Đột phá mới của NIPI từ thiết kế Feed dự án phát triển mỏ Kình Ngư Trắng

Vietsovpetro và các nghiên cứu thầm lặng phía sau 'giọt dầu' 10 giờ sáng ngày 6/9/1988, tấn dầu đầu tiên từ đá móng mỏ Bạch Hổ được đưa lên tàu chứa Crưm từ giếng khoan BH-1. Câu chuyện tìm ra và sau đó khai thác dầu từ đá móng mỏ Bạch Hổ có thể coi là một câu chuyện cổ tích thời hiện đại về hành trình thay đổi tư duy, nhận thức và vươn lên trong khoa học - công nghệ.

​
Tổng quan dự án:

Lô 09-2/09 thuộc bể Cửu Long, thềm lục địa Việt Nam, có diện tích khoảng 992 km2 với độ sâu nước biển khoảng 65 m, cách thành phố Vũng Tàu khoảng 140 km về phía Đông Nam, phía Bắc giáp mỏ Rạng Đông (Lô 15-2), phía Tây giáp mỏ Bạch Hổ (Lô 09-1).

Hợp đồng phân chia sản phẩm dầu khí (PSC) lô 09-2/09 lần đầu tiên được ký kết vào ngày 06/08/2009 giữa Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PVN) và Tổng Công ty Thăm dò và Khai thác Dầu khí (PVEP). Năm 2019, PVEP đã chia sẻ quyền lợi tham gia cho Vietsovpetro (40%) và Zarubeznheft (30%), trong đó Vietsovpetro (VSP) được chỉ định là Người điều hành. ​

Vị trí Lô 09-2/09.

Trên phạm vi lô 09-2/09 đã có 2 phát hiện dầu khí Kình Ngư Trắng (KNT) và Kình Ngư Trắng Nam (KTN) với quy mô trữ lượng không lớn và với các điều kiện kinh tế kỹ thuật hiện tại thì các phát hiện này được xếp vào nhóm mỏ dầu khí cận biên. Ngoài ra, vị trí của các mỏ KNT và KTN cách xa các mỏ lân cận đang hoạt động khai thác, cụ thể cách mỏ Rạng Đông (lô 15-2) 18 km, cách mỏ Bạch Hổ (lô 09-1) 39 km.

Sau khi nhận được giấy phép đầu tư, VSP đã giao nhiệm vụ cho Viện NCKH&TK (Viện NIPI) bắt tay ngay vào việc thực hiện báo cáo phát triển mỏ đại cương (ODP). Trong ODP, Viện NIPI đã lập thiết kế ý tưởng (conceptual design) và xem xét, đánh giá đối với 3 phương án thiết kế xây dựng mỏ gồm:

(i) Phương án kết nối về mỏ Bạch Hổ.

(ii). Phương án kết nối về mỏ Rạng Đông và,

(iii). Phương án phát triển độc lập.

Kết quả đánh giá cho thấy, phương án kết nối về mỏ Bạch Hổ là phương án có tính khả thi về mặt kỹ thuật và mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất nên được đề xuất lựa chọn để tiếp tục triển khai ở giai đoạn tiếp theo. Theo phương án này, cần phải xây dựng 1 giàn công nghệ trung tâm (CPP) tại mỏ KNT, 1 giàn nhẹ (WHP) tại mỏ KTN, các tuyến ống ngầm nội mỏ để kết nối mỏ Kình Ngư Trắng và Kình Ngư Trắng Nam, các tuyến ống ngầm liên mỏ và cải hoán các công trình trên mỏ Bạch Hổ để phục vụ kết nối với lô 09-2/09. Quy mô dự án được xem là tương đối lớn tại Việt Nam trong thời gian gần đây. ODP mỏ KNT và KTN lô 09-2/09 được Bộ Công Thương phê duyệt vào ngày 07/09/2021.

Ở giai đoạn tiếp theo, Viện NIPI tiếp tục được lãnh đạo VSP tin tưởng và giao nhiệm vụ chủ trì lập kế hoạch phát triển mỏ (FDP) và thiết kế tổng thể (FEED) dự án phát triển mỏ KNT và KTN, lô 09-2/09.

Sơ đồ kết nối mỏ Kình Ngư Trắng - Kình Ngư Trắng Nam với mỏ Bạch Hổ.

Những khó khăn, thách thức:

Viện NIPI là đơn vị tư vấn trong việc lập các kế hoạch phát triển ngắn hạn, trung hạn và dài hạn cho VSP, trong đó bao gồm công tác nghiên cứu khoa học và thiết kế đối với các lô dầu khí mà VSP là Người điều hành hoặc bên Nhà thầu tham gia. Trong năm 2021, với nguồn lực sẵn có, Viện NIPI có thể đảm nhận thực hiện hoàn toàn FDP và khoảng 30% thiết kế FEED dự án phát triển lô 09-2/09. Nhân vật lực còn lại để thực hiện dự án này cần phải thuê bên ngoài thực hiện.

