hữu cơ sẽ được đánh giá một cách tổng thể cho toàn vùng
nghiên cứu.Bên cạnh đó còn sử dụng các chỉ tiêu khác: bao gồm các giá trị của đồng
phân pristane, phytance,sự biến đổi của hàm lượng nhựa, asfanten, chỉ tiêu CPI và đặc
biệt mẫu bào tử phấn hoa.
a) Đo độ phản xạ vitrinit: lấy 10 – 20g đá nghiền nhỏ, sau đó loại bỏ carbonat bắng
acid HCl và silicate bằng acid HF. Còn mảnh vitrinit có mặt trong kerogenđược thu
hòi và gắn với nhau bằng nhựa trong suốt. Sau đó mài phẳng, boáng và soi dưới kính
hiển vi phản xạ (LEITZ). Giá trọ phản xạ vitrinit được tính toán nhờ bộ xử lý MPVCOMPI. Mỗi mẫu đo khoảng >50 mảnh vitrinit. Cần loại trừ các giá trị ngoại lai để
nhận được các giá trị phổ biến và đại diện cho mẫu nghiên cứu.
b) Chỉ tiêu Tmax:
Chỉ tiêu Tmax là nhiệt độ cực đại khi xác định lượng HC đồng sinh của kerogen.
Các giá trị của chi tiêu này được dùng để phân loại mức độ biến chất cùa VLHC.
Theo B.Tissot, Espitalie J, Deroo T thi pha chủ yếu sinh dầu bắt đầu từ nhiệt độ T max=
430-435oC. Tuy nhiên qua thực tế ở các bể trầm tích trẻ Cenozoi thấy rằng chỉ đạt các
giá trị Tmax=440oC đến 446 oC tương ứng với mức phản xạ vitrinite Ro%= 0.6-0.8 mới
bắt đầu diểm ngoặt về sự trưởng thành cùa VLHC. Và chỉ khi T max đạt các giá trị >446

o
C thì cường độ sinh dầu diễn ra mạnh mẽ và bắt dầu quá trình di cư hydrocarbon.
Quá trình này diễn ra tới khi Tmax đạt 470 oC.
c) Chỉ tiêu thời nhiệt TTI: khi không có các số liệu về các chi tiêu nêu trên thường sử
dụng chỉ tiêu thời nhiệt để dự đoán mức độ trưởng thành của vật liệu hữu cơ. Nguyên
lý của phương pháp là các phản ứng đứt mạch của VLHC xảy ra để hình thành các
HC lỏng còn lệ thuộc vào thời gian địa chất.
Phương pháp thăm dò dầu khí

2


n o
T

TTI=

n : chỉ số tích lũy
r: hệ số nhiệt về tốc độ phản ứng
∆T: khoảng thời gian qua 10 độC
To: nhiệt độ của trầm tích
Tác dụng của phương pháp là có thể tính toán và dự báo các pha sinh dầu, khí
condesat và khí khô cho bất kì điểm nào của bể trầm tích khi chưa có giếng khoan.
Tuy nhiên theo kinh nghiệm của nhiều nhà nghiên cứu thì chỉ tiêu này chì có hiểu quả
đối với các bể trầm tích Paleozoi, Mesozoi và các bể trầm tích Cenozoi có tốc độ tích
lủy trấm tích trung bính và thấp. Đối với các bể trầm tích Cenozoi có tốc độ tích lũy
trầm tích nhanh đặc biệt vào hệ neogen và đệ tứ phương pháp này cho nhiều sai số có
khi tới vài trăm mét, thậm chí đến nghìn mét vì tốc độ tích lũy đây nhanh do hoạt
động tân kiến tạo gây nên thì vật liệu hữu cơ chưa đủ thời gian để cảm nhận và
chuyển hóa theo chế độ nhiệt mới.

d) Chỉ tiêu chẵn lẻ CPI: cho tới nay có nhiều tác giả đề nghị sừ dụng chỉ tiêu chẵn lẻ
khác nhau; chỉ tiêu này phản ánh độ trưởng thành của dầu. Nếu dầu trưởng thành có
hệ số tiệm cận tới 1 (tức là cân bằng). Tuy nhiên nếu ưu thế là số lẻ sẽ phản ánh vật
liệu hữu cơ sapropel, còn ưu thế là sồ chẵn sẽ phản ánh vật liệu hữu cơ humic.
CPI21=(C19+2C21+C23)/(C20+C22)
e) Phương pháp mẫu bào tử phấn hoa: nguyên lý của phương pháp là mẫu bào tử
phấn hoa thay đổi theo mức độ biến chất. Nếu màu bào tử vàng sáng phản ánh biến
chất yếu của vật liệu hữu cơ, chuyển sang màu nâu rồi đến đen phản ánh vật liệu hữu
cơ biến chất từ thấp đến cao.
Mức độ
trưởng
%Ro
thành

