Hành trình khai thác hơn nửa tỷ m3 khí của mỏ Thiên Ưng

Dự án phát triển mỏ Thiên Ưng lô 04-3 là một dự án đặc biệt với nhiều gian nan và thăng trầm. Dự án đã thể hiện sự quyết tâm, nỗ lực không mệt mỏi của Petrovietnam trong hành trình vươn ra khu vực nước sâu xa bờ. Thành công của dự án không những góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành Dầu khí Việt Nam, đảm bảo an ninh năng lượng, khẳng định chủ quyền biển đảo Quốc gia mà còn đánh dấu sự trưởng thành vượt bậc của Vietsovpetro trong quá trình xây dựng và vận hành một mỏ khí có các điều kiện địa lý, địa chất, khoan và khai thác phức tạp hơn nhiều lần so với các mỏ dầu truyền thống tại Lô 09-1.

Mỏ Thiên Ưng thuộc Lô 04-3, bồn trũng Nam Côn Sơn, nằm ở phía Đông Nam mỏ Bạch Hổ, nơi có độ sâu 120 mét nước, cách bờ 270 kilomet. Trên diện tích lô này, công tác nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò đã bắt đầu từ thập niên 70 của thế kỷ trước với 8 giếng khoan sâu do các công ty dầu khí nổi tiếng như Pecten, Agip, Occidental… thực hiện nhưng đều thất bại hoặc là do sự cố, không khoan qua nổi tầng áp suất cao hoặc thử vỉa không có phát hiện công nghiệp. Mãi đến đầu năm 2009, Vietsovpetro đã tiến hành khoan và thử vỉa thành công giếng thăm dò TU-3X với kết quả đã phát hiện 3 vỉa khí có giá trị công nghiệp, cho dòng khí tự phun với tổng lưu lượng gần 2 triệu m3/ngày.
Trên cơ sở thành công của giếng TU-3X, vào tháng 10/2009, Hợp đồng phân chia sản phẩm dầu khí đã được ký kết giữa Nhà nước Việt Nam với Tổ hợp nhà thầu gồm Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petrovietnam) và Công ty AO Zarubezhneft (Liên bang Nga). Cũng tại thời điểm trên, Thỏa thuận Điều hành chung giữa Tổ hợp các nhà thầu và Vietsovpetro đã được ký kết. Theo đó, Vietsovpetro được Petrovietnam và Zarubezhneft trao quyền điều hành công tác thăm dò, xây dựng, phát triển và vận hành mỏ tại Lô 04-3.
Như vậy, khác với Lô 09-1, nơi Vietsovpetro hoạt động theo Hiệp định Liên Chính phủ, tại Lô 04-3, Vietsovpetro đóng vai trò Người điều hành cho 2 Nhà đầu tư là Petrovietnam và Zarubezhneft.
Hạ thủy Khối thượng tầng Giàn BK-TNG.
Chinh phục Thiên Ưng: Một bài toán khó
Với trữ lượng ước tính hơn 5 tỷ m3 khí, dự án phát triển mỏ Thiên Ưng, Lô 04-3 là một trong nhiều dự án quy hoạch tổng thể phát triển các nguồn khí tại khu vực bể Nam Côn Sơn, tạo cơ sở hạ tầng để kết nối, kích thích phát triển thăm dò, khai thác khu vực nước sâu xa bờ rộng lớn này trên thềm lục địa phía Nam Việt Nam. Để giải quyết được bài toán phát triển, khai thác mỏ Thiên Ưng là một thử thách lớn về cả kinh tế, kỹ thuật và công nghệ.
Niềm vui phát hiện ra vỉa khí có giá trị công nghiệp vừa đến, các nhà thiết kế khai thác mỏ cũng lập tức phải đối mặt với những khó khăn thách thức không hề nhỏ, đặt ra bài toán làm sao để có thể khai thác mỏ một cách hiệu quả nhất.
