tin tức - sự kiện

Nguyễn Quốc Dũng, Hoàng Văn Minh, Trần Thanh Nam, Bùi Khắc Hùng

Liên doanh Việt-Nga Vietsovpetro

Tóm tắt

Tính từ khi phát hiện và đưa vào khai thác vỉa dầu công nghiệp đầu tiên tại đối tượng Miocen dưới mỏ Bạch Hổ (26/06/1986) vào lúc 18 giờ 18 phút ngày 15/05/2024 Vietsovpetro đã khai thác được 250 triệu tấn dầu từ các mỏ Bạch Hổ, Rồng, Gấu Trắng, Thỏ Trắng, Nam Rồng-Đồi Mồi, Cá Tầm. Đây là một con số rất đáng tự hào thể hiện sự lao động hăng say, sự phấn đấu bền bỉ và sự lãnh đạo tài tình của tập thể lao động quốc tế Vietsovpetro. Để đạt được thành tích trên, công tác quản lý khai thác mỏ tại Liên doanh Vietsovpetro ngay từ thời kỳ đầu đã luôn được Ban lãnh đạo Vietsovpetro quan tâm và đặt lên hàng đầu. Đội ngũ chuyên gia, kỹ sư phụ trách công tác quản lý, khai thác mỏ luôn luôn đổi mới sáng tạo, tìm tòi các phương pháp quản lý, đánh giá mỏ phù hợp với các giai đoạn khai thác.

Trong khuôn khổ bài báo này, nhóm tác giả sẽ điểm lại những cột mốc lịch sử chính trong hành trình khai thác 250 triệu tấn dầu của Liên doanh Vietsovpetro, từ đó nêu bật một số thành tựu trong công tác quản lý quỹ giếng, khai thác mỏ, đồng thời chỉ ra những thách thức trong giai đoạn hiện nay và cuối cùng là một số giải pháp và định hướng phát triển chính trong tương lai.

Giới thiệu

Ngày 19 tháng 6 năm 1981, Xí nghiệp Liên doanh Việt - Xô (gọi tắt là Vietsovpetro) được thành lập với nhiệm vụ tiến hành thăm dò địa chất và khai thác dầu khí tại thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Trải qua quá trình hình thành và phát triển, Vietsovpetro đã khẳng định vị thế là đơn vị dẫn đầu trong công tác tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí, đóng góp to lớn vào tăng trưởng kinh tế, an ninh năng lượng quốc gia, góp phần củng cố mối quan hệ hữu nghị truyền thống và đối tác chiến lược toàn diện giữa Việt Nam và Liên Bang Nga.

1. Một số cột mốc lịch sử trong hành trình khai thác 250 triệu tấn dầu của Liên doanh Vietsovpetro

Trong hành trình khai thác 250 triệu tấn dầu, Liên doanh Vietsovpetro đã trải qua không ít những thăng trầm, theo dòng thời gian có những cột mốc lịch sử mang ý nghĩa to lớn không chỉ đối với ngành dầu khí Việt Nam mà còn được ghi nhận trong các văn liệu dầu khí của thế giới. Có thể điểm qua một số cột mốc chính như sau (Bảng 1):

