Bài giảng Quản lý mỏ (Reservoir management).

I. Khaùi nieäm chung. Daàu khí laø taøi nguyeân thieân nhieân khoâng taùi taïo, nhucaàu tieâu thuï ngaøy caøng nhieàu vaø chöa theå thay theábaèng daïng nhieân lieäu khaùc. Naêm 2003 theá giôùi tieâu thuï treân 4 tyû taán daàu rieângMyõ laø 1 tyû taán, trong khi tröõ löôïng ngaøy caøng caïnkieät. Khoâng coøn nhöõng moû lôùn naèm noâng treân ñaát lieàn vaødeã khai thaùc nhö ôû nhöõng thaäp nieân ñaàu theá kyû 20. Hieän nay coâng taùc tìm kieám vaø khai thaùc ñöôïc trieånkhai ra caùc vuøng nöôùc saâu, xa bôø, treân 3 – 4 ngaønmeùt trong loøng ñaát vaø saâu hôn,

Quản lý mỏ

(Reservoir management).

DR NGÔ THƯỜNG SAN

I Khái niệm chung.

cầu tiêu thụ ngày càng nhiều và chưa thể thay thếbằng dạng nhiên liệu khác

Mỹ là 1 tỷ tấn, trong khi trữ lượng ngày càng cạn

kiệt

dễ khai thác như ở những thập niên đầu thế kỷ 20

khai ra các vùng nước sâu, xa bờ, trên 3 – 4 ngàn

mét trong lòng đất và sâu hơn,

 Mỏ thường có trữ lượng nhỏ, đầu tư lớn, giá thành

khai thác cao, trong khi giá dầu luôn biến động là

một rủi ro lớn, bất kỳ lúc nào cũng có thể tạo cuộc khủng hoảng về năng lượng

triển nhanh những mỏ cận biên đó

ảnh hưởng đến sản lượng, sự thu hồi dầu, tuổi thọ

mỏ,

lý, thiếu hiểu biết về đặc thù và thuộc tính của tầng chứa, thiếu sự theo dõi quản lý trong quá trình khai thác

 Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam từ

khi bắt đầu khai thác những tấn dầu đầu tiên đã trở thành ngành kinh tế quan trọng và chiến lược của đất nước,

lương thực (phân bón) và đặc biệt về nhiên liệu,

ít ra đến giữa thế kỷ 21, khi chưa có nguồn nào khác thay thế hiệu quả và an toàn về môi sinh.

 Dầu khí là nguồn tài nguyên thiên nhiên

không tái tạo, trữ lượng ở Việt Nam không lớn, theo dự báo chỉ đủ đảm bảo cho mức sản lượng trần cỡ 35 tr.t/ năm dầu quy đổi.

 Việc phát hiện và xây dựng được hệ phương pháp hợp lý, hiệu quả để khai thác dầu có thu hồi tăng cường trong đá móng nứt nẻ là một thành công và đóng góp lớn của ngành dầu khí Việt Nam về thực tiễn và lý luận cho khoa học

địa chất dầu khí thế giới Tên mỏ “Bạch Hổ” đã

đi vào các văn liệu thế giới về dầu khí.

 Cấu trúc các mỏ dầu, khí và khí-condensat

ở Việt Nam rất đa dạng, nhiều vỉa; đá chứa có thành phần khác nhau gồm lục nguyên, đá vôi, móng granitoid nứt nẻ, đá phun trào basalt- andesit, kể cả diapir sét.