Đối với dự án này, trong quá trình thực hiện đã gặp rất nhiều khó khăn và thách thức, trong đó có thể kể đến những khó khăn chính sau:

Thứ nhất: Như đã đề cập ở trên, mỏ KNT và KTN thuộc nhóm mỏ dầu khí cận biên, có hiệu quả kinh tế thấp. Vì vậy, một trong những nhiệm vụ quan trọng đối với đội ngũ thiết kế là tìm giải pháp để tối ưu chi phí đầu tư cũng như chi phí vận hành công trình nhằm tăng hiệu quả kinh tế của dự án.

Thứ hai: Trong quá trình khảo sát phục vụ cho thiết kế FEED, kết quả khảo sát địa chất công trình và địa hình đáy biển cho thấy khu vực đã khoan 5 giếng tại mỏ Kình Ngư Trắng Nam, nơi dự kiến đặt giàn WHP KTN, là một đồi san hô. Các tính toán móng cọc cho thấy khu vực này không thể đặt giàn, gây thách thức trong việc nghiên cứu để lựa chọn vị trí mới, đồng thời tạo khó khăn về tiến độ dự án cũng như chi phí để thực hiện lại công tác khảo sát chất công trình.

Thứ ba: Dầu khai thác tại mỏ Kình Ngư Trắng (KNT) và Kình Ngư Trắng Nam (KTN) là dầu có độ nhớt và nhiệt độ đông đặc cao, nhiều paraffin và có hàm lượng các hợp chất nhựa-asphalten cao. Khai thác, thu gom, xử lý và vận chuyển dầu với đặc tính như vậy sẽ đối mặt với nhiều thách thức về kỹ thuật cũng như các rủi ro có thể gặp phải, đặc biệt là đối với tuyến ống ngầm dẫn dầu KNT-MSP10 dài gần 39 km. Sau khi xây dựng thì đây sẽ là tuyến ống dẫn dầu dài nhất Việt Nam hiện nay.

Thứ tư: Công tác chuẩn bị và triển khai dự án thiết kế FEED được bắt đầu từ 4/2021, đúng vào giai đoạn dịch Covid-19 bùng phát đỉnh điểm và diễn biến phức tạp nhất tại Việt Nam, hầu hết các tỉnh phía Nam, trong đó có Bà Rịa - Vũng Tàu thực hiện giãn cách xã hội theo Chỉ thị 16 của Thủ tướng Chính phủ, gây nên vô vàn khó khăn trong công tác tổ chức và thực hiện dự án.

Vượt khó và khẳng định năng lực:

Về công tác tổ chức thực hiện thiết kế FEED, thay vì thuê nhà thầu tư vấn thiết kế bên ngoài thực hiện thiết kế các hạng mục công trình của dự án, sẽ có chi phí rất cao, Viện NIPI đã tổ chức thực hiện theo phương án thuê nhân sư nhà thầu vào làm việc tại văn phòng của Viện NIPI.

Nhân sự của Viện NIPI kết hợp với nhân sự thuê tạo thành nhóm tích hợp (project integrated team) để cùng thực hiện dự án, trong đó các vị trí chủ chốt của dự án hầu hết do nhân sự của Viện NIPI đảm nhận.

Mô hình này không những giúp Viện NIPI chủ động kiểm soát được tiến độ, chất lượng của dự án thiết kế mà còn làm giảm đáng kể chi phí thiết kế FEED, đặc biệt là chi phí phát sinh trong trường hợp có sự hiệu chỉnh, thay đổi phương án trong quá trình triển khai thiết kế, điển hình như sự thay đổi vị trí lắp đặt giàn WHP KTN.

Ngoài việc tối ưu chi phí thông qua tối ưu thiết kế, vấn đề tối đa sử dụng nội lực Vietsovpetro cũng là yếu tố chính để tiết giảm chi phí đầu tư. Để làm được điều này, đòi hỏi đội ngũ thiết kế phải tìm các giải pháp để “gọt giũa" công trình vừa vào năng lực và đặc thù sản xuất tại Vietsovpetro như: Tối đa hóa tự thực hiện các hệ thống, skid bởi Vietsovpetro; tối ưu khối lượng, tách mã cẩu để đáp ứng giới hạn vận chuyển và lắp đặt bởi các phương tiện của Vietsovpetro.

Với mô hình integrated team nêu trên, bằng việc tận dụng các kinh nghiệm của đội ngũ nhân sự chủ chốt của Viện NIPI trong việc quản lý và triển khai dự án, đã phát huy tối đa hiệu quả trong thiết kế FEED nhằm tối ưu chi phí đầu tư xây dựng cho dự án.

