Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ sáu, 07/05/2021 | 23:05

Thứ sáu, 07/05/2021 | 23:05

Giải thưởng

Cập nhật lúc 08:00 ngày 23/03/2021

Khai thác khí và dầu trong điều kiện đặc biệt đưa Việt Nam ngang tầm thế giới

Dự án Biển Đông 01 là tên của cụm giàn khai thác khí và dầu condensate ở mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh. Đây là cụm mỏ ngoài khơi xa nhất, là công trình trên biển lớn nhất do Việt Nam trực tiếp thiết kế, xây lắp và vận hành. Sau hơn 7 năm đi đi vào hoạt động khai thác hiệu quả, dự án khoa học công nghệ (KH&CN) gắn liền với công trình biển này đã được Bộ Công Thương đề cử xét tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về Khoa học và Công nghệ đợt 6.

Việc xây dựng và khai thác hiệu quả khí và dầu condensate ở mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh đã nâng tầm khoa học kỹ thuật khai thác dầu khí của của Việt Nam trên bản đồ quốc tế.
Đã 12 năm kể từ thời điểm BP và ConocoPhillips rút lui khỏi dự án thăm dò dầu khí tại lô 05-2 & 05-3, bể Nam Côn Sơn, thềm lục địa Việt Nam. Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PVN) đã được Chính phủ giao lại và tự phát triển dự án này. Công ty Điều hành Dầu khí Biển Đông (Biển Đông POC) được thành lập để thay PVN đứng ra điều hành, quản lý. Đến thời điểm hiện tại, cụm giàn khai thác Hải Thạch – Mộc Tinh vẫn là một trong những công trình dầu khí xa bờ nhất, lớn nhất trên Biển Đông của PVN và cũng là một dự án có hiệu quả kinh tế cao, đóng góp quan trọng vào ngân sách quốc gia.
Cần phải khẳng định rằng bước đi táo bạo này là sự dũng cảm và quyết tâm cao độ của lãnh đạo PVN. Từ trước đến nay Việt Nam chưa từng tự triển khai dự án nào ở độ sâu 135m nước. Đến thời điểm đó, PVN mới chỉ có 3 mỏ khí và các công trình này hoàn toàn được thực hiện với công nghệ và kỹ thuật tại nước ngoài. Không chỉ vậy, hai mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh là các mỏ khí khó phát triển, đây là nơi có điều kiện địa chất phức tạp.
Tiến Sỹ Ngô Hữu Hải – Tổng Giám Đốc Biển Đông POC cho biết, “nếu như hoạt động thăm dò và khai thác mỏ dầu khí của PVN từ trước đây chủ yếu tập trung ở khu vực nước nông, gần bờ của thềm lục địa Việt Nam với độ sâu nhỏ hơn 80m nước thì đến nay giàn Hải Thạch - Mộc Tinh và giàn xử lý trung tâm được đặt ở nơi có mực nước sâu 135m. Điều kiện địa chất ở mỏ Hải Thạch – Mộc Tinh, nơi cho những dòng khí dẫn lên giàn xử lý trung tâm PQP không những phức tạp nhất ở Việt Nam mà còn là loại ít có trên Thế Giới”
Dự án của những kỷ lục
Các mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh thuộc bồn trũng Nam Côn Sơn, thuộc thềm lục địa Việt Nam, cách Vũng Tàu khoảng 320km về phía đông nam và khi thực hiện giai đoạn phát triển mỏ thì có tên chung là Dự án Biển Đông 01 bao gồm 3 giàn chính: Giàn khai thác Hải Thạch (HT1), giàn khai thác Mộc Tinh (MT1) và giàn xử lý trung tâm đặt ở mỏ Hải Thạch (PQP-HT).
Cho đến tận bây giờ, không phải ai cũng hiểu được quy mô của dự án Biển Đông 01, đặc biệt trong những ngày đầu triển khai. Bản thân một số người từ bộ phận điều hành cho tới các đơn vị trực tiếp thực hiện cũng chưa thể hình dung hết được quy mô bởi vì lần đầu thực hiện công trình quá lớn và triển khai trong thời gian ngắn như vậy.
Về quy mô, công trình này sử dụng hơn 70 nghìn tấn sắt thép và thiết bị. Số lượng sắt thép này đủ để chế tạo hàng chục giàn khai thác có kích cỡ giống như các giàn khai thác dầu khí phổ biến hiện nay trên thềm lục địa Việt Nam và nếu vận chuyển số thiết bị này thì phải cần đến 3.000 chuyến ôtô siêu trường, siêu trọng. 
Giàn Mộc Tinh và giàn Hải Thạch được đặt trên 8 chiếc cọc thép có đường kính 2,37m, dài 146m, khối lượng cọc là 4.500 tấn và thép có độ dày 75mm. Đây là công trình giàn cố định có độ sâu nhất Việt Nam hiện nay. Nếu tính cả chiều cao của khối thượng tầng trên mặt biển thì toàn bộ 3 giàn khai thác của dự án Biển Đông 01 đều có chiều cao trên 150m. Riêng giàn xử lý trung tâm có tổng chiều cao 250m. Độ cao này đang là công trình đứng thứ 3 tại Việt Nam sau tòa nhà Keangnam ở Hà Nội và tháp tài chính Bitexco ở thành phố Hồ Chí Minh. Các giàn đều được thiết kế chịu được siêu bão trên cấp 17 - loại bão mà theo dự báo thì khoảng 100 năm họa ra mới có một lần ở vùng biển phía Nam.