 Hình thái gồm nhiều thể loại :

 dạng vòm và địa hình nhô của móng,

 nếp lồi,

 uốn nếp-đứt gãy,

 các khối xây ám tiêu (reef build-up),

 thấu kính, thạch học,

 áp gối, vát nhọn địa tầng, v.v

 Vì thế để có thể khai thác một mỏ dầu khí có hiệu quả cần hiểu biết cách quản lý mỏ, đó là phương pháp, cách tiếp cận mới để

phát triển và khai thác mỏ nói chung một cách tối ưu và có lợi nhuận cao

 Ngành công nghiệp dầu khí nói chung đã trải qua một giai đoạn khai thác ban đầu không khống chế sản

lượng,

yêu cầu của Công ty là phải tối đa hóa lợi nhuận trên các cơ sở, phương tiện khai thác hiện hửu

đoạn của những thách thức và phải chấp nhận thách thức thực tế là một lượng lớn dầu khí sẽ bị giữ lại dưới lòng đất nếu không có một giải pháp kỹ thuật khai

thác tăng cường nào được triển khai để cải thiện thực trạng khai thác hiện thời

 Theo D.H.Lehman (Exxon Co.USA) từ khoảng 482 tỷ thùng (76,6 Gm3) dầu tại chổ OIIP phát hiện tại

Mỹ thì chỉ có, 158 tỹ thùng ( 25,1 Gm3) được phát hiện bằng các công nghệ và điều kiện kinh tế bình

thường hiện có

lại đều phải được khai thác bằng các phương pháp

hiệu quả hơn như khoan đan dày bổ sung, và các

phương pháp khai thác tăng cường (EOR)

hiểu biết tổng hợp về mỏ và » hệ thống tầng chứa

(Reservoir systems) « cũng như sự hợp tác chặt chẻ giữa các nhà địa chất khai thác và công nghệ mỏ

 Xu thế chung hiện nay trong ngành công nghiệp dầu khí là tập trung các nổ lực vào việc mở rộng và phát

triển các mỏ hiện có hơn là tìm kiếm thêm các mỏ mới để duy trì trữ lượng

khoan đan dày và mở rộng, và nếu không kể các mỏ

ngoài biển thì con số đó khoảng 80%

hiện mới càng ngày càng kém đi

dài, họ tập trung vào những mỏ đang khai thác hoặc kề đó với mục tiêu là kéo dài ranh giới mỏ, hoặc tìm thêm các tầng sản phẩm mới, hoặc áp dụng các giải pháp thu hồi thứ cấp tăng thêm trữ lượng thu hồi

 Trước năm 1970, nhiều người như Essley cho rằng

công tác quản lý mỏ là nhiệm vụ của khoa học công nghệ mỏ

mềm sử lý là cơ bản

quản lý mỏ được xem là hệ thống tích hợp của khoa học địa chất và công nghệ mỏ, trong đó đặc tính tầng chứa và mô phỏng mỏ được xem là đặc biệt quan

trọng,

phải được mở rộng ra nhiều lĩnh vực kỹ thuật, công

nghệ, kinh tế, và môi trường quản lý, kể cả quản lý

nhân lực và an toàn, bảo vệ môi trường

 Hoạt động quản lý mỏ hiện đại đòi hỏi phải xây dựng những nhóm làm việc phối hợp gắn bó giữa các nhà địa chất, địa vật lý, các kỹ sư công nghệ, chuyên gia kinh tế

trong kinh doanh ở ngành công nghiệp dầu khí đòi hỏi cả người điều hành lẫn cán bộ kỹ thuật phải hợp sức để tìm và phát triển những mỏ tối ưu, hiệu quả hơn với chi phí thấp nhất

 Sự thành công gia tăng trữ lượng bằng các biện pháp

kể trên rất phụ thuộc vào:

khai thác mỏ

• Vì thế quản lý mỏ là quan điểm, là chiến lược, sự

hoạch định chương trình phát triển, nghệ thuật tổ

chức điều hành đa ngành, phân tích rủi ro, và áp

dụng những biện pháp và tiến bộ khoa học công nghệ để khai thác mỏ dầu khí tối ưu, hiệu quả và kinh tế

nhất, kéo dài hợp lý đời mỏ.

• Quản lý mỏ là quá trình động, là chuổi các giải pháp

kinh tế – công nghệ bắt đầu từ khi thẩm lượng và chỉ kết thúc khi huỷ mỏ

II Mục tiêu của hoạt động quản lý mỏ.

