Các dấu hiệu trực tiếp dự báo sự tồn tại của khí hydrate từ tài liệu địa chấn trên khu vực nước sâu thềm lục địa Việt Nam

24 DẦU KHÍ - SỐ 2/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
đã chỉ ra đó là sự hiện diện của một mặt BSR không liên 
quan với hàm lượng khí hydrate cao bên trên [3]. Mặt 
khác, một số khu vực không tồn tại mặt BSR nhưng đã 
phát hiện thấy khí hydrate - như vịnh Mexico [4, 5]. Trong 
trường hợp này để dự báo sự tồn tại của khí hydrate từ 
tài liệu địa chấn, sẽ dựa vào các dấu hiệu dị thường biên 
độ điểm sáng (bright spot), khoảng trắng (blank zone) và 
cột khí (gas chimney) [4 - 6]. 
Phân tích tài liệu địa chấn với áp dụng tích hợp các 
phương pháp nghiên cứu kể trên đã cho phép dự báo sự 
tồn tại của khí hydrate ở khu vực nước sâu thuộc thềm lục 
địa Việt Nam.
Tài liệu sử dụng để dự báo sự tồn tại của khí hydrate 
qua các dấu hiệu trực tiếp chủ yếu dựa vào nguồn tài liệu 
quý giá trong tìm kiếm thăm dò dầu khí, đó là tài liệu địa 
chấn. Dự báo sự tồn tại khí hydrate từ tài liệu địa chấn trên 
khu vực nước sâu thềm lục địa Việt Nam (trình bày ở mục 
3) là kết quả tổng hợp từ công tác minh giải, phân tích 
trên 50.000km tuyến địa chấn 2D trên khu vực nước sâu 
thềm lục địa Việt Nam [7, 8] (Hình 1, 7, 8).
Ngày nhận bài: 9/12/2019. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 9 - 13/12/2019. 
Ngày bài báo được duyệt đăng: 15/1/2020.
CÁC DẤU HIỆU TRỰC TIẾP DỰ BÁO SỰ TỒN TẠI CỦA KHÍ HYDRATE 
TỪ TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN TRÊN KHU VỰC NƯỚC SÂU THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 2 - 2020, trang 24 - 29
ISSN-0866-854X
Nguyễn Thu Huyền1, Trịnh Xuân Cường2, Nguyễn Thanh Tùng1, Nguyễn Trung Hiếu1, Tống Duy Cương1 
Nguyễn Hoàng Sơn1, Vũ Quang Huy1, Nguyễn Mạnh Hùng3, Trần Ngọc Minh1
1Viện Dầu khí Việt Nam 
2Tập đoàn Dầu khí Việt Nam
3Công ty Dầu khí Sông Hồng 
Email: huyennt@vpi.pvn.vn
Tóm tắt
Địa chấn là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới để dự báo sự tồn tại và đánh giá định lượng khí hydrate (gas 
hydrate) trong trầm tích biển. Có thể dự báo sự tồn tại của khí hydrate từ tài liệu địa chấn khi xác định được mặt phản xạ mô phỏng đáy 
biển (BSR - bottom simulating reflector) và đới bình ổn (GHSZ - gas hydrate stability zone). Tuy nhiên, một số khu vực không tồn tại mặt 
phản xạ mô phỏng đáy biển nhưng đã phát hiện thấy khí hydrate. Trong trường hợp này, để dự báo sự tồn tại của khí hydrate từ tài liệu 
địa chấn, sẽ dựa vào các dấu hiệu dị thường biên độ.
Bài báo giới thiệu các dấu hiệu trực tiếp liên quan đến sự tồn tại của khí hydrate trên tài liệu địa chấn như BSR, GHSZ, các dấu hiệu dị 
thường biên độ ở một số phát hiện khí hydrate trên thế giới và dự báo sự tồn tại của chúng trên tài liệu địa chấn ở khu vực nước sâu thềm 
lục địa Việt Nam. Từ kết quả phân tích tài liệu địa chấn cho phép nhận định trên khu vực nước sâu thuộc thềm lục địa Việt Nam, xuất hiện 
nhiều dấu hiệu trực tiếp có liên quan tới sự tồn tại của khí hydrate.