Tmax

CPI=(C19+2
C21
+C23)/
(C20+C22)

Pr/nC17

Không
trưởng
thành

<440

>1,15

>1,6

<0,6

Phương pháp thăm dò dầu khí

3

Ph/nC18

C15÷C18
C23÷C26

>0,65

>1


Trưởng
thành
Trưởng
thành
muộn
Quá
trưởng
thành
-

-

0,6-0,8

440 - 446

1,15 – 1,05

0,6- 1,6

0,35 – 0,65

<1

0,8 -1,35

446 - 470

1,05 – 0,95

<0,6

<0,35

>1

>1,35

>470

<0,95

Các đới sinh dầu, khí của mỗi bể trầm tích cần được xác định cụ thể và trực tiếp theo
sự biến đổi VLHC chứa trong tập trầm tích được xác định là đá mẹ. Chế độ nhiệt của
mỗi bể trầm tích quyết định độ sâu đới sinh dầu, khí ẩm và condensat, khí khô của
VLHC. Từ đó, có thể dự đoán đới sinh, đới tích luỹ các hydrocacbon khác nhau ở các
độ sâu tương ứng.
Trên cơ sở kế thừa những kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả trước đây về ngưỡng
trưởng thành của VLHC, tác giả đã tổng hợp và chấp nhận các ngưỡng trưởng thành
tương đối hợp lý cho các bể trầm tích trẻ (Tân sinh-Cenozoi) của thềm lục địa Việt
Nam như sau:

 %Ro <0.6 và TTI <25, Tmax <440 oC: Vật liệu hữu cơchưa trưởng thành.
 %Ro = 0.6÷0.8 và TTI = 25÷75, Tmax= 440÷446oC: Trưởng thành của VLHC.
 %Ro = 0.8÷1.35 và TTI = 75÷170, Tmax= 446÷470 oC: Cửa sổ sinh dầu hay còn gọi
là đới chủ yếu sinh dầu của VLHC.
 %Ro = 1.35÷2.2 và TTI = 170÷500, Tmax >470 0C: Vật liệu hữu cơ sinh khí ẩm và
condensate. %Ro > 2.2 và TTI >500: Vật liệu hữu cơ sinh khí khô.

Phương pháp thăm dò dầu khí

4


CHƯƠNG 2:
I.

CÁC DẠNG DI CƯ DẦU KHÍ

DI CƯ NGUYÊN SINH:
1. Tổng quan về sự di cư nguyên sinh :

-

Định nghĩa một cách tổng quát về quá trình di cư nguyên sinh như sau:
o Nó là một quá trình đưa HC ra khỏi đá mẹ nơi chúng được sinh ra.
o Hay đó là quá trình di chuyển các HC từ đá mẹ sang đá chứa dầu.

Đây là quá trình mà cường độ của nó không những lệ thuộc vào điều kiện động lực nhiệt
trong lòng đất mà còn lệ thuộc vào độ gần gũi của đá mẹ với đá chứa.
Vấn đề cần quan tâm ở đây là đá mẹ hầu hết là các đá phiến sét có độ lỗ rỗng rất
thấp, việc dầu di chuyển qua vô cùng khó và độ hòa tan của HC trong nước là rất thấp .
Vậy thì làm thế nào để HC có thể di chuyển qua những khối đá đó được?

Phương pháp thăm dò dầu khí

5


2. Cơ chế và các yếu tố di cư nguyên sinh :
-

-

-

Để giải phóng vi dầu ra khỏi đá mẹ cần cac yếu tố như tăng nhiệt độ, áp suất và các
chất dung môi hòa tan như: nước,khí và dầu.Khi tăng nhiệt độ xuất hiện các sản phẩm
hydrocacbon mới, đặc biệt là khí và hydrocacbon nhẹ (C 5-C8). Do đó điều kiện tăng
áp được thiết lập vàbắt đầu sự vận động của các vi dầu.Chúng có xu hướng hội tụ
thành giọt lớn, đám lớn và vận động tiếp đi theo các kênh dẫn là các khe nứt,bề mặt

bào mòn và bất chỉnh hợp địa tầng…Vì vậy,các vi dầu hoàn toàn lệ thuộc vào áp suất,
nhiệt độ, nồng độ, sự phân tán và sức căng bề mặt. Sự thành tạo Hydrocacbon mới do
tăng nhiệt cung cấp khối lượng lớn HC tăng thêm áp suất và nồng độ làm tiền đề giảm
khả năng hấp phụ của đá mẹ và tăng khả năng di cư, phân bố lại các vi dầu. Vi dầu
sinh ra phần lớn bị đá mẹ hấp phụ
Trong một số trường hợp không có lối thoát khi lượng khí và chất lỏng được tăng cao
thì xuất hiện vùng có áp suất dị thường gay nứt tách tạo kênh dẫn và các lỗ hổng lưu
thông nhau. Trong đá cacbonat nhanh chóng giảm khả năng hấp phụ,tăng khả năng di
cư.
Các hoạt động kiến tạo,các chuyển động nghịch đảo cũng tác động đến di cư nguyên
sinh như lún chìm nhanh, các hoạt động địa chấn gây rung động, các ứng suất kiến tạo
có thể làm tăng khả năng vận động của dầu khí.
+ Lún chìm nhanh
+ Các hoạt động địa chấn gây rung động
Phương pháp thăm dò dầu khí