Việc phát hiện vị trí dự kiến đặt giàn tại mỏ Kình Ngư Trắng Nam nằm trên đồi san hô là một yếu tố bất ngờ và gây khó khăn trong quá trình triển khai dự án cả về tiến độ lẫn chi phí. Tuy nhiên, bằng năng lực và kinh nghiệm của mình, Viện NIPI đã nghiên cứu, biện luận và đề xuất phương án lựa chọn vị trí mới, nơi dự báo có thể lắp đặt được giàn WHP KTN.

Mô hình 3D giàn WHP - KTN.

Với sự phối hợp của các phòng ban chức năng trong VSP, sự chỉ đạo sát sao từ lãnh đạo VSP cũng như sự hỗ trợ tích cực từ các bên Nhà thầu tham gia, VSP đã tiến hành khoan khảo sát lại địa chất công trình, khảo sát lại địa hình đáy biển dọc tuyến ống ngầm đối với vị trí mới một cách thành công và vẫn bảo đảm không vượt hạn mức ngân sách đã được phê duyệt.

Kết quả khảo sát đã kịp thời phục vụ công tác thiết kế FEED mặc dù đội ngũ thiết kế Viện NIPI phải bỏ đi những tài liệu thiết kế đã thực hiện đối với vị trí cũ và làm lại từ đầu đối với vị trí mới.

Các thách thức trong khai thác, thu gom, xử lý và vận chuyển sản phẩm khai thác mỏ KNT và KTN đã được dự báo nên được chú trọng và thực hiện nghiên cứu, đánh giá rất kỹ, đưa ra các giải pháp tích hợp vào trong thiết kế FEED.

Trên cơ sở yêu cầu về khai thác, xử lý và vận chuyển, cấu hình thiết bị và các kịch bản vận chuyển đã được nghiên cứu bằng các tính toán chuyên sâu, nhằm tìm ra tổ hợp các giải pháp tối ưu nhất, như tăng nhiệt độ dầu, tăng áp suất dòng chảy, xử lý bằng hóa phẩm, bọc cách nhiệt đường ống và các giải pháp trong quá trình vận hành công trình. Nhiệt từ khí thải ống xả máy phát điện tua-bin khí được tận dụng bằng thiết bị thu hồi nhiệt để gia nhiệt cho dầu trước khi vận chuyển. Các thiết bị tăng áp (máy nén, máy bơm) được thiết kế và lựa chọn cấu hình để phù hợp với yêu cầu công nghệ; tối ưu áp suất giúp tối ưu kích thước đường ống vận chuyển, phù hợp với mức sản lượng khai thác và giảm chi phí xây dựng. Hệ thống tiếp nhận được thiết kế để đảm bảo tiếp nhận được sản phẩm mỏ KNT và KTN theo tất cả các kịch bản vận chuyển.

Với đặc điểm của dự án như đã đề cập ở trên, lại được triển khai trong năm 2021, thời gian mà toàn xã hội đang bị ảnh hưởng nặng nề bởi dịch bệnh Covid-19 nên dự án thiết kế FEED đã đối diện với nhiều thách thức và rủi ro. Trước tình hình hầu hết các tỉnh phía Nam, trong đó có Bà Rịa - Vũng Tàu thực hiện giãn cách xã hội theo Chỉ thị 16 của Thủ tướng chính phủ để phòng chống dịch Covid-19, việc huy động nhân sự thuê ngoài để thực hiện dự án đúng theo kế hoạch là điều không thể nên Viện NIPI đã linh động xây dựng kịch bản thực hiện dự án thiết kế FEED phù hợp với tình hình mới nhằm bảo đảm tiến độ dự án.

Trong đó bao gồm các giải pháp như:

(i). Huy động sớm nguồn lực sẵn có của Viện NIPI để chủ động bắt đầu thực hiện trước thiết kế FEED, tập trung giải quyết và thống nhất toàn bộ các vấn đề thuộc về thiết kế cơ sở, bảo đảm rằng khi huy động được nhân sự thuê ngoài thì không còn vướng mắc về kỹ thuật, chỉ tập trung triển khai chi tiết để đẩy nhanh và bắt kịp kế hoạch tiến độ.

(ii). Kịp thời số hóa, tạo cơ sở dữ liệu, hệ thống mạng và công nghệ thông tin để đảm bảo nhân sự dự án có thể làm việc online liên tục, dự án không bị gián đoạn trong thời gian áp dụng các biện pháp phòng chống dịch.

Thành công đạt được:

Với tất cả những nỗ lực và cố gắng, Viện NIPI đã hoàn thành thiết kế FEED đúng theo kế hoạch mà lãnh đạo Vietsovpetro giao. Tất cả các vấn đề về kỹ thuật đều đã được xem xét và đưa ra giải pháp thiết kế. Quy mô của dự án gồm:

(i). Giàn CPP-KNT có 16 lỗ giếng khoan, tổng khối lượng xây dựng khoảng 10200 tấn, trong đó khối thượng tầng gần 5680 tấn, khối chân đế gần 2900 tấn, cọc gần 1700 tấn.