Từ khóa: Khí hydrate, mặt phản xạ mô phỏng đáy biển (BSR), đới bình ổn (GHSZ), dị thường biên độ.
1. Giới thiệu
Phương pháp địa chấn là phương pháp sử dụng 
rộng rãi nhất để dự báo, phát hiện gián tiếp và đánh 
giá định lượng khí hydrate trong trầm tích biển. Sự hiện 
diện của hydrate đã được dự báo trên cơ sở mặt phản xạ 
mô phỏng đáy biển (BSR), đánh dấu ranh giới giữa khí 
hydrate và vùng khí tự do [1]. Mặt BSR là mặt chạy song 
song và đảo cực với mặt phản xạ đáy biển. Trong đá trầm 
tích, khí hydrate thường phát triển bên trong khoảng 
không gian lỗ rỗng của đất đá. Thực nghiệm chỉ ra rằng 
khí hydrate tinh khiết có vận tốc là 3,65 - 3,75km/s [2]. 
Vì khí hydrate có vận tốc cao hơn vận tốc của chất lỏng 
chiếm chỗ trong khoảng không gian lỗ rỗng của đất đá, 
đá trầm tích chứa khí hydrate bão hòa có vận tốc tương 
đối cao so với trầm tích chứa nước. Bên dưới mặt BSR 
thường quan sát thấy một lớp vận tốc thấp khoảng 1,2 
- 1,5km/s được sinh ra bởi khí chiếm chỗ thay thế nước 
trong không gian lỗ rỗng. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu 
25DẦU KHÍ - SỐ 2/2020 
PETROVIETNAM
2. Cơ sở lý thuyết phương pháp dự báo khí hydrate từ tài liệu 
địa chấn
2.1. BSR 
BSR là dấu hiệu trực tiếp được sử dụng để tìm kiếm khí hydrate 
trong trầm tích biển. BSR tồn tại ở đáy của đới bình ổn (GHSZ), nơi 
điều kiện áp suất và nhiệt độ ở ranh giới giữa pha hydrate và khí tự 
do. Sự ổn định này nhạy cảm với nhiệt độ nhiều hơn là với áp suất, 
do đó nơi xuất hiện BSR hầu như là đới đẳng nhiệt. Trong trầm tích 
không bị phá hủy, đới đẳng nhiệt song song với mặt đáy biển [1, 2, 
5], đó là lý do mặt BSR có hình dáng lặp lại mặt 
đáy biển (Hình 2). Đặc tính của BSR phụ thuộc 
vào tần số. Độ phân giải thấp hơn của bề mặt 
địa chấn làm mờ các dạng phản xạ khác, tạo ra 
một dải phản xạ liên tục phẳng [6, 9]. Sự đảo cực 
của mặt BSR là do vận tốc sóng dọc Vp giảm khi 
truyền qua ranh giới đới ổn định. Về nguyên tắc, 
độ tương phản này có thể được gây ra bởi Vp 
cao trong đới trầm tích chứa hydrate bên trên 
của đới ổn định [9] và/hoặc vận tốc thấp trong 
lớp trầm tích chứa khí bên dưới nó [4] (Hình 2). 
Kết quả từ các nghiên cứu khác nhau cho thấy 
với một số trường hợp ngoại lệ, có xuất hiện một 
số mặt phản xạ mạnh BSR chủ yếu gây ra do Vp 
giảm mạnh (Hình 3) vì khí tự do, với sự đóng góp 
tương đối nhỏ từ "nêm hydrate" nằm phía trên 
[4]. Tại một số nơi, phản xạ BSR yếu hơn có thể 
được gây ra do khí hydrate không có đới khí tự 
do bên dưới [10]. Bằng chứng quan trọng chứng 
minh sự đảo cực của mặt BSR là nghịch đảo sóng 
(Waveform inversion): tối ưu hóa mô hình vận 
tốc bề mặt bằng cách so sánh với băng địa chấn 
tổng hợp để có thể làm sáng tỏ các đặc tính của 
đới vận tốc xung quanh mặt BSR [1 - 4, 6], bởi vì 
những đới này thường rất mỏng (nhỏ hơn một 
bước sóng địa chấn). Do đó, dạng sóng của BSR 
Hình 1. Sơ đồ vị trí tài liệu địa chấn sử dụng trong dự báo dấu hiệu trực tiếp 
liên quan tới khí hydrate [7]
Hình 2. Mặt BSR có hình dáng lặp lại mặt đáy biển (hình trên); mô hình 
vận tốc (hình dưới) thể hiện sự phân dị vận tốc của BSR [2] 
Quần đảo 
Hoàng Sa
Quần đảo 
Trường Sa
26 DẦU KHÍ - SỐ 2/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
là một chuỗi phức tạp các tín hiệu phản xạ từ nóc tới đáy lớp, thực 
chất là mô hình AVO đơn giản. 