Mục tiêu của hoạt động quản lý mỏ là :

 tối đa hoá giá trị kinh tế của mỏ,

 kéo dài thời gian hoạt động của mỏ (đời mỏ) bằng các giải pháp kỹ thuật khai thác tối ưu,

 tăng sự thu hồi dầu,

 nhưng đồng thời giãm thiểu sự đầu tư kể cả rủi ro trong đầu tư, giảm thiểu chi phí điều hành,

 kết quả cuối cùng là tối đa hóa lợi nhuận, và thu hồi dầu có kinh tế.

Quản lý mỏ dầu khí gần đây trở thành cấp thiết khi:

do khai thác,

mới,

hoạch phát triển mỏ một cách tổng hợp và khoa học Một sự hiểu biết cặn kẽ trong quá trình quản lý mỏ là rất quan trọng để phát triển và khai thác tối đa trữ

lượng dầu khí, cuối cùng là hiệu quả, lợi nhuận

Có nhiều quan điểm trong quản lý mỏ dầu khí, nhưng chung quy cần phải trả lời :

Nhà điều hành cần phải trả lời :

condensat, riêng lẻ hoặc hổn hợp ?

thác được?

thế nào ?

• III Quản lý mỏ là một bộ phận của công tác quản

lý dầu khí (Petroleum management).

 Quản lý mỏ là một bộ phận của công tác quản lý dầu

khí (Petroleum management) nói chung ở cấp vi mô

của một công ty dầu khí,

(Macroeconomics)

các công ty đều xuất phát từ quyền lợi của công ty,

nhưng có khi quá trình khai thác (Quản lý mỏ) không

phù hợp với chính sách của nước chủ nhà,

pháp thỏa hiệp quyền lợi giữa các đối tác, liên quan

đến kinh tế vĩ mô

• Những mục tiêu chính của nước chủ nhà trong quản

lý dầu khí :

họat động thăm dò khai thác dầu khí

mỏ mới và sự suy giảm các mỏ đang khai thác,

làm giảm sự quyết tâm của nhà đầu tư,

phương thông qua đào tạo, chuyển giao công nghệ, và sự tham gia điều hành hoạt động dầu khí

 Sử dụng tối đa lao động địa phương, vật tư và thiết bị tại chổ,

qua sự chia sẽ đầu tư cùng các công ty nước ngoài

bẩy dầu khí

• Những mục tiêu chính và có tính phổ biến của các

công ty dầu trong hoạt động thăm dò và khai thác

dầu khí là :

yếu tố rủi ro, và thời gian đầu tư kéo dài giữa khâu

tìm kiếm-khai thác

 Thời gian thu hồi vốn có thể chấp nhận được.

thiên nhiên

hoạt động thăm dò và phát triển khai thác mỏ

dầu khí

quyền lợi hợp lý của nhà đầu tư

sở tại,

 Dù ở quy mô nào, các tổ chức dầu khí đều phải có

chiến lược quản lý dầu khí

phân tích tính hợp lý của công tác quản lý tài nguyên

dầu khí (Petroleum Resources Management) được thể

hiện qua 3 yếu tố :

- hệ thống,

- quá trình,

- nhiệm vụ và hoạt động thực hiện

• a/ - Quản lý tài nguyên dầu khí là một hệ thống

(system) trong các khâu từ upstream đến downstream

gồm các quy định, các biện pháp kích thích áp dụng để tăng giá trị tài nguyên được khai thác.Sự điều hành công tác quản lý tài nguyên dầu khí rất phụ thuộc vào chất

lượng ‘’đầu vào’’như nhân lực, vật tư, năng lượng, nguồn tài nguyên, kỷ năng quản lý và ảnh hưởng của đầu ra