Bảng 1 :  Các mốc sự kiện chính trong quá trình khai thác dầu của Vietsovpetro

Hiện tại, Liên doanh Vietsovpetro đang quản lý và vận hành trên 07 mỏ dầu khí với quỹ giếng trên 402 giếng khai thác và 80 giếng bơm ép. Số công trình hiện tại bao gồm: 37 giàn nhẹ, đầu giếng (BK/RC), 13 giàn cố định (MSP/RP), 2 giàn công nghệ trung tâm xử lý dầu (CTK3, CTP 2), 2 giàn bơm ép nước duy trì áp suất vỉa (PPD 30000, PPD 40000), 3 giàn nén khí (CCP, MKC, DGCP). Có thể nhận thấy, sản lượng khai thác gia tăng nhanh qua các năm và đạt đỉnh vào năm 2002 (13,5 triệu tấn/188 giếng) nhờ đưa vào khai thác các giếng có lưu lượng lớn của đối tượng Móng mỏ Bạch Hổ. Sau thời gian này, sản lượng khai thác bắt đầu suy giảm dần do áp suất vỉa suy giảm, suy giảm sản lượng ở các giếng chủ lực của đối tượng Móng và độ ngập nước gia tăng ở hầu hết các đối tượng khai thác. Quỹ giếng hiện tại bao gồm 402 giếng khai thác, 80 giếng bơm ép, lưu lượng khai thác trung bình trên 01 giếng là 19 t/ngày, độ ngập nước 61%. Ngày 16/05/2024 Vietsovpetro đã khai thác được tấn dầu thứ 250 triệu, trong đó sản lượng khai thác từ đối tượng Móng Bạch Hổ chiếm 75%, Miocen dưới Bạch Hổ 7%, Oligocen dưới Bạch Hổ 6%, Móng mỏ Rồng 6%, các đối tượng khác và các mỏ còn lại chỉ chiếm 6% tổng sản lượng. Hàng năm sản lượng khai thác từ Móng mỏ Bạch Hổ chiếm khoảng 38%, cho thấy đối tượng Móng Bạch Hổ vẫn là đối tượng khai thác chủ lực, đóng vai trò cực kỳ quan trọng, do vậy cần thường xuyên nghiên cứu đưa ra các giải pháp, chế độ khai thác tối ưu cho đối tượng này. Về phương pháp khai thác, hiện tại sản lượng khai thác bằng phương pháp gaslift chiếm 76%, khai thác tự phun 23% và bơm điện ly tâm ngầm chỉ chiếm 1%.  Hình 1 trình bày các cột mốc sản lượng chính của Vietsovpetro tính đến thời điểm hiện tại.

Hình 1. Các cột mốc sản lượng khai thác dầu của Liên doanh Vietsovpetro

 2.  Một số thành tựu trong công tác quản lý khai thác mỏ

Trong hành trình khai thác 250 triệu tấn dầu của Vietsovpetro, công tác quản lý mỏ đóng vai trò vô cùng quan trọng và là yếu tố then chốt. Công tác quản lý mỏ và tối ưu quỹ giếng được chia theo các giai đoạn khai thác trên cơ sở đặc trưng hiện trạng năng lượng vỉa, mức độ hoàn thiện hệ thống khai thác/bơm ép và mức độ suy giảm sản lượng như sau:

2.1.           Giai đoạn khai thác thử nghiệm (1986-1988)

Ngày 26/06/1986 Vietsovpetro bắt đầu đưa vào khai thác công nghiệp giếng đầu tiên trong trầm tích Miocen dưới mỏ Bạch Hổ (GK 01/MSP-1) với lưu lượng trung bình 28 t/ng.đ. Tiếp đó vào tháng 05/1987, Vietsovpetro đã phát hiện và đưa vào khai thác công nghiệp đối tượng Oligocen dưới mỏ Bạch Hổ tại giếng 14/MSP-3 với lưu lượng trung bình 240 t/ngày. Tổng quỹ giếng hoạt động trong giai đoạn này là 34 giếng: 30 giếng khai thác và 04 giếng bơm ép. Đối tượng khai thác: Miocen dưới và Oligocen dưới. Lưu lượng dầu trung bình 114-127 t/ngày, ĐNN: 3%. Tổng sản lượng khai thác dầu trong giai đoạn này đạt 1007 nghìn tấn. Như vậy, giai đoạn khai thác thử nghiệm đặc trưng bởi quỹ giếng ít, các giếng đa phần làm việc tự phun, khai thác trong đối tượng trầm tích với sản lượng thấp và suy giảm nhanh. Trong giai đoạn này cũng đã bắt đầu nghiên cứu thử nghiệm đưa giếng 22/MSP-1 vào bơm ép duy trì áp suất vỉa (07/1987) cho trầm tích Miocen dưới với độ tiếp nhận ban đầu 440 m³/ngày. Công tác quản lý mỏ giai đoạn này tập trung chủ yếu vào xây dựng quy trình quản lý mỏ. Do quỹ giếng ít, lưu lượng giếng được đo liên tục, công tác khảo sát thủy động học cũng được thực hiện thường xuyên với tần suất 2-3 lần/giếng/năm.