Nằm ở vùng biển có độ sâu từ 118 đến 145m, điều kiện địa chất ở mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh, nơi cho những dòng khí dẫn lên giàn xử lý Trung tâm PQP không những phức tạp nhất ở Việt Nam mà còn là vào loại ít có trên thế giới. Từ trong lòng đất dưới đáy biển, với độ sâu hơn 4.000m, dòng khí gas được phun lên với áp suất rất cao 890 atmosphere và nhiệt độ cao vượt ngưỡng hơn 190 độ.
"Trên thế giới, những loại mỏ khí đốt có áp suất và nhiệt độ cao như thế này là khá hiếm và không phải công ty dầu khí nào cũng dám làm, bởi mức độ nguy hiểm và rủi ro quá cao." - Tiến Sỹ Ngô Hữu Hải, Tổng Giám Đốc Biển Đông POC khẳng định.
Cho đến thời điểm này, đây là công trình xây dựng trên biển trong một thời điểm lớn nhất từ trước đến nay và là công trình được thiết kế hiện đại nhất, quy mô nhất ở Đông Nam Á. Đây cũng là công trình được đánh giá cao nhất về hệ số an toàn với 17 triệu giờ công lao động mà không xảy ra bất kỳ sự cố nào. Do có phương án thi công hợp lý, phát huy tối đa sức mạnh nội lực của các đơn vị, công trình đã rút ngắn được thời gian so với dự tính ban đầu của các công ty nước ngoài là 2 năm.
Những cán bộ, kỹ sư ở Hải Thạch - Mộc Tinh.
Thành công nhờ ứng dụng khoa học và công nghệ
Để làm nên thành công của dự án thì các công tác nghiên cứu, phát triển các giải pháp sáng tạo về khoa học và công nghệ là phần cốt lõi. Một trong số đó phải kể đến giải pháp nghiên cứu, phát triển công nghệ khoan và hoàn thiện giếng ở điều kiện đặc biệt phức tạp. 
Hầu hết các vỉa ở mỏ Hải Thạch và Mộc Tinh có nhiệt độ cao và áp suất rất cao. Do đó, khi khoan, nhiệt độ dung dịch tuần hoàn cao làm giảm tuổi thọ của các vật liệu cao su trong bộ đối áp, nhiệt độ cao cũng làm giảm mạnh tuổi thọ các thiết bị điện tử dùng để đo đạc thông số khoan, đo địa vật lý, đo chế độ khai thác của giếng. Chính vì thế, để giải quyết vấn đề, đội ngũ cán bộ, kỹ sư đã phát triển mỏ bằng cách dùng hệ thống đầu giếng nổi. Hệ thống này, trong bản vẽ trông giống một cây thông với cành chĩa lên trời, nên được gọi là “cây thông ngầm”.Cũng phải nói thêm là hệ thống đầu giếng ngầm kiểu cây thông khai thác có thể vận hành với điều kiện nhiệt độ và áp suất như ở mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh là không tồn tại tại thời điểm năm 2009 và chưa có nhà cung cấp đầu giếng nào có thể khẳng định đến bao giờ họ mới phát triển hoàn chỉnh hệ thống này để cung cấp cho Biển Đông POC.
Đối với giàn khoan, tại thời điểm năm 2009 không có giàn khoan Semi-TAD nào trên thế giới có thể đáp ứng được yêu cầu để khoan các giếng tại vùng mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh. Theo đó, để bảo đảm công tác khoan thành công, việc xây dựng mới giàn khoan tiếp trợ nửa nổi nửa chìm được thực hiện với các đặc tính kỹ thuật: Hệ thống đối áp lên đến 1.020atm; hệ thống tháp khoan có sức kéo lên đến 1,5 triệu lbs; thân tàu lớn hơn rất nhiều so với các giàn Semi-TAD khác đang được cung cấp trên thị trường để có thể hoạt động hiệu quả trong vùng biển khắc nghiệt như mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh của Việt Nam. Đây là giàn khoan rất hiện đại và trên thế giới chỉ có 8 giàn kiểu này. 
Một thành công rất lớn của đội ngũ cán bộ kỹ thuật của Biển Đông 01 là đã nghiên cứu sản xuất thành công một loại xi măng biết “giãn nở, co ngót” theo sự thay đổi của nhiệt độ để trám lỗ khoan. Đội ngũ cán bộ kỹ thuật của Biển Đông POC đã nghiên cứu và pha trộn các chất phụ gia để có được loại xi măng này. Cho tới nay, các giếng khai thác của Dự án Biển Đông 01 đang vận hành rất an toàn, điều đó minh chứng cho việc thiết kế là cực chuẩn, chất lượng thiết bị hoàn toàn bảo đảm. Quan trọng hơn, Biển Đông POC đã xây dựng được một quy trình vận hành hoàn toàn phù hợp với điều kiện của mỏ.
Mang lại nhiều lợi ích
Nhờ nghiên cứu, phát triển thành công các giải pháp khoa học - công nghệ cụm công trình đã đem lại hiệu quả kinh tế vô cùng to lớn với tổng chi phí tiết kiệm được và hiệu quả mang lại hơn 627,2 triệu USD tương đương hơn 14.532 tỷ đồng. Theo đó, chỉ riêng thành công từ giải pháp nghiên cứu, phát triển công nghệ khoan và hoàn thiện giếng đã mang lại hiệu quả hơn 77,73 triệu USD tương đương hơn 1.800 tỷ đồng.