(output or side-effect) như thị trường tiêu thụ

• b/ Quản lý tài nguyên dầu khí là một quá trình (chuổi

công việc)–(process) triển khai ở tất cả các công đoạn

bắt đầu từ đánh giá tài nguyên (resource assessment),

tìm kiếm, lập kế hoạch phát triển, và tiếp tục là các khâu thiết kế, xây dựng, vận hành, bảo trì, và phân phối sản phẩm cuối cùng

• c/ Quản lý tài nguyên dầu khí là sự kết nối các hoạt

động và nhiệm vụ của nhiều đơn vị cùng một mục tiêu

có tác động dây chuyền

• Ví du: - sự suy giảm sản lượng ngoài dự kiến là hậu quả của sự giảm sản lượng của từng mỏ riêng lẻ, có

thể do việc khai thác với chế độ không hợp lý, hoặc do các yếu tố kỹ thuật chứ không chỉ nguyên nhân vấn đề tài nguyên

mặt, từ nhiều khía cạnh khác nhau và xử lý tổng hợp

• Nhìn chung, để công tác quản lý dầu khí có thể thựchiện được và có hiệu quả thì cần xác định các mụctiêu rõ ràng, các nhiệm vụ phải cụ thể, hiện thực vàquan trọng là phải phân tích sự gắn kết có tác độngdây chuyền giữa các yếu tố :

• - 1/ vấn đề tài nguyên dầu khí ;

• - 2/ quản lý khai thác ;

• - 3/ cơ cấu tổ chức và cơ chế điều hành

IV Hiệu quả của công tác Quản lý mỏ là sự tích hợp dây chuyền các giá trị (Values chain).

khai thác dầu khí là sự cộng hưởng từ các khâu :

• Khai thác – (Reservoir performance).

• - Việc đầu tư trong khai thác tập trung nhằm: (1)- đảm bảo công suất mỏ, (2)- tăng hệ số thu hồi đặc biệt ở giai đoạn suy giảm của mỏ

• - Vì thế hiệu quả phải được xem từ khâu quyết định đầu

tư phát triển mỏ đến khâu áp dụng các giải pháp khai

thác tăng cường để tăng hệ số thu hồi, kéo dài đời mỏ

• Hiệu quả sử dụng các thiết bị khai thác – (Production

installation efficiency)

• - Các thiết bị cần được thiết kế phù hợp với công

suất mỏ, thời gian sử dụng có tính đến đời hoạt động

của mỏ (lifetime)

lượng, mức độ huy động đầu tư tập trung đễ đạt sản

lượng đỉnh, và cường độ khai thác (sản lượng năm

8-10% trữ lượng)

liền kề nhau

• Hệ thống thu gom và xử lý khí.(Gas disposal systems)

khí đồng hành trong quá trình khai thác dầu

• Vận chuyển và tàng trữ (Transportation and storage)

• Thị trường (Marketing).

• - Hiệu quả là sự tích hợp nhiều yếu tố.

• - Hoạt động dầu khí đòi hỏi khả năng (năng lực)

không chỉ trong khai thác mà cả trong thăm dò, phát triển mỏ, điều hành và bảo dưởng các cơ sở khai thác, tìm thị trường và tổ chức kinh doanh dầu khí

• - Đó là khả năng về nguồn nhân lực, quản lý, trình

độ công nghệ, tổ chức.

V Mối quan hệ chi phối.

 Nhân lực (Human resources).

quan đến vấn đề quản lý nhân lực có trình độ chuyên môn sâu, kỹ năng cao, những người làm công tác

nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực (R&D), vì hoạt

động dầu khí chứa đựng nhiều rủi ro, chi phí đầu tư lớn

• - Quản lý nhân lực có trình độ là vấn đề phức tạp

« Managing professionals is basically the

unmanageable « làm thế nào đễ họ phát huy tính sáng tạo, chủ động tìm mọi cơ hội và giải pháp kỹ thuật đễ gia tăng giá trị của mỏ