2.2.           Giai đoạn gia tăng sản lượng và đạt đỉnh (1988-2002)

Việc tìm ra và đưa vào khai thác thân dầu phi truyền thống Móng nứt nẻ tại giếng 1/MSP-1 mỏ Bạch Hổ với trữ lượng cực lớn (500 triệu tấn) vào ngày 06/09/1988 có ý nghĩa rất quan trọng, mở ra một chương mới trong lịch sử tìm kiếm, thăm dò, khai thác của Vietsovpetro nói riêng và của ngành dầu khí Việt Nam nói chung. Điều này cũng đặt ra thách thức rất lớn cho đội ngũ quản lý, vận hành, khai thác mỏ của Vietsovpetro do thân dầu Móng là thân dầu có cấu trúc địa chất rất phức tạp, chưa từng có tiền lệ trong lịch sử dầu khí thế giới, tài liệu nghiên cứu, vận hành khai thác tại thời điểm đó còn rất hạn chế. Tuy nhiên, bằng bản lĩnh, trí tuệ và khát vọng mang vàng đen về cho Tổ quốc, tập thể lao động quốc tế Vietsovpetro đã miệt mài hăng say lao động, mô phỏng thành công ý tưởng mô hình thân dầu đá Móng và thiết kế sơ bộ mạng lưới, hệ thống khai thác trong các Sơ đồ công nghệ phát triển mỏ Bạch Hổ (Hình 2). 

Hình 2. Mô hình ý tưởng hệ thống khai thác thân dầu đá Móng 

Quyết định thử nghiệm đưa vào bơm ép theo đới năm 1993 cho thân dầu Móng là một quyết định lịch sử cho thấy tầm nhìn và trí tuệ của lãnh đạo và đội ngũ phụ trách công nghệ mỏ Vietsovpetro. Thực tế khai thác sau này đã chứng minh việc bơm ép theo đới từ bên dưới (độ sâu dưới 3500m) giúp duy trì áp suất vỉa, ngăn chặn đà suy giảm sản lượng, đồng thời tạo mặt ranh giới dầu nước nhân tạo đẩy dầu từ phía dưới lên, đem lại hiệu quả cao trong khai thác, rất phù hợp với thân dầu dạng khối nứt nẻ. Quỹ giếng trong giai đoạn này tăng nhanh. Năm 2002, Vietsovpetro đạt đỉnh khai thác dầu với sản lượng 13,5 triệu tấn. Quỹ giếng bao gồm 142 giếng khai thác, 45 giếng bơm ép, lưu lượng khai thác trung bình trên 1 giếng 260 tấn/ngày với độ ngập nước: 7%. Tới năm 2002 quỹ giếng gaslift đã chiếm tới 50% số lượng, nhưng chỉ chiếm 5% sản lượng, còn lại là sản lượng từ quỹ giếng tự phun, các giếng hoạt động tương đối ổn định nên công tác quản lý vận hành còn tương đối đơn giản. Công cụ kiểm soát giếng vẫn thực hiện theo hình thức ghi chép là chủ yếu, chưa có hệ thống lưu trữ tổng hợp trên các nền tảng web/các ứng dụng chuyên ngành, chỉ lưu trữ dưới dạng file excel riêng lẻ. Từ năm 1999 bắt đầu đưa các thông số làm việc của quỹ giếng lên hệ thống web-svodka giúp cho việc quản lý, theo dõi giếng được hiệu quả và kịp thời. Do quỹ giếng tăng nhanh, cách tiếp cận trong việc lập lịch đo, tần suất khảo sát thủy động, kiểm soát số đo lưu lượng giếng cũng được thay đổi một cách linh hoạt. Lịch khảo sát giếng được phê duyệt hàng năm, ưu tiên khảo sát các giếng mới, các giếng trong kế hoạch sửa giếng và các giếng “tựa" để kiểm soát động thái vỉa, đảm bảo thu thập thông tin phân tích tối đa trên cơ sở nguồn nhân lực hiện có.