6


+ Các biến dạng dẻo hay đàn hồi
+ Sự tách giản hay nén ép
-

Di cư xảy ra khi có chênh áp và các lỗ hổng, khe nứt liên thông nhau.
Một số tính chất vật lí của vi dầu cũng thay đổi có lợi cho chuyển động-di cư nguyên
sinh khi lún chìm làm tăng thể tích của nước,tăng nhiệt độ và áp suất, đó là giảm độ
nhớt, tăng khả năng thấm pha do các vi dấu bão hòa khí,đặc biệt khí CO 2.

3. Các dạng di cư nguyên sinh
o Di cư trong dung dịch phân tử nước:

- Dung dịch thật trong pha chủ yếu sinh dầu thường có tới 20 – 25mg/l vi dầu.Trong đó
ưu thế là các HC bão hòa. Nếu tăng T = 200 độ C thì khả năng này tăng tới 10 lần.

khả năng hòa tan của HC theo nhiệt độ

-

-

Lúc đầu quá trình tách nước tự do diễn ra làm cho dạng nước tự do tách ra khỏi đá mẹ
(80% đến 90%), sau đó ở đới nhiệt xúc tác là quá trình tách nước liên kết (liên kết vật
lý, liên kết hóa học) do quá trình nén ép đã làm tăng thể tích khí và các chất lỏng vì
vậy đã làm tăng hiệu ứng di cư của vi dầu cùng với chất lỏng ra khỏi đá mẹ để đi vào
đá chứa
Trong lớp đá mẹ, nếu dầu có trong nước thấp hơn mức bão hòa thì các vi dầu sẽ di cư
cùng với nước hòa tan. Nếu nước đã bão hòa các vi dầu thì dầu sẽ tách ra khỏi nước
trước khi bị đuổi khỏi đá mẹ.
Phương pháp thăm dò dầu khí

7


-

Tuy vậy, loại di cư này khơng chiếm tỷ trọng lớn.

o Di cư trong dung dịch keo nhũ tương :
- Q trình tạo nhũ tại ranh giới giữa dầu và nước cũng như các VLHC khác đã tạo ra
các phân tử có khả năng quang học, mang tính ưa nước (OH, COOH,..), kị nước dưới
dạng phân tán, những chất này được gọi là nhũ tương hay micelle.

Micelle dạng cầu

-

Micelle dạng tấm

Các micelle có khả năng làm giảm tính dính, giảm sức
căng bề mặt và tồn tại trong khoảng nhiệt độ và áp
suất rất rộng.
Lượng vi dầu chuyển động dưới dạng keo – nhũ thường gấp
10 lần loại vi dầu trong dung dòch thực.Tuy nhiên hình thức di
cư này cũng chiếm tỷ lệ không lớn lắm.

o Di cư ở pha riêng biệt :
-

Là cơ chế chủ yếu để đưa dầu khí ra khỏi đá mẹ

-

Trong khoảng nhiệt độ từ 40 – 200 độ C và cao hơn, áp
suất đạt từ 4 – 70MPa và cao hơn thì khả năng hòa tan của
các sản phẩm bitum, dầu trong khí nén thiên nhiên tăng.
Phương pháp thăm dò dầu khí

8


-

Độ hòa tan trong khí càng cao của các HC parafin sau đó
giảm dần đối với naften rồi đến HC aromatic ….

-

Đối với VLHC humic hay humic - sapropel thì khả năng hòa tan
HC lỏng trong khí rất cao.Còn loại VLHC sapropel chỉ có khả
năng hòa tan HC lỏng trong khí khi hàm lượng VLHC (Corg) >
0.5%. Quá trình hòa tan HC lỏng trong dòng khí nén đặc
biệt xảy ra mạnh mẽ khi VLHC ở đới chủ yếu sinh
dầu.Lượng dầu khí được sinh ra ồ ạt tạo nên áp lực từng
phần rất lớn và đẩy chúng ra khỏi đá mẹ trong dòng khí
nén.