2.2. Dị thường biên độ: khoảng trắng, điểm sáng, cột khí
Khoảng trắng có thể được sử dụng để dự báo vị trí nơi khí hydrate 
thành tạo. Khái niệm khoảng trắng (blank zone) được hình thành và 
phát triển để giải thích hiện tượng tương phản nổi bật của phản xạ 
bên trên và dưới mặt BSR ở vùng Blake Ridge (thuộc vùng biển phía 
Đông Nam nước Mỹ) [4, 6]: Biên độ phản xạ bên trên mặt BSR nói 
chung là thấp hơn nhiều so với phần bên dưới (Hình 4). Theo giả 
thuyết về khoảng trắng, độ tương phản này được gây ra bởi sự giảm 
trở kháng bên trên mặt BSR và phản xạ "bình thường" dưới mặt BSR 
[11]. Tuy nhiên, khi khoan và đo VSP tại chặng 164 (Blake Ridge) [6] 
cho thấy tình trạng ngược lại: phản xạ thấp bên trên mặt BSR "bình 
thường" là do trầm tích đồng nhất một cách bất thường [12] trong 
khi các phản xạ mạnh bên dưới mặt BSR chỉ 
đơn giản là điểm sáng liên quan tới một khu 
vực khí tự do dày. Hiện tượng của vùng Blake 
Ridge có thể là do lượng khí hydrate lớn trong 
những lớp có độ rỗng cao, lượng hydrate cao 
gây ra sự triệt tiêu phản xạ trong khu vực này. 
Ngoài khoảng trắng, các dấu hiệu như 
(gas chimney) (Hình 5), điểm sáng (bright 
spot), điểm mờ (dim out), là các dấu hiệu trực 
tiếp (DHI) tìm kiếm dầu khí và cũng là dấu hiệu 
tìm kiếm khí hydrate. 
Sự thay đổi vận tốc truyền sóng trong 
trầm tích chứa khí, chứa khí hydrate và chứa 
nước tạo ra các hiệu ứng điểm sáng, điểm mờ. 
Do đó các dấu hiệu này cũng được ứng dụng 
để dự báo sự tồn tại của khí hydrate [1, 3, 5, 
9 - 11, 14, 15]. 
Điểm sáng: Có thể xác định được nơi 
trầm tích chứa khí dựa vào đặc trưng phản xạ 
địa chấn pha dương do vận tốc truyền sóng 
thấp, trong khi tại những khu vực trầm tích 
chứa khí hydrate thì dựa vào đặc trưng phản 
xạ địa chấn pha âm do vận tốc truyền sóng 
cao. Dạng phản xạ địa chấn này được gọi là 
điểm sáng. Nơi nào có xuất hiện khí hoặc khí 
hydrate thì có thể sẽ xuất hiện hàng loạt các dị 
thường này. 