Dự án Biển Đông 1 phát triển khai thác hai mỏ khí - condensate Hải Thạch và Mộc Tinh, với thời gian khai thác dự kiến là 25 năm, công suất 8,5 triệu m3 khí và 25 nghìn thùng condensate mỗi ngày.
Đây là dự án đầu tiên với hơn 90% khối lượng công việc được thực hiện tại Việt Nam. Trong đó, rất nhiều hạng mục là lần đầu tiên với ngành khoan và cơ khí chế tạo trong nước. Cụm công trình  đã khẳng định tính đúng đắn và ưu việt của các giải pháp kỹ thuật, quy trình công nghệ để phục vụ cho hoạt động tìm kiếm thăm dò, xây dựng mỏ và khai thác dầu khí tạo các khu vực đặc biệt phức tạp của thềm lục địa Việt Nam.
Việc phát triển thành công và khai thác hiệu quả hai mỏ khí - condendate Hải Thạch và Mộc Tinh nhờ áp dụng các giải pháp KH&CN đã và đang đem lại lợi ích kinh tế, xã hội to lớn. Cụ thể, sau hơn 7 năm đi vào hoạt động, sản lượng khai thác đã mang về cho đất nước hơn 13.1 tỷ m3 khí, hơn 21,3 triệu thùng condensate và doanh thu lỹ kế đạt hơn 3 tỷ 507 triệu USD tương đương gần 81 nghìn tỷ đồng. Với công suất khai thác trung bình đạt 2 tỷ m3, và hơn 2,5 triệu thùng condensate/ năm, tương đương với 30% lượng khí khai thác được của Việt Nam, Dự án Biển Đông 01 đang là công trình khai thác khí lớn thứ 2 trong cả nước. 
Ngoài ra, việc phát triển thành công Dự án Biển Đông 01 tạo điều kiện giải quyết công ăn việc làm cho hơn 5 nghìn lao động trực tiếp trong quá trình triển khai dự án trên bờ, ngoài biển và hàng vạn lao động trong các ngành sử dụng sản phẩm khí condensate. 
Có thể nói, Dự án Biển Đông 01 là một dự án đặc biệt phức tạp, yêu cầu kỹ thuật khắt khe, công nghệ tiên tiến, vùng mỏ nước sâu, xa bở, áp suất cao - nhiệt độ cao, điều kiện khí hậu - hải dương rất khắc nghiệt, có quy mô lớn nhất từ trước đến nay ở Việt Nam đã góp phần quan trọng cho khoa học dầu khí. Thành công này là tiền đề để thăm dò, phát triển và khai thác thành công các mỏ sâu hơn, xa hơn, khó khăn hơn trong khu vực bể Nam Côn Sơn nói riêng và thềm lục địa Việt Nam nói chung.
Với những thành tựu về khoc học - công nghệ và hiệu quả kinh tế- xã hội mang lại, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đã đề xuất Bộ Công Thương xét Cụm công trình nghiên cứu, phát triển công nghệ để khai thác các mỏ khí – condensate với điều kiện đặc biệt phức tạp thềm lục địa Việt Nam tham gia xét tặng Giải thưởng Hồ chí Minh về Khoa học công nghệ đợt 6.
Hội đồng xét tặng Giải thưởng Nhà nước về KHCN năm nay sẽ tiến hành làm việc từ tháng 4 tới giữa tháng 7, trình Thủ tướng Chính phủ vào cuối tháng 8/2021. 

Mai Anh
lên đầu trang