Vietsovpetro: Áp dụng EOR để t ận thu tài nguyên dầu khí trong lòng đất

EOR nhìn từ thế giới

EOR là giai đoạn thu hồi dầu thứ ba của vòng đời mỏ sử dụng các kỹ thuật/phương pháp làm thay đổi các tính chất hóa lý của thành hệ và chất lưu trong vỉa theo hướng thuận lợi cho việc thu hồi lượng dầu còn sót lại mà các giai đoạn sơ cấp và thứ cấp không thể thu hồi được.

Cơ chế chính của các giải pháp EOR là tăng tính linh động của dầu (giảm lực tương tác của dầu với đất đá, giảm độ nhớt, giảm tỷ trọng...) theo đó tăng hệ số đẩy và hệ số quét của của các hỗn hợp bơm vào vỉa đẩy dầu về hướng các giếng khai thác. Bên cạnh khái niệm EOR còn có khái niệm về tăng cường khai thác (IOR) bao trùm phạm vi rộng hơn bao gồm cả EOR và các hoạt động khác như tăng cường quản lý mỏ, khoan ngang/đan dày...

Các tác nhân được sử dụng trong EOR bao gồm: nước, nhiệt, khí và hóa chất. Khi kết hợp các tác nhân này với nhau sẽ tạo ra tổ hợp các phương pháp EOR. Gần đây, phương pháp bơm ép nước theo chu kỳ và phương pháp khai thác mỏ ở giai đoạn cuối có giá trị áp suất vỉa thấp hơn áp suất bão hòa cũng được coi là các phương pháp EOR rất triển vọng cho các mỏ có đặc trưng địa chất mỏ đặc thù.

Thống kê của cơ quan năng lượng quốc tế (IEA) cho thấy, các công ty khai thác dầu khí trên thế giới đang đẩy mạnh hoạt động EOR với số lượng các dự án và sản lượng khai thác nhờ áp dụng EOR không ngừng tăng trong những thập kỷ gần đây. Vào năm 2000, số dự án EOR là 230 dự án và tăng lên 375 dự án vào năm 2017, sản lượng khai thác bổ sung từ giải pháp này đạt khoảng 2 triệu thùng dầu/ngày vào năm 2015 (khoảng 2% sản lượng dầu trên toàn thế giới) và dự báo sẽ tiếp tục tăng lên 4,5 triệu thùng dầu/ngày vào năm 2040 (chiếm khoảng 4% sản lượng dầu trên toàn thế giới).

Trước đây, các dự án EOR trên thế giới chủ yếu tập trung ở các quốc gia thuộc khu vực Bắc Mỹ, tuy nhiên những năm gần đây đã mở rộng sang nhiều quốc gia khác như Na Uy, Anh, Pháp, Nga, Trung Quốc, Malaysia, Indonesia, Các Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait, Ả Rập Saudi, Ấn Độ, Oman, Colombia, Ecuado,... Đa số các dự án EOR được áp dụng cho các mỏ trên đất liền do điều kiện thuận lợi và chi phí thấp hơn nhiều so với các mỏ ngoài khơi. Theo báo cáo thống kê cho thấy, số lượng dự án EOR của các mỏ ngoài khơi tương đối hạn chế, cho đến thời điểm hiện tại chỉ có khoảng 15 dự án đang được triển khai.

600 triệu tấn dầu còn nằm lại trong các mỏ - Tiền đề EOR của Vietsovpetro

Các mỏ dầu của Vietsovpetro thuộc bồn trũng Cửu Long bao gồm mỏ Bạch Hổ, Rồng, Nam Rồng - Đồi Mồi, Gấu Trắng, Thỏ Trắng và Cá Tầm, trong đó mỏ Bạch Hổ và Rồng là hai mỏ đóng góp vai trò chủ đạo về trữ lượng và sản lượng. Các thân dầu nằm trong đá chứa trầm tích tuổi Miocen, Oligocen và cả trong đá móng nứt nẻ. Nhiệt độ của các mỏ thay đổi trong khoảng 70-1500 độ C, áp suất vỉa ban đầu của các mỏ thay đổi trong khoảng từ 150-450 atm (tuy nhiên đối tượng Oligocen trên có dị thường áp suất cao với giá trị từ 500-600 atm), các thân dầu nằm ở các độ sâu khác nhau dao động từ 2.600m đến sâu nhất khoảng 5.000 m, dầu vỉa thuộc loại dầu nhẹ với tỷ trọng khoảng 30-40 API.