(ii). Giàn WHP KTN có 16 lỗ giếng khoan, tổng khối lượng xây dựng khoảng 3160 tấn, trong đó khối thượng tần gần 1070 tấn, khối chân đế gần 970 tấn, cọc gần 1120 tấn.

(iii). Hơn 85 km đường ống ngầm và 3.5 km cáp điện ngầm.

(iv). Cải hoán giàn MSP-10, MSP-9 và BK-15 tại mỏ Bạch Hổ để tiếp nhận và xử lý sản phẩm từ lô 09-2/09. Tổng mức đầu tư xây dựng công trình là 338.5 triệu USD.

Kết quả thiết kế FEED đã góp phần tối ưu hiệu quả kinh tế của dự án, tối đa hóa sử dụng nội lực VSP, kịp thời cung cấp số liệu đầu vào phục vụ việc lập FDP mỏ KNT và KTN.

Ngoài ra, kết quả thiết kế FEED còn giúp cung cấp bộ tài liệu mua sắm cho các gói thiết bị chính (LLI) để sớm thực hiện quá trình mua sắm, nhằm đẩy nhanh tiến độ dự án.

Cũng phải lưu rằng, thiết kế FEED dự án phát triển mỏ KNT và KTN lô 09-2/09 là dự án thiết kế FEED có giàn CPP đầu tiên được thực hiện bởi 100% kỹ sư là người Việt Nam. Tổng chi phí thiết kế FEED tiết kiệm khoảng 21% so với ngân sách đã được các bên Nhà thầu phê duyệt.

Vào ngày 14/5/2022, Viện NIPI đã tổ chức workshop báo cáo kết quả thiết kế FEED với Ban lãnh đạo VSP và các bên Nhà thầu tham gia. Tại workshop, các bên tham gia cho rằng dự án phát triển mỏ KNT và KTN lô 09-2/09 là một trong những dự án trọng điểm của ngành dầu khí Việt Nam trong giai đoạn 2021 - 2025 và đều đánh giá cao năng lực của Viện NIPI trong việc tổ chức triển khai và hoàn thành thiết kế FEED đúng thời hạn với chất lượng cao, đặc biệt trong bối cảnh diễn biến dịch Covid-19 rất phức tạp trên cả nước. Các lãnh đạo tin tưởng rằng, với tinh thần trách nhiệm và quyết tâm như thế, Viện NIPI cũng sẽ hoàn thành tốt hạng mục thiết kế chi tiết ở giai đoạn tiếp theo.

Lời kết:

Đội ngũ thiết kế Viện NIPI đã tích lũy được kinh nghiệm, chuyên môn và trưởng thành qua nhiều dự án tự thực hiện cho Vietsovpetro và các khách hàng bên ngoài.

Từ giàn BK tự thực hiện lần đầu tiên vào năm 2012 (BK-16), đến thực hiện một phần thiết kế giàn BK-TNG với độ phức tạp cao. Tiếp sau đó là giai đoạn tự thiết kế các giàn mini BK phục vụ phát triển các mỏ nhỏ, cận biên.

Trong thời gian 10 năm gần đây, có thể nói năng lực thiết kế của Viện NIPI đã có những bước tiến vượt bậc. Năng lực của đội ngũ thiết kế Viện NIPI không chỉ thể hiện qua các sản phẩm thiết kế, mà còn cùng với tập thể Viện NIPI cống hiến thầm lặng phía sau các dự án thành công từ giai đoạn sơ khai lập FS, ODP, FDP, biến các dự án khó khả thi thành khả thi để đưa vào phát triển.

Có thể nói, sự trưởng thành và từng bước khẳng định năng lực của đội ngũ thiết kế Viện NCKH&TK thông qua thiết kế FEED mỏ KNT và KTN, lô 09-2/09 là kết quả của quá trình tích lũy kinh nghiệm, sự kế thừa có tính sáng tạo từ thành quả của các thế hệ đi trước, cũng như thể hiện khát vọng vươn lên, dám nghĩ dám làm, sẵn sàng đảm nhận các nhiệm vụ khó khăn mà Lãnh đạo VSP giao phó.

Đặc biệt, việc tự thực hiện thiết kế FEED một dự án quy mô lớn như giàn CPP KNT với 100% kỹ sư Việt Nam mà không cần thuê các chuyên gia nước ngoài như trước đây đã góp phần khẳng định năng lực thiết kế của VSP nói riêng cũng như năng lực thiết kế của ngành dầu khí Việt Nam hiện nay nói chung./.

BÙI TRỌNG HÂN - TRẦN DUY HẢI (NIPI)