Cột khí là dị thường phát triển rộng rãi 
và đa dạng gồm kiểu dạng vòm, đẳng thước 
thường gặp tại các đới nâng rìa, đới nâng 
trung tâm và thường tạo thành các hố lõm 
phân bố dọc theo các đứt gãy, thường đứt gãy 
Hình 4. Mặt cắt địa chấn trong vùng Blake Ridge: Tương phản nổi bật của phản xạ bên trên 
và dưới mặt BSR - khoảng trắng [6] 
Hình 3. Mặt phản xạ BSR (hình trái); vận tốc truyền sóng Vp giảm mạnh (hình phải) [2] 
27DẦU KHÍ - SỐ 2/2020 
PETROVIETNAM
Hình 5. Dị thường biên độ (cột khí) có liên quan tới khí hydrate tại vùng biển Otkhosk [13] 
Hình 6. Khí hydrate tại khu vực Kumanonada có nguồn gốc liên quan tới diapir sét 
và hoạt động núi lửa [16] 
sâu hoặc đồng tạo rift. Khi điều kiện bền vững (nhiệt độ - áp 
suất) của GHSZ bị phá vỡ (do mực nước biển hạ thấp trong Đệ 
Tứ, đáy biển nâng lên do hoạt động tân kiến tạo, magma) tạo 
cơ hội đẩy khí thoát lên phía trên gây xáo trộn các lớp trầm tích 
gắn kết yếu và thay đổi địa hình đáy biển [12, 16]. Khí thoát 
ra từ đáy biển làm lõm địa hình tạo nên dạng địa mạo như 
trên, có khi tạo nên dạng địa hình nhô lên (Hình 5). Vùng phát 
triển diapir sét, san hô và núi lửa hoạt động cũng gây ra các dị 
thường biên độ có liên quan tới khí hydrate (Hình 6). Ở nhiều 
nơi trên thế giới, khí hydrate tồn tại trong trầm tích 
nơi có diapir sét, núi lửa hoạt động [5, 12, 16]. 
2.3. Phản xạ đáy biển
Phản xạ của đáy biển có thể là một dấu hiệu tốt 
để dự báo sự có mặt của khí hydrate [5, 13, 14, 17]. 
Các điểm lộ khí hydrate đáy biển bao gồm gần 100% 
khí hydrate và thường được bao quanh bởi các trầm 
tích với vận tốc Vp cao hơn vận tốc nước biển, vì thế 
có hiện tượng hệ số phản xạ đáy biển tăng. 
3. Dự báo sự tồn tại khí hydrate từ tài liệu địa chấn 
trên khu vực nước sâu thềm lục địa Việt Nam
Nhiều nghiên cứu trên thế giới chỉ ra rằng, 
những nơi có điều kiện lý tưởng cho sự thành tạo khí 
hydrate là vùng trầm tích đáy biển sâu, nơi có nhiệt 
độ thấp và áp suất thủy tĩnh cao và gần các tích tụ khí 
thiên nhiên [2, 5, 17]. 
Theo kết quả phân tích do Viện Dầu khí Việt Nam 
thực hiện và đã công bố trên Tạp chí Dầu khí [7, 8], 
dựa trên các dấu hiệu DHI từ tài liệu địa chấn, dự báo 
có khả năng tồn tại khí hydrate ở khu vực nước sâu 
thuộc thềm lục địa Việt (Hình 7 và 8).
Khí hydrate có thể được phát hiện từ tài liệu 
địa chấn khi xác định được mặt phản xạ mô phỏng 
đáy biển và đới bình ổn. Trên một số lát cắt địa chấn 
thuộc khu vực nước sâu thềm lục địa Việt Nam, xuất 
hiện một ranh giới phản xạ mạnh, chạy song song và 
đảo cực với mặt phản xạ đáy biển với biên độ phản 
xạ cao, độ liên tục lớn. Với các đặc tính này có thể dự 
đoán, đây chính là mặt phản xạ mô phỏng đáy biển 
BSR. Ở khu vực nước biển có chiều sâu lớn trên 500m 
thuộc khu vực phía Đông bể Phú Khánh, mặt BSR 
xuất hiện khá liên tục và có thể liên kết được (Hình 
7b). Các hiệu ứng điểm sáng, điểm mờ có thể do sự 
thay đổi vận tốc truyền sóng trong các môi trường 
khác nhau là các dấu hiệu dự báo tồn tại hàm lượng 
khí hydrate cao gây các phản xạ mạnh hoặc phản 
xạ trắng mà quan sát thấy trên Hình 7b, 7c và 8. Mặt 
khác, hiện tượng dị thường biên độ có thể liên quan 
tới khí hydrate này nằm ở vị trí rất gần với khu vực có 
mỏ khí tự nhiên, như vậy kết quả dự báo này dường 
như rất trùng hợp với các nghiên cứu về khí hydrate 
mà thế giới đã công bố [2, 5, 6, 15, 18]. Đây là dấu 
hiệu dị thường biên độ được cho là liên quan tới sự 
tồn tại của khí hydrate ở khu vực nước sâu của bể 
Sông Hồng, Phú Khánh, Nam Côn Sơn và Tư Chính - 
Vũng Mây.