2.3.           Giai đoạn sản lượng suy giảm nhanh (2002-2012)

Sau khi sản lượng khai thác hàng năm đạt đỉnh vào năm 2002 (13,4 triệu tấn) nhờ đưa vào khai thác các giếng lưu lượng cao của thân dầu đá Móng mỏ Bạch Hổ, sản lượng bắt đầu suy giảm nhanh do gia tăng độ ngập nước và suy giảm áp suất vỉa. Mặc dù quỹ giếng trong giai đoạn này tiếp tục được gia tăng, tuy nhiên các giếng chủ lực của đối tượng Móng mỏ Bạch Hổ bắt đầu suy giảm do gia tăng độ ngập nước, các giếng khai thác trong các đối tượng trầm tích (LO, UO, LM) thường có lưu lượng không cao và nhanh chóng ngập nước. Đến năm 2012 quỹ giếng hoạt động bao gồm 307 giếng, trong đó có 255 giếng khai thác và 52 giếng bơm ép, khai thác trên các đối tượng Móng và trầm tích mỏ Bạch Hổ, Rồng, NR-ĐM. Lưu lượng dầu trung bình trên 1 giếng đạt 66 t/ngày, độ ngập nước trung bình 38%, tăng 31% so với thời điểm năm 2002. Sản lượng khai thác năm 2012 đạt 5,7 triệu tấn, giảm 57,5% so với sản lượng đỉnh năm 2002. Công tác quản lý mỏ tập trung vào theo dõi động thái ngập nước của Móng Bạch Hổ, chia Móng thành các khối để kiểm soát và điểu chỉnh bơm ép, khai thác, bắt đầu nghiên cứu phương pháp bơm ép chu kỳ, tuy nhiên vẫn duy trì hệ số bù cao 120%. Trong giai đoạn này, khai thác Móng được chia làm 3 đới: đới khai thác (trên 3600 m TVDss), đới chuyển tiếp (3600-4000 m TVDss) và đới bơm ép (dưới 4000 m TVDss). Bên cạnh đối tượng Móng, bước đầu cũng đã chuyển lên khai thác các đối tượng trầm tích trên Móng để bù sản lượng suy giảm. Trong giai đoạn này hệ thống bơm ép được điều chỉnh đảm bảo duy trì áp suất vỉa lớn hơn áp suất bão hòa khoảng 10 at, tránh hình thành mũ khí thứ sinh. Đến năm 2012 quỹ giếng gaslift đã gia tăng chiếm 92% số lượng và sản lượng tăng lên chiếm 50%. Công tác quản lý quỹ giếng được đẩy mạnh nhằm tối ưu hóa và khắc phục sự cố đối với quỹ giếng gaslift. Các bài toán về tối ưu hao hụt do khảo sát giếng cũng đặc biệt được quan tâm, số đo giếng kiểm soát lưu lượng được thực hiện với các giếng chủ lực là 2 lần/tuần và 1 lần/1 tuần với các giếng lưu lượng thấp.