-

Quá trình di cư tích cực xảy ra dưới dạng hạt, giọt, màng
trong các bọt khí. Để đảm bảo dầu di cư liên tục thì hàm
lượng của nó phải đạt lớn hơn 20 – 30% trong chất lỏng và
Corg > 1,6%.

o Các dạng di cư nguyên sinh khác
-

Như vậy, ngoài 3 dạng chính của hình thức di cư nguyên sinh:
di cư trong dung dòch phân tử nước, di cư trong dung dòch keo
nhũ tương và di cư trong pha riêng biệt thì vẫn còn một số
dạng di cư khác có thể kể đến:
+ Di chuyển qua mạng lưới kerogen

+ Di chuyển bằng cách khuếch tán

Nhiều nhà nghiên cứu còn cho rằng cường độ di cư
dầu nguyên sinh không những lệ thuộc vào điều kiện động
lực nhiệt trong lòng đất mà còn lệ thuộc vào độ gần gũi
của đá mẹ với đá chứa,tức là có nơi để giải tỏa
Hydrocacbon được sinh ra.Nếu đá mẹ day lại xa đá chứa sẽ gay
khó khăn di cư Hydrocacbon

Phương pháp thăm dò dầu khí

9


DI CƯ THỨ SINH :

II.

1. Di cư thứ sinh diễn ra trong đá chứa do sự vận động của
dầu khí theo nguyên tắc do áp lực trọng trường,lực mao
dẫn và áp lực thủy động.

Di Chuyển do Thủy lực

 Ngun nhân của sự di cư là do các yếu tố như:
-

Sụt lún của trầm tích
Yếu tố chuyển động kiến tạo,chuyển dịch thẳng đứng hay nằm ngang của các khối
làm tăng khe nứt và đứt gãy,trực tiếp làm tăng dường di cư cho hydrocacbon từ các

bay chứa dưới sâu di dịch lên phía trên
- Khi lún chìm vận động của nước được tăng cường và mang theo dầu khí tới các bẫy
mới,nơi kém bão hòa hơn,áp suất thấp hơn
- Do nén ép khi lún chìm trực tiếp tạo điều kiện sắp sếp lại các hạt.Do đó độ rỗng nhỏ
hơn là tiền đề để nay dầu khí tới nơi có áp lực nhỏ hơn
- Khi nhiệt độ tăng do lún chìm,độ nhớt của dầu giảm,sức căng bề mặt giảm,tăng tính
linh động,bổ sung thành phần nhẹ,lực mao dẫn yếu dần dẫn đến lực nổi của dầu tăng
cao và xảy ra di cư thứ sinh tới vùng có áp suất thấp,nơi có độ bão hòa
- Do q trình tái phân bố lại các tích lũy Hydrocacbon
2. Trong trường hợp cấu tạo (bẫy chứa) được nâng lên áp suất vỉa ở dưới sâu vẫn được
giữ song nhiệt độ giảm đi nhiều.Trong trường hợp này di cư thứ sinh yếu hẳn,nếu
khơng có khe nứt hay đứt gãy(bay chứa được khép kín)
- Di cư thứ sinh xảy ra do chênh áp của chất lỏng trong phạm vi đá chứa
- Để diễn ra q trình di cư thứ sinh,yếu tố khơng kém phần quan trọng là phải có áp
lực của dầu khí thắng được lực rào cản của thủy động lực của nước trong đá chứa,điều
này chỉ xảy ra khi thay đổi cấu trúc mặt bằng của vỉa và chế độ thủy động lực
Phương pháp thăm dò dầu khí

10


-

Q trình di cư là sự phân bố hay sự vận động Hydrocacbon theo ngun tắc phân dị
trọng lực và ngun lý Cromatograf tức là thành phần gọn nhẹ,bão hòa ln di cư
nhanh hơn còn thành phần nặng, cờng kềnh,khơng bão hòa sẽ di cư chậm hơn
Di cư thứ sinh thực chất là phân bố lại áp lực.Sự chênh lệch áp lực càng lớn càng tạo
sung cao,di cư càng mạnh,do đó tốc độ di cư càng cao và khả năng di cư càng xa
Tốc độ di cư là vấn đề phức tạp tùy vào trạng thái pha của chất lỏng và khí,tùy theo
độ nghiêng của vỉa và tùy thuộc vào khả năng chênh áp của chất lỏng

 Về thành phần lý hóa khi di cư theo đặc điểm chung như sau:

1- Khi di cư khoảng cách lớn(>100 Km) yếu tố di cư chủ yếu là nước và phong
phú khí Metan
2- Khi di cư trên khoảng cách ngắn(vài chục Km) đối với pha khí thấy tăng lượng
khí Metan,đối với dầu trong dung dịch thấy tăng trọng lượng phân tử,tăng tỷ lệ
ankan/aren
3- Di cư trên khoảng cách rất ngắn(vài Km) ở pha dầu ln giảm trọng lượng phân
tử
Dầu khí ln di cư cùng với nước (bao gờm cả bọt khí và hơi nước) nhưng khơng
xảy ra trao đổi với nước.Do đó dầu khí được bảo vệ và đưa tới bẫy chứa
Dầu khí di cư do vận động của nước và tỷ trọng của các Hydrocacbon trong mơi
trường có thay đổi nhiệt độ và áp suất(tới vùng có nhiệt độ và áp suất thấp)
Yếu tố kiến tạo ln thúc nay q trình sinh thành và di cư,làm thay đổi vị trí phân
bố,thay đổi thành phần và tính chất của dầu khí,tạo khả năng phân bố lại các tích lũy cũ.