Tổng tài nguyên dầu của các mỏ đang khai thác vào khoảng 900 triệu tấn, trong đó tài nguyên của thân dầu móng mỏ Bạch Hổ khoảng 500 triệu tấn.

Hiện tại, hầu hết các mỏ đã trải qua thời gian khai thác tương đối dài và đã bước vào giai đoạn khai thác cuối (mỏ Bạch Hổ và Rồng được lần lượt đưa vào khai thác vào các năm 1986, 1994). Tính đến thời điểm 01/01/2024, tại mỏ Bạch Hổ có 260 giếng khai thác và 47 giếng bơm ép đang hoạt động, tại mỏ Rồng là 88 giếng khai thác và 21 giếng bơm ép. Các giếng khoan được khoan từ các giàn cố định (MSP) và các giàn nhẹ (BK). Việc khai thác các mỏ được hỗ trợ bởi bơm ép nước để duy trì áp suất vỉa và tăng hệ số thu hồi dầu, đây là một giải pháp được đánh giá là có hiệu quả cao đối với giai đoạn khai thác thứ cấp ở các mỏ.

Tính đến năm 2024, tổng sản lượng khai thác cộng dồn đạt 250 triệu tấn dầu, hầu hết các mỏ đã bước vào giai đoạn khai thác cuối với sản lượng dầu giảm mạnh, độ ngập nước tăng nhanh.

Kết quả so sánh trữ lượng thu hồi cộng dồn với tổng tài nguyên dầu khí của các mỏ cho thấy hiện tại có một lượng dầu rất lớn còn nằm lại trong các mỏ (vào khoảng 600 triệu tấn, trong đó, riêng trong móng mỏ Bạch Hổ là khoảng 300 triệu tấn). Đây chính là tiền đề hết sức thuận lợi cho việc áp dụng các phương pháp EOR tại Vietsovpetro.

EOR - Cơ hội và thách thức của Vietsovpetro

Hoạt động EOR đã được quan tâm từ rất sớm tại Vietsovpetro (dự án EOR đầu tiên được thực hiện năm 2006), tuy nhiên do các nguyên nhân khách quan và chủ quan, hoạt động EOR mới chỉ được chú trọng đẩy mạnh trong một số năm gần đây.

Vietsovpetro cho biết, giai đoạn trước năm 2018, các nghiên cứu EOR chủ yếu được kết hợp giữa Vietsovpetro với các cơ quan nghiên cứu trong nước như Viện Dầu khí Việt Nam (VPI), Công ty Dung dịch khoan và Hóa phẩm Dầu khí (DMC), Viện Hạt nhân Đà Lạt (HNĐL), Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng TP Hồ Chí Minh (KHVLUD, HCM). Trong giai đoạn này, việc sàng lọc lựa chọn các phương pháp EOR triển vọng cho các đối tượng khai thác còn nặng về lý thuyết. Các dự án EOR chủ yếu mới dừng ở mức nghiên cứu thí nghiệm và mô phỏng trên mô hình vỉa, có ít các thử nghiệm công nghiệp (pilot) trên mỏ và chỉ tập trung cho đối tượng Mioxen dưới mỏ Bạch Hổ.

Giai đoạn từ năm 2018 đến nay, công tác EOR đã được đẩy mạnh và được xem là một trong ba nhiệm vụ trọng tâm của Vietsovpetro song hành với việc bảo đảm khai thác mỏ an toàn, hiệu quả và việc đẩy mạnh công tác tìm kiếm - thăm dò nhằm tìm kiếm các mỏ mới. Các nghiên cứu EOR đã được kết hợp giữa Vietsovpetro với các cơ quan nghiên cứu trong nước và các cơ quan nghiên cứu có uy tín trên thế giới như Rhodia Operation (Pháp), NMIMT-ESS (Mỹ), VNIINHEFT (Nga),...

Trong giai đoạn này, Vietsovpetro đã sử dụng các phần mềm chuyên dụng trợ giúp và có tham chiếu/đối sánh với cơ sở dữ liệu về các dự án EOR đã thành công trên thế giới để sàng lọc lựa chọn các phương pháp EOR triển vọng riêng cho từng đối tượng khai thác. Nhìn chung, các nghiên cứu đang được triển khai đồng bộ, đồng thời cho nhiều đối tượng như cho Mioxen dưới, Oligoxen dưới và móng mỏ Bạch Hổ, có kế hoạch triển khai pilot ngay sau khi các nghiên cứu thí nghiệm và mô phỏng trên mô hình vỉa có kết quả khả quan.

