Địa chất dầu khí là lĩnh vực địa chất ứng dụng nhằm tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí. Đối tượng nghiên cứu chính của địa chất dầu khí là các tầng sinh dầu và các cấu trúc chứa dầu tại các bể có tuổi địa chất khác nhau tại vỏ Trái đất ở trên lục địa hoặc dưới đáy biển.

Lịch sử

Lịch sử địa chất dầu khí bắt đầu với việc xác định tích tụ dầu khí trong cấu trúc nếp lồi của 3 nhà địa chất khác nhau vào đầu năm 1861, chỉ sau phát hiện Drake 18 tháng. Trong nửa thế kỷ tiếp theo, ý tưởng cơ bản này đã trải qua nhiều thăng trầm, bởi vì dầu được tìm thấy ở nhiều vị trí cấu trúc khác nhau. Giai đoạn 1910-1935, có thể được coi là Thời kỳ Hoàng kim của địa chất dầu khí, là thời kỳ định hình cơ bản các học thuyết về nguồn gốc, di chuyển và tích tụ dầu khí. Địa chất dầu khí thực sự trở thành một khoa học độc lập vào những năm 1920-1930, trong đó phải kể đến đóng góp to lớn của nhà khoa học người Nga I. M. Gubkin với cuốn chuyên khảo “Học thuyết (lý thuyết) về dầu mỏ” được xuất bản năm 1932 và đã trở thành cuốn giáo trình về địa chất dầu mỏ đầu tiên.

Nội dung

Địa chất dầu khí có các nội dung nghiên cứu cơ bản như sau:

1. Nghiên cứu tầng sinh dầu khí gồm nguồn gốc dầu khí (hữu cơ, vô cơ) và đặc điểm tầng sinh;
2. Nghiên cứu tầng chứa dầu khí gồm các loại đá chứa như đá vụn thô (cát kết), đá nứt nẻ (carbonat, granit,...) và có khi là diatomit; các đặc trưng vật lý của đá chứa (vật lý vỉa) gồm độ rỗng, độ thấm của tầng chứa; các chất lưu trong tầng (vỉa) bao gồm dầu, khí và nước;
3. Các bẫy chứa dầu khí bao gồm bẫy cấu tạo, bẫy phi cấu tạo, bẫy hỗn hợp và vòm muối,...;
4. Nghiên cứu tầng chắn, thường là các đá hạt mịn (đá sét) cùng với các bẫy chứa dầu khí;
5. Nghiên cứu động lực học vỉa bao gồm áp suất, nhiệt độ vỉa và tương tác giữa các pha, sự dịch chuyển dầu khí trong vỉa,...;
6. Nghiên cứu sự di chuyển và tích tụ của dầu khí;
7. Nghiên cứu bể trầm tích, tỉnh sinh dầu và đánh giá triển vọng dầu khí.

Ngoài ra, địa chất dầu khí còn nghiên cứu các dạng tích tụ dầu khí đặc biệt như cát chứa dầu, đá phiến dầu, khí trong đá phiến và methan ở tầng chứa than ... Hiện đang địa chất dầu khí đang đẩy mạnh nghiên cứu tìm kiếm khí hydrat, một kiểu tích tụ khí ở dạng liên kết tinh thể rắn, nằm ở các lớp trầm tích mặt hoặc gần mặt vùng đáy biển sâu.

Tài liệu địa chất nghiên cứu địa chất dầu khí gồm bản đồ địa chất và mặt cắt: bản đồ cấu tạo; bản đồ, mặt cắt và dãy mặt cắt tướng trầm tích/đá; bản đồ cổ địa lý; các loại bản đồ và mặt cắt địa vật lý (bản đồ trường trọng lực, mặt cắt địa chấn,...); các loại bản đồ địa hoá; tài liệu giếng khoan, gồm cả giếng khoan khô. Tài liệu địa chất dầu khí còn phục vụ cho thăm dò, khai thác dầu khí và việc nghiên cứu địa chất dầu khí vẫn được tiến hành đồng thời ngay trong khi thực hiện các công đoạn này nhằm kiểm định, đánh giá và bổ sung thông tin đã có từ công đoạn đoạn nghiên cứu tìm kiếm.