Thiên Ưng được xếp loại là mỏ nhỏ, cận biên, bao gồm 2 tầng chứa khí. Nếu tầng chứa nông có điều kiện khai thác tương đối thuận lợi thì tầng chứa khí sâu, nơi chiếm hơn 1/2 trữ lượng lại có đặc điểm địa chất phức tạp, phân chia nhiều khối nhỏ, các giếng khoan thăm dò không khoan qua hết được. Bên cạnh đó, tầng chứa khí này lại có dị thường áp suất, nhiệt độ cao, tỷ phần khí CO2 lên đến 10%,… Không chỉ vậy, chi phí xây dựng công trình và khoan giếng trong điều kiện nước sâu (120m), xa bờ (270km) là rất lớn, để phát triển thương mại cho toàn dự án còn cần phải tìm ra được những giải pháp hợp lý về mặt kỹ thuật - công nghệ để giảm chi phí đầu tư xây dựng, khoan và vận hành.
Khó khăn và thách thức như vậy, nhưng căn cứ trên các cơ sở khoa học, Petrovietnam đã đặt quyết tâm tìm mọi giải pháp tối ưu để triển khai dự án. Bởi tại thời điểm bấy giờ, nếu bỏ qua cơ hội kết nối và khai thác mỏ khí Thiên Ưng, Việt Nam sẽ mất đi một cơ hội lớn để thu hút các nhà đầu tư nước ngoài vào hoạt động thăm dò khai thác ở bồn trũng Nam Côn Sơn, nơi ngoài 2 cụm mỏ lớn là Lan Tây – Lan Đỏ và Hải Thạch – Mộc Tinh, các khu vực còn lại, theo các chuyên gia địa chất đều có tiềm năng thấp, trữ lượng nhỏ. Để lôi kéo các công ty nước ngoài đầu tư vào công tác thăm dò cần phải phát triển khai thác một mỏ nhỏ đột phá, xây dựng cơ sở hạ tầng để có thể phát triển các mỏ nhỏ khác. Thực tế đã cho thấy, quyết định đưa mỏ Thiên Ưng vào khai thác đã kéo theo hàng loạt hợp đồng dầu khí ở các Lô 11-2/11, 12/11, 05-1B, … được ký kết sau đó. Đây là thắng lợi lớn nhất, không nhìn thấy được nếu chỉ tiếp cận các số liệu khô khan về dự án Thiên Ưng.
Đối với Petrovietnam, cho dù lợi ích kinh tế nhỏ, ranh giới lời và lỗ rất mong manh, nhưng với việc khai thác, tận dụng được tài nguyên ở mỏ nhỏ, cận biên, Nhà nước sẽ có thêm một khoản thu không nhỏ, đóng góp vào ngân sách Quốc gia. Ngoài ra, việc phát triển dự án mỏ khí Thiên Ưng còn mang lại rất nhiều lợi ích khác, như có thể kết hợp thu gom, xử lý khí từ mỏ Đại Hùng, tạo điều kiện gia tăng sản lượng dầu khai thác giai đoạn 2 của mỏ, cũng như không phải đốt bỏ khí đồng hành, tránh được lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Quan trọng hơn cả, cùng với 2 mỏ Lan Tây – Lan Đỏ và Hải Thạch – Mộc Tinh, mỏ Thiên Ưng sẽ góp phần hình thành nên một vùng hoạt động kinh tế lớn trên biển Đông, khẳng định cột mốc chủ quyền trên vùng biển tiền tiêu của Tổ quốc.
Nhận thấy những rủi ro của dự án, phía Zarubezhneft đã từng rất phân vân, dè dặt trong quyết định đầu tư. Tuy nhiên, với những mục tiêu rõ ràng kể trên, phía Việt Nam đã rất kiên trì trong việc thuyết phục phía Zarubezhneft ký quyết định đầu tư. Trong 3 năm từ năm 2010 đến cuối 2012, Viện Nghiên cứu khoa học và Thiết kế Vietsovpetro (Viện NIPI) đã lập rất nhiều Luận chứng kinh tế kỹ thuật phát triển mỏ Thiên Ưng trình hai Phía. Sau mỗi phương án thất bại lại là một phương án mới tốt hơn. Nhưng vấn đề cốt lõi vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn, đó là các phương án đều có mức đầu tư lớn, giá khí để dự án có lãi (hoặc ít nhất hòa vốn) vẫn ở mức cao hơn khả năng chấp nhận của thị trường. Cuối cùng, đến tháng 6 năm 2013, Viện NIPI đã hoàn thiện Luận chứng kinh tế kỹ thuật phát triển mỏ Thiên Ưng với tập hợp các giải pháp đột phá về khai thác mỏ, kinh tế và xây dựng mỏ, đã chính thức nhận được sự chấp thuận từ hai Nhà đầu tư.