Vietsovpetro có nhiều cơ hội cũng như thuận lợi đối với công tác EOR. Đó là sự quyết tâm cao, sự chỉ đạo quyết liệt của nhiều cơ quan chủ quản và được xem là một trong những nhiệm vụ trọng tâm về chiến lược phát triển của Vietsovpetro. Vietsovpetro có tập thể lao động giàu trình độ, kinh nghiệm về khai thác mỏ và khả năng tiếp cận nhanh các bài học kinh nghiệm, các tiến bộ khoa học - kỹ thuật - công nghệ mới trên thế giới về khai thác mỏ nói chung và EOR nói riêng. Trữ lượng dầu còn nằm lại trong lòng đất sau khi kết thúc khai thác các mỏ bằng bơm ép nước là rất lớn, dự kiến khoảng 600 triệu tấn... Đặc biệt, Vietsovpetro có sẵn cơ sở hạ tầng kỹ thuật trên mỏ và có thể tận dụng phục vụ cho việc áp dụng các phương pháp EOR...

Tuy nhiên, bên cạnh những thuận lợi còn có nhiều thách thức đặt ra cho hoạt động EOR của Vietsovpetro. Đầu tiên đó là về vấn đề chi phí đầu tư cho hoạt động EOR luôn đòi hỏi rất lớn, nhưng do hạn chế về chi phí sản xuất (35 ÷ 45% doanh thu bán dầu) nên Vietsovpetro chưa có được những đầu tư tương xứng. Kế đến, chi phí tăng thêm của mỗi thùng dầu từ giải pháp EOR là tương đối cao, trong khi với cơ chế hiện tại (thuế tài nguyên, thuế thu nhập doanh nghiệp,...) thì các dự án EOR không mang lại hiệu quả kinh tế cho nhà đầu tư. Từ đó, không thu hút được đầu tư vào dự án EOR đối với đối tác trong Vietsovpetro...

Ngoài ra, các mỏ nằm ở xa bờ trên biển với độ sâu lớn, nhiệt độ cao và áp suất cao gây khó khăn và tốn kém khi nghiên cứu, triển khai EOR; việc nghiên cứu EOR cho đối tượng móng mỏ Bạch Hổ (thân dầu trong đá chứa phi truyền thống) là rất khó khăn do chưa có tiền lệ ở trong nước cũng như trên thế giới. Hơn nữa, việc cơ sở hạ tầng kỹ thuật trên mỏ đã bị xuống cấp do đã trải qua thời gian dài khai thác nên thường xuyên phải duy tu, sửa chữa làm gián đoạn khai thác dầu và tăng chi phí...

Trước những khó khăn đó, để triển khai thành công các dự án EOR, Vietsovpetro cho biết sẽ tiến hành thực hiện đồng bộ nhiều giải pháp. Đó là việc sắp xếp nguồn tài chính cho các dự án EOR; đẩy mạnh hơn nữa công tác nghiên cứu và áp dụng các phương pháp EOR vì tuổi thọ của các công trình biển không còn dài; có chiến lược nâng cấp và cải hoán cơ sở hạ tầng kỹ thuật trên mỏ cho phù hợp với yêu cầu của hoạt động EOR; lựa chọn các giải pháp EOR phù hợp với từng đối tượng khai thác cụ thể; tập trung nhân lực, vật lực để nghiên cứu áp dụng EOR cho đối tượng móng mỏ Bạch Hổ vì triển vọng khai thác bổ sung thêm dầu từ đối tượng này là rất lớn (dự kiến nếu hệ số thu hồi dầu tăng 3-5% thì lượng dầu khai thác bổ sung thêm là 15-25 triệu tấn).

Bên cạnh những nỗ lực của các nhà đầu tư thì Vietsovpetro cũng kiến nghị Nhà nước cần xây dựng hành lang pháp lý rõ ràng và có cơ chế khuyến khích/ưu đãi phù hợp đối với các dự án EOR.

Có thể thấy, việc đẩy mạnh hoạt động EOR của Vietsovpetro là một chủ trương hoàn toàn hợp lý về mặt khoa học, có tính khả thi và tính kinh tế rất cao nhờ tiềm năng dầu còn lại là rất lớn đang còn nằm trong các mỏ đang khai thác ở giai đoạn cuối. Và việc áp dụng thành công các dự án EOR sẽ giúp Vietsovpetro tận thu nguồn tài nguyên dầu khí trong lòng đất, hứa hẹn sẽ mang lại những lợi ích kinh tế - xã hội to lớn và là các bài học kinh nghiệm quan trọng cho việc định hướng và thúc đẩy các hoạt động EOR trong toàn Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petrovietnam).