Phương pháp

Địa chất dầu khí là một lĩnh vực khoa học ứng dụng, tài liệu có được chủ yếu nhờ khảo sát hiện trường. Nó sử dụng các phương pháp nghiên cứu địa chất như phân tích địa tầng (sinh địa tầng, thạch địa tầng, địa tầng phân tập), phân tích thạch học, khoáng vật và địa hoá; các phương pháp nghiên cứu địa chất cấu tạo và các đứt gãy; các phương pháp nghiên cứu lịch sử tiến hóa địa chất và xây dựng bản đồ cổ địa lý,...

Địa chất dầu khí coi trọng các phương pháp địa vật lý, thường sử dụng các phương pháp địa chấn, địa vật lý giếng khoan, từ, trọng lực, điện,... và cả các phương pháp viễn thám hình ảnh, radar và quét đa phổ,... Trong các phương pháp địa vật lý, phương pháp địa chấn đóng vai trò chủ đạo nhờ phát sóng đàn hồi và thu sóng phản xạ từ các ranh giới địa chấn ở các tầng trầm tích dưới lòng đất, từ đó xác lập được cấu trúc địa chất của vùng và xác định được các cấu tạo chắn, chứa dầu khí mong muốn,... Các phương pháp thăm dò địa chấn từ địa chấn từ 2D đến địa chấn 3D có độ phân giải cao, địa chấn 4D đo lặp lại và địa chấn 4C thăm dò đa thành phần gồm sóng dọc và sóng ngang,... Các phương pháp địa vật lý giếng khoan được thực hiện trong quá trình khoan thăm dò dầu khí, như địa chấn 4D, điện, điện trở, điện trường, xạ, gamma mật độ, siêu âm, cảm ứng hai chiều, carota khí,... nhằm xác định các tính chất vật lý của đá, các chất lưu trong vỉa, thành phần các loại khí khác nhau trong bùn và nghiên cứu địa chất chung quanh thành giếng, kiểm tra tình trạng kỹ thuật và phát triển các mỏ dầu và khí đốt.

Các phương pháp địa hoá cho phép dự báo mức độ chứa dầu khí để đánh giá triển vọng của các bể trầm tích; xác định đới sinh dầu khí và khả năng tích luỹ; đánh giá tiềm năng nguồn dầu khí dựa vào phân tích thành phần, chất lượng dầu, khí và condensat; đánh giá hàm lượng kim loại chứa trong dầu khí và mức độ phân huỷ dầu khí. Phương pháp dấu hiệu sinh học cho biết thông tin về vật chất hữu cơ trong đá sinh dầu thô và các điều kiện tích tụ dầu, dùng để để xác định tuổi của đá gốc xung quanh, sự trưởng thành của dầu thô, mức độ phân hủy sinh học của đầu và đánh giá sự di chuyển của dầu khí. Các chất chỉ thị cho dấu hiệu sinh học thường có hàm lượng vết nên đòi hỏi các kỹ thuật phân tích chính xác bằng các phương pháp sắc ký kết hợp với khối phổ.

Cùng với sự phát triển của công nghệ và thiết bị ngày càng hiện đại, các thí nghiệm, phân tích và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng rất quan trọng. Một số công nghệ và các phần mềm chuyên ngành trong lĩnh vực địa chất và địa vật lý dầu khí được sử dụng để phát hiện, tìm kiếm và thăm dò dầu khí. Các phương pháp kinh tế được sử dụng đánh giá tài nguyên và phân tích rủi ro.