Kế hoạch xây dựng, phát triển mỏ được Vietsovpetro thực hiện từng bước và hết sức thận trọng. Theo đó, sau khi xây dựng mỏ là tiến hành mở khai thác giếng treo TU-3X, khoan khai tầng sản phẩm nông trước, sau đó là khoan bổ sung xuống tầng sâu để tận thăm dò, chính xác hóa đặc điểm thân chứa và kết hợp khai thác. Kế hoạch này đã được các nhà đầu tư thông qua và Chính phủ Việt Nam phê duyệt trong báo cáo "Kế hoạch khai thác sớm mỏ Thiên Ưng" vào năm 2014.
Xây dựng mỏ và những giải pháp đột phá
Để giảm chi phí đầu tư dự án Thiên Ưng, đưa giá khí về mức thị trường, các đơn vị trong toàn Vietsovpetro, gồm Viện NIPI, Ban Quản lý Hợp đồng dầu khí, Phòng Kỹ thuật sản xuất, Xí nghiệp Xây lắp, Xí nghiệp Khoan và Sửa giếng, Xí nghiệp Địa vật lý giếng khoan, Xí nghiệp Khai thác Dầu khí đã nghiên cứu và đưa ra hàng loạt giải pháp kỹ thuật mang tính bước ngoặt. Đặc biệt trong đó, Vietsovpetro đánh giá khả năng không thể thực hiện thu gom khí mỏ Đại Hùng độc lập và đề xuất kết nối với mỏ Thiên Ưng. Đây là giải pháp đột phá so với các phương án đã được nghiên cứu và đề xuất của các đơn vị trong Petrovietnam tại thời điểm trên. Thứ hai, là nghiên cứu đưa ra phương án phân kỳ đầu tư đường ống Nam Côn Sơn 2, với giai đoạn 1 vận chuyển 2 pha, thấp áp, kết nối về mỏ Bạch Hổ. Giải pháp vận chuyển 2 pha, thấp áp với chiều dài đường ống 160 km chưa có tiền lệ trước đây cũng đã đặt ra nhiều nghi ngại ngay cả trong nội bộ Vietsovpetro cũng như các đơn vị trong Petrovietnam tại thời điểm bấy giờ. Thứ ba là nghiên cứu phương án thiết kế giàn Thiên Ưng với đầy đủ hệ thống công nghệ cần thiết trên giàn đầu giếng, khoan bằng giàn tự nâng Tam Đảo 02. Đây là giải pháp đầy thách thức về thiết kế, chưa có tiền lệ trong khu vực so với phương án truyền thống, cũng như phương án táo bạo sử dụng giàn khoan tự nâng Tam Đảo 02 ở điều kiện mỏ Thiên Ưng.
Các phương án kỹ thuật trên đều hướng tới sử dụng tối đa nội lực của Vietsovpetro để giảm chi phí tài chính. Với dự án giàn Thiên Ưng (BK – TNG), đây là lần đầu tiên Vietsovpetro tự thực hiện tổng thầu dự án xây dựng giàn và khoan khai thác khí tại khu vực nước sâu có quy mô lớn, với tỉ lệ nội địa từ khâu thiết kế, mua sắm, chế tạo đạt cao nhất. Tỷ lệ các công việc do nội bộ Vietsovpetro tự thực hiện cho Thiên Ưng lên đến 70%.