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG ĐỊA HÓA DỂ
XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG DI CƯ CỦA
DẦU KHÍ
1. Cơ sở khoa học địa hóa tìm kiếm dầu khí trong lý thuyết di cư:
-

Địa hóa tìm kiếm dâu khí là một trong các phức hệ các phương pháp địa chất, địa vật
lý,hàng khơng và địa hóa.địa hóa dầu khí dựa vào sự biến dị cac nguyen tố hay cc1
hợp chất cảu chúng trong thạch quyển ,khí quyển và sinh quyển.
Phương pháp thăm dò dầu khí

11

-

Cơ sở khoa học của phương pháp địa hóa là lý thuyết di cư trầm tích từ vlhc. Sự biến
đổi VLHC được thể hiện ờ 3 pha:
+ Pha đầu tiên là pha sinh hóa ở đới tạo đá (diagenez) và tiền nhiệt xúc tác
(protocatagenez) đặc trưng bằng sính khí metan có đồng vị nhẹ của carbon đạt
σ13C=-50 ÷- 90‰( chưa trưởng thành)
+ Pha giữa (mezocatagenez)(MK1-MK2-MK3) trong đới chủ yếu sinh dầu.Ở pha
này hàm lượng dầu tăng cào và di cư do tăng lượng HC nhe và khí. Đồng vị
carbon đạt từ đạt σ13C=-25 ÷ -45‰
+ Pha thứ 3 trong điều kiện nhiệt áp khắ nghiệt hơn (MK4-AK2) sinh condesat và
khí.cuối pha này chỉ sinh khí metan với đồng vị nặng hơn nhiều đạt σ 13C=-20 ÷30‰

-

Vì vậy nếu thấy hàm lượng carbon nặng trong thành phần khí phản ánh khả nang di
cư từ dưới sâu. Di cư thẳng đứng là quá trình phức tạp bao gồm sư du cư theo đứt gãy,
theo khe nứt kiến tạo, tạo nên dị thường khí ở trên mỏ. Đó còn là quá trình khuyếch
tán khí từ mỏ (vùng có áp suất cao) lên phần trên có áp suất thấp, dưới dạng dòng,
dạng tia qua các lớp chắn ở phần trên.

a. Hình thành trường phân bố khí HC phía trên các vỉa chứa sản phẩm.
Di cư khí HC lên phía trên dưới dạng vận chuyển thấm lọc hay khuếch tán
-

Dạng thấm lọc là do hoạt động kiến tạo, hình thành khe nứt tạo dị thường khí ở phần
trên ;
Dạng khuếch tán do các do các lớp chắn chứa nhiều bột lẫn cát – biến đổi thạch học
tướng đá. Từ đó tạo sự tăng dần hàm lượng khí tiến gần tới vỉa chứa sản phẩm. Di cư

loại này bi đá hấp thụ, thành phần không được duy trì.
Nếu di cư thấm lọc phụ thuộc vào lịch sử phát triển của vùng thì di cư khếch tán lệ
thuộc vào thành phần thạch học của đá. Vì vậy, di cư thẳng đứng thường metan có tốc
độ nhanh hơn etan do thay đổi thạch học của đá do oxy hóa bởi vi khuẩn, chuyển
động của nước ngầm và các nguyên nhân khác.
Trện vỉa sản phẩm thường có rào chắn: đó là cấu trúc thạch hoc, nhiệt áp, lý hóa, cơ
học va sinh học

Phương pháp thăm dò dầu khí

12


-

-

-

-

Rào chắn thạch học cấu trúc: Đó là vai trò tạo lớp không thấm, màn chắn kiến tạo để
tạo dị thường. Tất cả sự thay đổi tướng đá, cấu trúc và hạn chế kiến tạo… đều tạo khả
năng chắn.
Rào chắn cơ học do thay đổi đột ngột dòng, tốc độ chuyển động của nước mặt, nước
ngầm, không khí, dòng nhiệt, quá trình di cư HC và các nguyên tố hóa học dẫn đến
sự hình thành dị thường ở phía trên vỉa dầu.
Rào chắn lý hóa do thay đổi đột ngột điều kiện lý hóa của môi trường. Perelman chia
ra 5 loại: rào chắn oxy hoa, khử, kiềm, bay hơi hay hấp thụ. Từ đó xuất hiện rào chắn
mao dẫn hay áp lực.loại này xảy ra do điều kiện địa chất tạo nên dị thường ở phía

trên.
Rào chắn sinh học đặc trưng bởi sự hoạt động mạnh cảu vi khuẩn. Tức la xảy ra oxy
hóa lựa chon các HC và sinh ra CO 2, nước và năng lượng nhiệt. Nồng độ khí CO 2 tùy
thuộc vào khả năng khử của vi khuẩn.

Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của môi trường và cáu trúc các lớp đá mà tạo thành các dị
thường khu vực hay các di thương địa phương, cấu trúc dạng dải hay vòm tròn tùy thuộc
vào mức độ phá hủy kiến tạo, bát chỉnh hợp địa tầng, những thay đổi thạch học tướng đá.
b. Đặc điểm hình thành trường địa hóa :
Dị thường địa hóa có thể ở dạng đối xứng háy bất đối xứng tùy thuộc vào vi trí
phân bố đường di cư. Khí C1, C2 có trường phân bố rộng hơn do cấu trúc gọn nhẹ, vận
đông được xa hơn. Còn C3, C4 nặng hơn vận động mang tính địa phương. Phân bố các
HC khí theo nguyên tắc phân dị sắc ký (cromatograf).
c. Tính bất đồng nhất về lý hóa của môi trường dầu khí
Vỉa dầu và khí là các tích lũy HC lỏng và khí. Các sản phẩm này có thể tác động
với thành phần khoáng ở môi trường xung quanh tạo ra các sản phẩm như CO, CO 2,
HCO3-,CO32-…
Từ thành phần khoáng chất ban đầu sau khi tác động với HC cho ta thành phần
khoáng chất thứ 2 va di cư khỏi vỉa dầu.

2. Các phương pháp địa hóa liên quan đến sư di cư dầu khí :

Phương pháp thăm dò dầu khí

13


Có 8 phương pháp tìm kiếm thăm do dầu khí. Nhưng trong số đó chỉ có 1 số phương
pháp có liên quan đến việc xác định khả năng di cư của HC, la: địa hóa khí, địa hóa
bitum, địa hóa thạch học, địa hóa đồng vị, địa hóa sinh học.

a. Địa hóa khí :
Đối tượng chủ yếu là khí tách ra từ đá( mẫu lõi, mẫu vụn) vết lộ, trong dung dịch
khoan, nước vĩa hay nước mặt nhờ phân tích sắc ký khí. Phân ra các chỉ tiêu sau đây:
 Chỉ tiêu định lượng HC khí. Các dị thường khí trên các mỏ, vùng vòm, gần vòm, đới
phá hủy kiến tạo, khe nứt. Khí được tách ra từ 2 phần: lỗ hồng lưu thông và lỗ hổng
khé kín. Giá trị dị thường của khí đôi khi liên quan đến vùng phong phú VLHC hay
nơi giả tỏa nước ngầm.
 Các chỉ tiêu liên quan tới VLHC của đá. Các chỉ tiêu quan tâm là CH 4 /Corg, C2+/Corg,
CH4/bitum chloroform, C2+/bitum A. Chỉ tiêu trực tiếp là trong đất, thổ nhưỡng…
chúng phản ánh sự xâm nhập của Hydrocacbon thứ sinh.
 Các chỉ tiêu khí đồng sinh có bổ sung khí thứ sinh
 Trong đới metan sinh hóa có các khí nguyên sinh, do đó, tỷ lệ C1/C2+ tăng đáng kể.
 Tăng tỉ lệ C1/C2+ hay C2H6/C2H4 do bổ sung them khí hậu sinh(thứ sinh)
 Hydrocacbon di cư càng xa càng tăng them fi hydrocacbon, làm giảm lượng
Hydrocacbon khí.
 Di cư thẳng đứng của khí Hydrocacbon. Theo lát cắt thay đổi quy luật các tỉ số C 1/C2+,
C3/C4+, iC4/nC4 ở lỗ hổng hở và kín, N2/CH4, N2/C2 ở lỗ hổng kín. Phân bố khí theo
dãy: C1/C2+, C1/C3, C2/C3, C2/nC4, C3/C5, C3/nC4, nC4/nC5, (C3 + nC5)/( C2+nC4).
 Các chỉ tiêu gián tiếp phục vụ tìm kiếm dầu khí có đường di cư – tức là có hàm lượng
dị thường của He và Ra phản ánh có phá hủy kiến tạo. Tăng lượng khí CO 2, Canxit
thứ sinh, N2 dư và Ar, H2S là do phá hủy Hydrocacbon trong điều kir65n yếm khí.
Ngoài ra còn có H2 nguồn gốc phóng xạ là sàm phẩm đứt vỡ Hydrocacbon khí. Nếu
tác động Hydrocacbon khí với đá sẽ tạo ra FeO, Canxit thứ sinh…
b. Địa hóa bitum:
Dựa trên cơ sở phân bố vành phân tán các hydrocacbon lỏng dãy dầu trên
đường di cư theo các đới có độ thấm cao từ vĩa sản phẩm đến gần bề mặt. Xác định
bitum bằng hóa học, bằng cực tím và phổ hồng ngoại. Thông thường xác định BtA
cloroform và BtA cồn Benzen. Bitum A chloroform là loại di cư có chúa nhiều thành
phần dầu mỡ và hydrocacbon dạng dầu. Đi đôi với xác định cacbon hữu cơ ( goặc
cacbon hữu cơ toàn phần) tỉ số của bitum/Corg… Lượng bitum A chloroform được