Liên ngành

Địa chất dầu khí gắn kết với hai chuyên ngành khoan - khai thác dầu khí và lọc - hoá dầu. Khoan - khai thác mỏ dầu khí có nhiệm vụ thiết kế và phân tích hệ thống giếng khoan, sản lượng dầu khí, khai thác và thu hồi, hoàn thiện giếng khoan, thu gom, vận chuyển sản phẩm, thu dọn mỏ,... Lọc - hoá dầu có nhiệm vụ thiết kế và vận hành hệ thống kỹ thuật lọc dầu, hóa dầu và xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của các sản phẩm dầu mỏ, hóa dầu,...

Địa chất dầu khí có liên quan chặt chẽ với nhiều lĩnh vực trong ngành khoa học địa chất như thạch học, cấu tạo địa chất, khoáng vật học, cổ sinh địa tầng, lịch sử địa chất, địa mạo, địa chất thuỷ văn, địa vật lý và địa hoá,... Nó có mối quan hệ với các ngành khoa học khác như vật lý, hoá học, sinh vật, kinh tế tài nguyên và môi trường,... Sinh học và cổ sinh học giúp cho hiểu biết tuổi, nguồn gốc vật chất sinh dầu, sự chuyển hoá các mô động thực vật thành vật chất kerogen. Một số rạn sinh học, ví dụ như rạn san hô có thể trở thành các cấu trúc chứa dầu.

Ngày nay, địa chất dầu khí được thừa hưởng thành tựu các ngành khoa học công nghệ khác, nhờ các thiết bị và kỹ thuật hiện đại nên đã phát triển mạnh mẽ, ngày càng mở rộng ra biển sâu và xuyên sâu vào vỏ Trái đất, mang lại những lợi ích to lớn về tài nguyên dầu khí. Tài nguyên này tác động sâu sắc đến kinh tế xã hội các quốc gia có dầu khí và phần nào ảnh hưởng đến diện mạo địa chính trị thế giới.

Việt Nam

Ngành Dầu khí Việt Nam thành lập từ năm 1975, sau gần nửa thế kỷ xây dựng và phát triển, đến nay đã có đóng góp quan trọng cho kinh tế đất nước. Việt Nam có trữ lượng dầu thô 4,4 tỉ thùng, cao thứ 2 tại khu vực Đông Á và thứ 28 trên thế giới, có tổng trữ lượng dự báo địa chất về dầu khí trên toàn thềm lục địa khoảng 10 tỉ tấn dầu quy đổi; là quốc gia ở vị trí thứ 36 trên thế giới về quy mô khai thác dầu thô. Nền tảng của thành tựu này là những kết quả nghiên cứu địa chất dầu khí xác định tiềm năng dầu khí của các bể trầm tích chủ yếu nhất trên vùng biển quốc gia như Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay-Thổ Chu và Tư Chính - Vũng Mây.

Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PetroVietnam), tiền thân là Đoàn 36 dầu lửa trực thuộc Tổng cục Địa chất được thành lập từ năm 1961, là tổ chức đầu ngành các hoạt động dầu khí của Việt Nam. Tập đoàn gồm các đơn vị thành viên thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu, thăm dò và đào tạo về địa chất dầu khí như Viện Dầu khí Việt Nam, Tổng công ty Thăm dò Khai thác Dầu khí, Tổng công ty Khí Việt Nam vàTrường Đại học Dầu khí Việt Nam. Tham gia nghiên cứu và đào tạo về địa chất dầu khí còn có một số đơn vị khác trực thuộc Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh và Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Tài liệu tham khảo

1. Hoàng Văn Tiến, Địa chất dầu khí và phương pháp tìm kiếm thăm dò, theo dõi mỏ, Nxb. Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chi Minh, 536tr, 2006. Chapman R. E, Petroleum Geology, Elsevier - Amsterdam - Oxford - New York, 415p, 1983.
2. Nguyen Hiep (ed.), The Petroleum Geology and Resources of Vietnam, Vietnam Association of Petroleum Geology. Science and Technology Publishing House, Hanoi, 552p, 2006.
3. Selley C. Richard, Elements of Petroleum Geology, Second Edition, Elselvier - Academic Press. Printed in USA, 470p, 1997.