Hạ thủy chân đế giàn BK-TNG
Đến nay, công trình giàn Thiên Ưng đã để lại nhiều cột mốc thành công đặc biệt cho các đơn vị của Vietsovpetro: Là công trình lớn nhất được Viện NIPI chủ trì thiết kế thành công, với chân đế nước sâu 120m, khối thượng tầng trên 5.000 tấn; Là công trình lớn nhất được Xí nghiệp Xây lắp chế tạo và lắp đặt thành công với những giải pháp kỹ thuật và công nghệ đột phá, thông minh của người thợ xây lắp Việt Nam; Là công trình nước sâu 120m đầu tiên được khoan bằng giàn tự nâng của Xí nghiệp Khoan & Sửa giếng.
Với những nỗ lực vượt bậc nêu trên, công trình xây dựng giàn khai thác tại mỏ Thiên ưng đã hoàn thành công tác lắp đặt đúng thời hạn và đã được Tổ chức Bureau Veritas cấp Chứng chỉ đăng kiểm. Và đặc biệt, Vietsovpetro với nội lực của mình đã tối ưu hóa, tiết giảm rất lớn chi phí trong chuỗi công việc thiết kế - mua sắm - thi công xây dựng và khoan giếng: Về xây dựng công trình biển, tổng chi phí chỉ chiếm 74,6% tổng mức đầu tư đã phê duyệt; Về khoan giếng, chi phí trung bình một giếng khoan chỉ chiếm 56,8% so với mức đã phê duyệt. Tổng hợp số liệu cho thấy, chi phí đầu tư thực tế đến thời điểm hiện tại khoảng 240 triệu USD, chỉ tương đương 45,8% tổng mức đầu tư đã được phê duyệt trong EDP là 524,4 triệu USD. Nếu hoàn thành toàn bộ khối lượng đã được phê duyệt trong EDP (khoan thêm 6 giếng khai thác nữa) thì tổng chi phí đầu tư ước tính vào dưới 320 triệu USD – tương đương 61% so với tổng mức đầu tư đã được phê duyệt.
Với những dẫn liệu kể trên có thể khẳng định, dự án Thiên Ưng là minh chứng cho sự trưởng thành vượt bậc, tinh thần đột phá, dám nghĩ, dám làm, phát huy nội lực của Vietsovpetro!
Thành công ban đầu khai thác khí từ tầng nông
Theo đúng chiến lược phát triển mỏ đã được phê duyệt trong Kế hoạch khai thác sớm, sau khi xây dựng mỏ đã tiến hành mở giếng treo TU-3X và khoan 2 giếng khai thác vào tầng khí nông trước là TU-6 và TU-7. Ngày 06/12/2016, Vietsovpetro đã hoàn thành khoan và mở vỉa thành công, đón dòng khí và condensate đầu tiên từ giếng khai thác TU-6, giàn BK-TNG mỏ Thiên Ưng, và sau đó là giếng TU-7 ở vỉa khí tầng nông vào đầu năm 2017. Sau 4 năm khai thác 3 giếng kể trên, sản lượng cộng dồn đạt trên 520 triệu m3 khí và 170 ngàn m3 condensate. Với tổng doanh thu hơn 175 triệu USD, dự án đã đóng các khoản thuế cho Nhà nước Việt Nam hơn 12 triệu USD, thu hồi của các Nhà đầu tư sau khi trừ chi phí sản xuất là hơn 123 triệu USD. Như vậy, chỉ sau 4 năm khai thác một phần trữ lượng của mỏ, các Nhà đầu tư đã thu hồi hơn 50% chi phí đầu tư.
Về mặt kỹ thuật, kết quả khoan và khai thác ban đầu của 3 giếng kể trên cho thấy những nhận định trước đây về cấu trúc địa chất, khả năng khai thác của tầng khí nông là hoàn toàn chính xác. Các giếng khoan cho dòng ổn định, liên tục, năng lượng vỉa thay đổi trong tầm kiểm soát. Số liệu thu được trong quá trình khai thác cho phép khoanh định chính xác hơn diện tích phân bố vỉa chứa, các tính chất của chất lưu, làm cơ sở cho việc khai thác có hiệu quả các vỉa khí ở tầng này về sau. Ngoài ra, trong giai đoạn này, giàn BK-TNG cũng đã kết nối thành công với mỏ Đại Hùng để thu gom khí đồng hành góp phần khai thác dầu ổn định, liên tục ở mỏ Đại Hùng, không phải đốt bỏ khí gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường.