Phương pháp thăm dò dầu khí

14


xác định tiếp thành phần nhóm và phân tích sắc ký khối phổ C 15+, hydrocacbon
metanic, naftenic và aromatic.
c. Địa hóa thạch học
- Dựa trên cơ sở vành phân tán của các nguyên tố hóa học các hỗn hợp oxy hóa của dầu
là các sản phẩm muối khoáng, cũng như các khí fihydrocacbon ở phía trên vĩa
dầu( CO, CO2, H2S…)
- Một số muối khoáng, nguyên tố hóa học hay khí fihydrocacbon thường có mối quan
hệ với các thành phần của dầu từ vĩa di cư ra. Do đó có thể lấy mẫu từ lớp đất thỗ
nhưỡng, mẫu đá và các khí fihydrocacbon để nghiên cứu.
d. Địa hóa sinh học :
Dựa trên nguyên tắc tương tác giữahydrocacbon với vi khuẩn và thực vật thích
nghi.
 Một số hydrocacbon bị khử bởi vi khuẩn như: metan, butan, propan, pentan,
hydrocacbon bay hơi, hydrocacbon aromatic… Vi khuẩn khử sunfat do sử dụng
hydrocacbon cho sinh ra H2s và CO2.
 Đối với thảm thực vật: Do di cư các sản phẩm hydrocacbon từ mỏ lên gấn mặt đất
một số thực vật không thể tồn tại sẽ chết hoặc thoái hóa dần. Ngược lại một số
thực vật lại phát triển do hydrocacbon vận động mang theo một số kim loại( muối
khoáng) lên lớp thổ nhưỡng như P, B, V, Fe, Mn, Cu, Co… Các nguyên tố nêu trên
cũng tăng cao trong các loài thực vật và có giá trị khác thường.
e. Địa hóa đồng vị
Khi di cư càng xa càng có nhiều khí metan với đồng vị nhẹ. Vì vậy khi bị vi khuẩn
khử thì đồng vị của khí metan giảm đi nhiều.
Tuy nhiên ở trên mặt vùng nào có dị thường hydrocacbon mới có điều kiện tăng
hàm lượng khí metan và tăng đồng vị nặng.

f. Địa hóa nhiệt phân Rock-Eval:
Khắc phục được một số nhược điểm của chiếc bitum( thường lâu, được ít mẫu,
tốn hóa chất, khối lượng mẫu phải lớn vài trăm gram). Địa hóa nhiệt phân đòi hỏi
lượng mẫu nhỏ( có thể chỉ cần 100 gram là đủ), nhanh, giải quyết được nhiều mẫu.
Các chỉ tiêu được xác định là S0, S1, S2, S3 và Tmax. trong đó S0 là lượng hydrocacbon
tự do( khí và hydrocacbon lỏng C5-C7) đốt ở nhiệt độ 900C, S1 là loại hydrocacbon
tách ra ở nhiệt độ khoảng 115-120 0C. Tiếp tục cracking ở nhiệt độ cao từ 300-500
nhận được S2 phản ánh lượng hydrocacbon tiềm năng trong đá mẹ cũng là chỉ số T max
phản ánh độ trưởng thành của VLHC(mg hydrocacbon/TOC) Tmax= 435-470 0C. Sau
Phương pháp thăm dò dầu khí