28 DẦU KHÍ - SỐ 2/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
Lời cảm ơn
Nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Lãnh đạo 
Tập đoàn Dầu khí Việt Nam và Viện Dầu khí Việt Nam đã tạo 
điều kiện và cho phép sử dụng tài liệu. Xin trân trọng cảm 
ơn Bộ Khoa học và Công nghệ cùng Ban chủ nhiệm đề tài 
“Nghiên cứu cấu trúc địa chất và các điều kiện hình thành khí 
hydrate ở vùng nước sâu thềm lục địa miền Trung và Đông 
Nam bộ Việt Nam” đã hỗ trợ nghiên cứu và viết bài.
Tài liệu tham khảo
1. Thomas H.Shipley, Mark H.Houston, Richard T.Buffler, 
F.Jeanne Shaub, Kenneth J.Mcmillen, John W.Ladd, J.Lamar 
Worzel. Seismic evidence for widespread possible gas hydrate 
horizons on continental slopes and rises. American Association 
Petroleum Geologists Bulletin. 1979; 63(12): p. 2204 - 2213.
2. M.B.Helgerud, J.Dvorkin, A.Nur, A.Sakai, T.Collett. 
Elastic-wave velocity in marine sediments with gas hydrates: 
Effective medium modeling. Geophysical Research. 1999; 
26(13): p. 2021 - 2024.
3. Anne M.Trehu, Guibiao Lin, Edward Maxwell, Chris 
Goldfinger. A seismic reflection profile across the cascadia 
subduction zone offshore central Oregon: New constraints 
on methane distribution and crustal structure. Journal of 
Geophysical Research Solid Earth. 1995; 100: p. 15101 - 
15116.
4. Kết luận
Phương pháp địa chấn là phương pháp sử dụng rộng 
rãi nhất để dự báo gián tiếp và định lượng khí hydrate 
trong trầm tích biển. Khí hydrate có thể được khoanh 
vùng phát hiện từ tài liệu địa chấn khi xác định được mặt 
phản xạ mô phỏng đáy BSR hoặc từ các dị thường biên 
độ (khoảng trắng, điểm sáng, điểm mờ, cột khí).
Theo kết quả phân tích tài liệu địa chấn trên khu vực 
nước sâu thềm lục địa Việt Nam, đã phát hiện, liên kết 
được mặt phản xạ mô phỏng đáy biển - BSR và xác định 
các dị thường biên độ địa chấn có khả năng liên quan 
tới khí hydrate phân bố ở khu vực Nam bể Phú Khánh, 
Đông Nam bể Nam Côn Sơn và Tư Chính - Vũng Mây.
Hình 7. Trích đoạn mặt cắt địa chấn dự báo có khả năng tồn tại khí hydrate trên khu vực nước sâu bể Sông Hồng và Phú Khánh [7] 
Hình 8. Trích đoạn mặt cắt địa chấn dự báo có khả năng tồn tại khí hydrate 
trên khu vực nước sâu bể Tư Chính - Vũng Mây [8] 
29DẦU KHÍ - SỐ 2/2020 
PETROVIETNAM
4. J.Korenaga, W.S.Holbrook, S.C.Singh, T.A.Minshull. 
Natural gas hydrates on the southeast U.S. margin: 
Constraints from full waveform and travel time inversions 
of wide-angle seismic data. Journal Geophysical Research. 
1997; 102: p. 15345 - 15365.
5. Michael D.Max. Natural gas hydrate in oceanic and 
permafrost environments. Kluwer Academic Publishers, 
Netherlands. 2003.
6. W.T.Wood, C.Ruppel. Seismic and thermal 
investigations of the Blake Ridge gas hydrate area. 
Proceedings of the Ocean Drilling Program Scientific 
Results. 2000; 164: p. 253 - 264.