Với thành công ban đầu từ khai thác khí tầng nông cả về mặt kỹ thuật và kinh tế, những người thợ dầu khí Vietsovpetro tiếp tục quyết tâm chinh phục thử thách mới, triển khai tiếp giai đoạn 2 – chinh phục tầng khí sâu.
Đối mặt với thử thách khai thác khí ở tầng sâu
Không đơn giản như khai thác tầng nông, tầng chứa khí sâu chiếm hơn 1/2 trữ lượng toàn mỏ Thiên Ưng có đặc điểm địa chất phức tạp, phân chia nhiều khối nhỏ, dị thường áp suất cao, tỷ phần CO2 trong khí lên đến 10%... tiềm ẩn nhiều rủi ro khi địa tầng, tính chất thấm chứa phức tạp, thay đổi nhanh theo diện tích phân bố. Do nằm dưới lớp đá carbonate dày nên chiều sâu bắt gặp vỉa chứa theo dự báo địa chấn còn nhiều sai số. Để tìm kiếm giải pháp, Vietsovpetro đã đầu tư nghiên cứu, phối hợp nghiên cứu với Viện Dầu khí Việt Nam, Viện Dầu khí toàn Liên bang Nga VNIINeft, tổ chức nhiều hội thảo khoa học, trao đổi để tận dụng chất xám, kinh nghiệm của các chuyên gia địa chất, khoan, khai thác trong và ngoài nước. Trên cơ sở kết quả thu được, Vietsovpetro đã đề xuất với các nhà đầu tư phương án “chinh phục” tầng khí sâu của mỏ. Đề xuất của Vietsovpetro đã được các chuyên gia kỹ thuật của Petrovietnam và Zarubezhneft xem xét, phản biện, góp ý kỹ lưỡng.
Từ đó, các bên đã thống nhất triển khai chiến dịch khoan để khai thác – thẩm lượng tầng sâu bao gồm: khoan sâu thêm giếng TU-8, khoan các giếng TU-11 và TU-12 vào các khối mới với nhiệm vụ khai thác sớm kết hợp thẩm lượng, đánh giá các tham số vỉa chứa. Trong trường hợp kết quả không mong đợi sẽ khoan cắt thân ngay nhằm tiết giảm chi phí và thực hiện mục đích tiếp tục thẩm lượng và đưa vào khai thác nếu có lưu lượng tốt.
Hội thảo phát triển mỏ Thiên Ưng, Lô 04-3 - Hình tư liệu
Kết quả khoan giếng TU-8 đã gặp vỉa khí có lưu lượng tốt (500 ngàn m3/ngày), các giếng TU-11 và TU-12 thân chính không thành công đã kịp thời điều chỉnh khoan cắt thân. Ở đây các nhà khoa học Vietsovpetro đã có sự chuẩn bị kỹ lưỡng, lường trước các tình huống nên khi phải thực hiện khoan cắt thân thì phát sinh chi phí rất ít và đã gặp vỉa khí có lưu lượng lần lượt trên 100 ngàn m3/ngày (TU-11ST) và 400 ngàn m3/ngày (TU-12ST). Có thể nói đây là một kết quả khá thành công, các rủi ro gặp phải đã được tính toán từ trước.
Tuy nhiên, khó khăn mới lại xuất hiện – kết quả thử vỉa và minh giải tài liệu giếng khoan cho thấy cả 3 giếng đều gặp phải phức tạp bất ngờ, không được dự báo trước. Đó là sự xuất hiện của các vỉa chứa chất lỏng nằm ngay dưới vỉa khí nên khả năng đưa vào khai thác gặp nhiều khó khăn, trắc trở trong việc vận chuyển, tiếp nhận khí của hệ thống công nghệ. Song, sau một thời gian rất ngắn, Vietsovpetro đã nỗ lực nghiên cứu khắc phục trở ngại này, đến nay đã thành công ở giếng TU-12ST và có thể đưa giếng này vào khai thác với lưu lượng trên dưới 400 ngàn m3/ngày.