2.4.           Giai đoạn sản lượng suy giảm chậm lại (2012-2018)

Xu hướng chính trong giai đoạn này là chuyển dịch khai thác đối với các giếng có độ ngập nước cao từ tầng Móng lên các đối tượng trầm tích phía trên (LO, UO, HM) để bù đắp sản lượng ngăn chặn đà suy giảm. Đến năm 2019 quỹ giếng khai thác của toàn Vietsovpetro là 331 giếng, quỹ giếng bơm ép 67 giếng với lưu lượng dầu trung bình 29 t/ngày và độ ngập nước 59%. Sản lượng năm 2019 đạt 3,7 triệu tấn. Trong giai đoạn này, hệ số bù bơm ép ở Móng trung tâm vẫn duy trì ở mức cao (trên 90%), cùng với việc tăng cường khai thác một số giếng khu vực trung tâm đã làm gia tăng độ ngập nước ở các giếng chủ lực. Ranh giới dầu nước giai đoạn này đã dâng lên đến gần nóc Móng (RGDN – 3085m TVDss @GK-1@09/2017). Nhận thấy tình hình nguy cấp, ảnh hưởng sống còn tới trạng thái khai thác mỏ, Ban lãnh đạo Vietsovpetro cùng đội ngũ chuyên gia kỹ sư phụ trách công nghệ mỏ đã ngày đêm trăn trở, nghiên cứu phương án phân bố lại hệ thống bơm ép, giảm bơm vùng trung tâm, chuyển sang vùng rìa, tối ưu lại chế độ khai thác ở các giếng chủ lực, đồng thời giảm hệ số bù về mức 70%, cho phép suy giảm áp suất vỉa xấp xỉ và tiệm cận áp suất bão hòa nhằm mục đích giảm mức độ gia tăng độ ngập nước, cho phép các bọt khí tách ra, tạo điều kiện thuận lợi để dầu từ các vi nứt nẻ (thấm chứa kém) di chuyển vào các nứt nẻ lớn và tham gia vào quá trình khai thác. Việc điều chỉnh bước đầu đem lại kết quả tích cực. Một số giếng sau khi điều chỉnh giảm khai thác độ ngập nước suy giảm từ 50-70% về 0% như giếng 401/MSP-1; 488/BK-3; 7009/BK-7…Độ ngập nước được kiểm soát tốt, lưu lượng chất lưu khai thác ổn định, chưa phát hiện sự hình thành mũ khí thứ sinh tại nóc Móng, nhịp độ suy giảm ổn định ở mức 15%/ năm (năm 2017: 35%). Hình 3 thể hiện động thái các chỉ số khai thác chính trước và sau khi điều chỉnh hệ thống bơm ép khu vực Móng trung tâm.

Hình 3. Động thái các chỉ số khai thác trước và sau khi điều chỉnh bơm ép khu vực Móng trung tâm mỏ Bạch Hổ

Công tác quản lý mỏ trong giai đoạn này được thực hiện trên cơ sở chia nhỏ các đối tượng trầm tích theo khu vực có tính chất địa chất, hệ thống khai thác tương đồng. Triển khai phân tích suy giảm quỹ giếng khai thác theo các tiêu chí về điều kiện vỉa, thiết bị lòng giếng, hệ thống công nghệ trên các cụm giếng với mục tiêu đưa ra giải pháp tối ưu nhất. Để đẩy mạnh công tác tối ưu quỹ giếng, năm 2017 Vietsovpetro đã thành lập nhóm tối ưu hóa gaslift, ban hành các tài liệu hướng dẫn để phối hợp thực hiện, đưa ra các giải pháp liên quan đến gaslift và đánh giá kết quả thực hiện.

2.5.           Giai đoạn chặn đà suy giảm sản lượng (2018-nay)

Trong giai đoạn này hệ thống khai thác/bơm ép đã tương đối hoàn chỉnh. Các mỏ dầu lớn như Bạch Hổ, Rồng đều đã bước sang giai đoạn cuối của quá trình khai thác với đặc trưng ngập nước cao và áp suất vỉa thấp. Năm 2023 quỹ giếng của Vietsovpetro đạt 402 giếng khai thác, 80 giếng bơm ép, với lưu lượng trung bình 19 tấn/ngày/1 giếng và độ ngập nước trung bình 61%. Sản lượng năm 2023 đạt 3 triệu tấn. Nhằm duy trì ổn định sản lượng ở mức hiện tại, Vietsovpetro đã tích cực đẩy mạnh các dự án nâng cao hệ số thu hồi dầu, mở rộng vùng hoạt động tìm kiếm thăm dò ở các lô mới, đẩy nhanh đưa vào khai thác các mỏ nhỏ, cận biên, tối ưu hệ thống khai thác hiện tại,  đưa ra các giải pháp địa chất kỹ thuật khoan đan dày vào các đối tượng còn tiềm năng, đồng thời nghiên cứu hoàn thiện hệ thống công ghệ, thu gom, vận chuyển và ứng dụng công nghệ mới trong sản xuất. Công tác quản lý mỏ và quỹ giếng đặt ra những yêu cầu mới do quỹ giếng lớn và điều kiện khai thác ngày càng phức tạp (lắng đọng muối, ASPO, phun trào cát…). Tháng 03/2023 Vietsovpetro ban hành bản cập nhật hướng dẫn tối ưu hóa quỹ giếng gaslift, trong đó bổ sung thêm đo P/T dọc thân giếng như một giải pháp bắt buộc thực hiện nhằm phát hiện sớm những bất thường của thiết bị lòng giếng. Theo yêu cầu của Ban lãnh đạo Vietsovpetro đội ngũ phụ trách công nghệ mỏ hiện nay đang nghiên cứu tìm kiếm các giải pháp dự báo sớm nhất các bất thường của hệ thống công nghệ, thông số làm việc của giếng trên dữ liệu real-time, xây dựng quy trình làm việc dự kiến khi tích hợp các phần mềm dự báo (abnormal detection và Prodops). Quy trình quản lý mỏ và quỹ giếng hiện tại của Vietsovpetro được thể hiện trong Hình 4.