7. Nguyễn Thu Huyền, Nguyễn Trung Hiếu, Tống Duy 
Cương, Nguyễn Mạnh Hùng, Nguyễn Danh Lam, Trịnh 
Xuân Cường. Sử dụng phương pháp phân tích AVO trong 
tìm kiếm thăm dò khí hydrate và khả năng áp dụng tại Việt 
Nam. Tạp chí Dầu khí. 2015; 4: trang 14 - 20.
8. Trịnh Xuân Cường, Nguyễn Mạnh Hùng, Nguyễn 
Hoàng Sơn, Tạ Quang Minh. Dấu hiệu và dự báo vùng có 
triển vọng khí hydrate ở Biển Đông Việt Nam. Tạp chí Dầu 
khí. 2016; 7: trang 23 - 32.
9. R.D.Hyndman, G.D.Spence. A seismic study of 
methane hydrate marine bottom-simulating reflectors. 
Journal Geophysical Research. 1992; 97: p. 6683 - 6698.
10. Timothy A.Minshull, Satish C.Singh, 
G.K.Westbrook. Seismic velocity structure at a gas hydrate 
reflector, offshore western Colombia, from full waveform 
inversion. Journal of Geophysical Research Atmospheres. 
1994; 99: p. 4715 - 4734.
11. Myung Woong Lee, D.R.Hutchinson, Warren 
F.Agena, W.P.Dillon, John J.Miller, B.A.Swift. Seismic 
character of gas hydrates on the southeastern U.S. 
continental margin. Marine Geophysical Research. 1994; 
16(3): p. 163 - 184.
12. Charles K.Paull, William J.Beulow, William Ussler III, 
Walter S. Borowski. Increased continental-margin slumping 
frequency during sea-level lowstands above gas hydrate-
bearing sediments. Geology. 1996; 24(2): p. 143 - 146.
13. G.D.Ginsburg, V.A.Soloviev. Submarine gas 
hydrate. 1998.
14. E.Dendy Sloan, Jr.Marcel Dekker. Clathrate 
hydrate of natural gases. Second edition. 1998.
15. W.F.Waite, et all. First measurements of P- and 
S-wave speed on pure methane gas hydrate. EOS. 1998; 79.
16. Takashi Uchida. Methane hydrate: A future energy 
resource? Special lecture in The Technology Research Center, 
Japan Oil, Gas and Metals National Corporation. 2006. 
17. I.S.Gramberg. Complex marine geology-
geophysical exploration of gas hydrate accumulations 
offshore Vietnam. 2011.
18. Charles K.Paull, Ryo Matsumoto. Proceedings 
of the ocean drilling program scientific results. Leg 164 
Overview. 2000; 164.
Summary
Seismic methods are the most widely used approach for detection and quantification of gas hydrate in marine sediments. It appears 
that bottom simulating reflector (BSR) distribution and gas hydrate stability zone (GHSZ) may be the best indicators for gas hydrate 
occurrence. However, BSRs are absent in many locations where gas hydrates are known to occur. In this case, the amplitude anomalies 
may be a good proxy of gas hydrate.
This paper presents several examples of gas hydrate discoveries in the world as well as gas hydrate prediction from seismic data in 
deepwater areas of Vietnam. From the results of Vietnamese seismic data analysis, it can be considered that there are many indicators 
related to the existence of gas hydrates in the deepwater areas of the continental shelf of Vietnam. 
Key words: Gas hydrate (GH), Bottom Simulating Reflector (BSR), Gas Hydrate Stability Zone (GHSZ), amplitude anomaly.
DIRECT INDICATORS FOR PREDICTING GAS HYDRATE OCCURRENCE BY 
SEISMIC DATA IN DEEPWATER AREAS OF VIETNAM’S CONTINENTAL SHELF
Nguyen Thu Huyen1, Trinh Xuan Cuong2, Nguyen Thanh Tung1, Nguyen Trung Hieu1, Tong Duy Cuong1 
Nguyen Hoang Son1, Vu Quang Huy1, Nguyen Manh Hung3, Tran Ngoc Minh1 
1Vietnam Petroleum Institute 
2Vietnam Oil and Gas Group
3PVEP Song Hong 
Email: huyennt@vpi.pvn.vn