Như vậy, thành công bước đầu của Vietsovpetro trong chiến dịch chinh phục tầng sâu mỏ Thiên Ưng có thể cho phép đã nâng sản lượng khai thác lên đến 900 ngàn -1 triệu m3/ngày.
Tuy nhiên, nhiều khó khăn vẫn đang còn ở phía trước…
Chiến lược trong giai đoạn mới
Quá trình khai thác khí ở tầng nông và khoan thẩm lượng – khai thác sớm tầng sâu đã cung cấp nhiều thông tin bổ ích về địa chất mỏ, nhiều bài học sâu sắc, quí giá về công nghệ khoan, khai thác, thu gom, vận chuyển sản phẩm… từ đó hoạch định chiến lược chinh phục Thiên Ưng của Vietsovpetro ở giai đoạn tiếp theo.
Đối với toàn mỏ, Vietsovpetro sẽ tiếp tục cập nhật thông tin địa chất – địa vật lý – khoan – khai thác để chính xác hóa cấu trúc địa chất, cập nhật trữ lượng, đánh giá toàn diện kết quả giai đoạn khai thác sớm để lập Kế hoạch phát triển mỏ.
Đối với tầng khí nông, sẽ tiếp tục khai thác có hiệu quả các giếng khoan TU-3X, TU-6 và TU-7, đồng thời xem xét khả năng khoan bổ sung để tăng cường khai thác, hoàn thiện mạng lưới giếng và xem xét tổ chức bơm ép, duy trì năng lượng vỉa.
Đối với tầng khí sâu, trước mắt sẽ khẩn trương nghiên cứu phương án đưa giếng TU-8 và TU-11ST vào khai thác, đồng thời chính xác hóa phân bố trữ lượng, khoanh định diện tích để khoan khai thác bổ sung kết hợp tận thăm dò và thăm dò mở rộng mỏ.
Thực hiện đồng bộ các giải pháp trên có thể đưa sản lượng của mỏ lên đến trên 400 triệu m3/năm khi điều kiện vận chuyển và khả năng tiêu thụ cho phép.
Giàn BK-TNG, Lô 04-3
Sau bao khó khăn thách thức, hình ảnh giàn Thiên Ưng vững chắc phía xa khơi trên thềm lục địa thiêng liêng của Tổ quốc đã thể hiện nỗ lực và khát vọng vươn xa tìm dầu khí của các thế hệ người lao động dầu khí Vietsovpetro. Với vai trò là Người điều hành, Vietsovpetro đã luôn đảm bảo vận hành khai thác an toàn và liên tục theo đúng các quy trình kỹ thuật kể từ lúc đón dòng khí đầu tiên, tạo cơ sở hạ tầng để kết nối, thúc đẩy phát triển thăm dò và khai thác các mỏ khí - condensate tại khu vực bể Nam Côn Sơn, thềm lục địa phía Nam Việt Nam, cũng như góp phần quan trọng đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và khẳng định chủ quyền biển đảo thiêng liêng của Tổ quốc.
Tin rằng, với bề dày kinh nghiệm 40 năm thực hiện công tác thăm dò khai thác dầu khí trên thềm lục địa Việt Nam, đã phát hiện 9 mỏ dầu khí lớn nhỏ với tổng trữ lượng thu hồi lên đến 300 triệu tấn quy dầu, đang vận hành khai thác thành công các mỏ dầu tại Lô 09-1 ở giai đoạn cuối đời mỏ với muôn vàn khó khăn nhưng vẫn đảm bảoduy trì sản lượng ổn định với chi phí khai thác thấp, hiệu quả cao, Vietsovpetro, với sự chỉ đạo sát sao, kịp thời của các cấp lãnh đạo Petrovietnam và Zarubezhneft, đặc biệt là sự đóng góp tâm huyết, không ngừng nghỉ của nhiều thế hệ người lao động, sẽ tiếp tục vận hành hiệu quả mỏ Thiên Ưng, đem lại lợi ích cao nhất cho Nhà nước Việt Nam và các nhà đầu tư./.