Nhìn lại hành trình khai thác 250 triệu tấn, dù trải qua không ít thăng trầm, tuy nhiên dưới sự chỉ đạo tài tình sáng suốt của Ban lãnh đạo Vietsovpetro, tập thể lao động quốc tế Vietsovpetro đã kết tinh trí tuệ hoàn thành tốt mọi nhiệm vụ được giao, xứng đáng với niềm tin là anh cả đỏ trong ngành dầu khí Việt Nam. Đứng trước nhiều thách thức, khó khăn trong giai đoạn khai thác hiện tại, khi sản lượng suy giảm do áp suất vỉa suy giảm và độ ngập nước gia tăng, công tác quản lý mỏ và kiểm soát quỹ giếng tại Vietsovpetro cần phải liên tục đổi mới tư duy, ngày một hoàn thiện trong việc lập kế hoạch, tổ chức, thực hiện công việc, ban hành các hướng dẫn, quy trình, tìm kiếm các giải pháp dự báo sớm, bất thường của hệ thống công nghệ, thông số làm việc của giếng nhằm kịp thời đáp ứng các yêu cầu thay đổi theo từng giai đoạn khai thác mỏ, đảm bảo khai thác nguồn tài nguyên hiệu quả, bền vững và lâu dài. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới không sử dụng giàn khoan trong công tác can thiệp giếng nhằm tiết giảm chi phí, nghiên cứu triển khai đồng bộ các giải pháp chống lại các phức tạp trong quá trình khai thác (ASPO, paraffin, lắng đọng muối, trào cát…), đẩy mạnh chuyển đổi số, nâng cấp hệ thống công nghệ, nghiên cứu chuyển dịch phát triển năng lượng điện gió ngoài khơi trên cơ sở hạ tầng sẵn có của Vietsovpetro cần tiếp tục được quan tâm, đẩy mạnh như một định hướng chiến lược đưa Vietsovpetro ngày càng phát triển và vươn xa trong tương lai.

Tài liệu tham khảo:

[1] Liên doanh Vietsovpetro, “Sơ đồ công nghệ phát triển mỏ Bạch Hổ, Rồng qua các thời kỳ"

[2] Liên doanh Vietsovpetro, “Báo cáo khoa học phân tích trạng thái khai thác các mỏ Lô 09-1 hàng năm (NIR II.1)"

[3] Từ Thành Nghĩa, Lê Việt Hải, Phạm Xuân Sơn, “Thiết kế khai thác các mỏ dầu khí biển Vietsovpetro", Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 2018

[4] Đào Nguyên Hưng, Phạm Cao Thành, Trần Thanh Nam, “Quản lý và kiểm soát quá trình khai thác thân dầu trong đá Móng mỏ Bạch Hổ"

[5] Phùng Đình Thực, “Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp công nghệ và kỹ thuật nâng cao hệ số thu hồi dầu giai đoạn cuối đối tượng Móng Bạch Hổ"