15


đó tự động hạ nhiệt tới 300-390 0C trong dòng oxygen VLHC sẽ cháy sinh ra khí CO 2
của kerogen (S3= mg CO2/TOC).
Trên cơ sở các thông sốnày ta tính chỉ số hydrogen HI=S 2/TOC*100, chỉ số sản
phẩm PI= S1/(S1 +S2) hay còn gợi là hệ số chuyển đổn hydrocacbon cơ bản sang
hydrocacbon di cư. Ngoài ra còn phân tích hàm lượng H, C, O, N, N, S. Van Krevelen
đã đưa ra sơ đồ phân bố các tỷ số H/C và O/C để xác định loại VLHC.
Đối với mẫu lõi và mẫu còn vụn ở giếng khoan xác định hàm lượng sắt trong các
hỗn hợp pyrite, xiderit và oxyt sắt nhằm xác định môi trường oxi hóa, khử yếu, khử
và khử mạnh của VLHC.
Theo B.Tissot, Espitalie J, Deroo T. thì pha chủ yếu bắt đầu sinh dầu bắt đầu từ
nhiệt độ Tmax=430-4350C. Tuy nhiên, ở các bể trầm tích trẻ Cenozoi thấy rằng chỉ có
đạt giá trị Tmax=440-4460C tương ứng phản xạ vitrinit Ro%=0.6-0.8 mới bắt đầu điểm
ngoặc trưởng thành VLHC và chỉ khi Tmax>4460C thì cường độ sinh dầu diễn ra mạnh
mẽ và bắt đầu di cư hydrocacbon. Qua trình này diễn ra tới khi Tmax dat 4700C.
Chỉ tiêu phản xạ vitrinit: Thông thường các chuyên gia cho rằng Ro%>0.5% là bắt
đầu cửa sổ tạo dầu. Song các bể trần tích trẻ Cenozoi, đặc biệt ở Việt Nam thì

Ro>0.6% mới bắt đầu sinh dầu và khi đạt tới 0.8% mo81i sinh ra hàng loạt và giải
phóng hydrocacbon ra khỏi đá mẹ. sau khi đạt giá trị 1.35% thì các hydrocacbon lỏng
giảm, còn lại hydrocacbon khí và hydrocacbon nhẹ được tăng cường(Ro = 1.35-2.2%)
và Ro >2.2% chỉ sinh ra khí khô tới 4.8% thì không còn sinh ra khí khô nữa , lúc đó
hydrocacbon hoàn toàn cạn kiệt.

Mục

l ục

Chương 1: Độ trưởng thành của vật liệu hữu cơ (VLHC)......................................................................................2
a)

Đo độ phản xạ vitrinit:....................................................................................................................................................................... 2

b)

Chỉ tiêu Tmax:....................................................................................................................................................................................... 2

Phương pháp thăm dò dầu khí

16


c)

Chỉ tiêu thời nhiệt TTI:...................................................................................................................................................................... 2

d)

Chỉ tiêu chẵn lẻ CPI:.......................................................................................................................................................................... 3

e)

Phương pháp mẫu bào tử phấn hoa:.................................................................................................................................................3

CHƯƠNG 2:
I.

CÁC DẠNG DI CƯ DẦU KHÍ................................................................................................5

DI CƯ NGUN SINH:..................................................................................................................................................................... 5
1.

Tổng quan về sự di cư ngun sinh :.......................................................................................................................................................5

2.

Cơ chế và các yếu tố di cư ngun sinh :................................................................................................................................................6

3.

Các dạng di cư ngun sinh.....................................................................................................................................................................7

II.

DI CƯ THỨ SINH :................................................................................................................................................................... 10

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG ĐỊA HÓA DỂ XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG DI CƯ CỦA DẦU KHÍ................11
1.

Cơ sở khoa học địa hóa tìm kiếm dầu khí trong lý thuyết di cư:.....................................................................................................11
a.

Hình thành trường phân bố khí HC phía trên các vỉa chứa sản phẩm...................................................................................................12

b.

Đặc điểm hình thành trường địa hóa :...................................................................................................................................................13

c.

Tính bất đờng nhất về lý hóa của mơi trường dầu khí...........................................................................................................................13

2.

Các phương pháp địa hóa liên quan đến sư di cư dầu khí :.........................................................................14

a.

Địa hóa khí :..................................................................................................................................14

b.

Địa hóa bitum:..............................................................................................................................14

c.

Địa hóa thạch học.........................................................................................................................15

d.

Địa hóa sinh học :.........................................................................................................................15

e.

Địa hóa đờng vị.............................................................................................................................15

f.

Địa hóa nhiệt phân Rock-Eval:...................................................................................................15

Phương pháp thăm dò dầu khí

17


TÀI LIỆU THAM KHẢO :
1. ĐỊA CHẤT VÀ TÀI NGUYÊN DẦU KHÍ VIỆT NAM .
2. HOÀNG ĐÌNH TIẾN – NGUYỄN VIỆT KỲ : ĐỊA HĨA DẦU KHÍ.
3. Wikipedia bách khoa toàn thư mở

, nguoàn thö vieän

diachatvn.com
4. Địa chất Dầu khí và phương pháp tìm kiếm thăm dò và theo dõi mỏ - TSKH

Hoàng Đình Tiến - Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh - Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia

Phương pháp thăm dò dầu khí

18