 Đầu tư và phát triển công nghệ mới.

một lượng tài nguyên lớn sẽ bị giữ lại dưới lòng đất nếu không có những giải pháp khai thác thích hợp

lực » phát triển thăm dò và khai thác dầu khí

pháp mua và ứng dụng nhưng nhiều Tập đoàn lớn thường đầu tư và tổ chức công tác nghiên cứu khoa

Quản lý an toàn và bảo vệ môi trường.

tắc quản lý và kỹ thuật đễ bảo vệ an toàn cho con

người, cho môi trường và công trình khỏi các sự cố

gây thiệt hại

là rất nhiều, thường không được quan tâm nghiêm túc một khi thiệt hại nghiêm trọng chưa xảy ra,

năm 1988 ở Biển Bắc gây thiệt hại nghiêm trọng là bài học kinh điển

không chỉ thể hiện trong quá trình điều hành công

trình mà phải bắt đầu từ khâu thiết kế

 Các công trình đều phải được đánh giá rủi ro và tác

động môi trường, và có những giải pháp xử lý và

giảm thiểu rủi ro một khi có sự cố xảy ra

VI Quản lý mỏ và hệ thống tầng chứa

(Reservoir systems).

dụng để đánh giá tiềm năng của một bể chứa dầu

của quản lý mỏ là nghệ thuật và hiệu quả áp dụng

công nghệ trong nghiên cứu « hệ thống tầng

chứa »(Reservoir system) của một mỏ cụ thể

 Quản lý mỏ có thể được xem như một tập hợp các

công việc điều hành và ra quyết định qua đó một mỏ có thể được xác định, đo vẽ, khai thác, phát triển,

điều chỉnh, và đánh giá liên tục từ khi phát hiện đến suy giảm sản lượng và sau đó là hủy mỏ

trình động, liên tục tiếp diễn trong việc thu thập, phân tích, có luận cứ, và tích hợp các số liệu nghiên cứu

mô hình (phác hoạ) mỏ – (Reservoir description) – và số liệu thực tế khai thác (Performance data)

cường độ khai thác và chế độ suy giảm tối ưu

Điều nổi bật trong Quản lý mỏ là:

(plans) tối ưu để quản lý từng mỏ, vỉa (Reservoir)

các số liệu,

gia đa ngành (multidisciplinary team).

bản đồ đẵng sâu, các bản đồ cấu tạo, đẵng áp, các số liệu mẫu lõi, đo log, các kết quả thử vỉa ở các giếng

khai thác, nhưng vẫn không đủ để dự đoán về sự phân bố đặc tính thấm chứa,

kết quả đo giao thoa giữa các giếng, đo giảm áp nhiều lần có thể dự đoán được ranh giới của tầng chứa,

nhưng độ tin cậy không cao

 Trong những năm gần đây, sự tập trung chủ yếu

được hướng vào việc nghiên cứu địa chất tầng chứa

(Reservoir geology) đặc biệt là :

- sự phụ thuộc giữa dòng chất lưu với môi trường trầm tích,

- lịch sử phát triển sau trầm tích

(Post-depositional history),

- những biến đổi thứ sinh tác động hai chiều đến chất lượng tầng chứa

các đặc tính của đá chứa xa giếng khoan, đánh giá

chất lượng tầng chứa và đặc tính của chất lưu

30-40%

 Nghiên cứu tổng hợp về đặc tính tầng chứa rất hiệu quả ở các mỏ lục nguyên và carbonat, đặc biệt là để duy trì sản lượng và tăng hệ số thu hồi dầu.

lưu vỉa, lịch sử khai thác và dự báo nhịp độ khai thác

(Reservoir performance) là cơ sở để hoạch định

chương trình khai thác với mức suy giảm hợp lý và tối ưu của mỏ

phương pháp luận quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả trong quản lý mỏ

VII Các yếu tố của quản lý mỏ.

thác suy giảm, hoặc chương trình phát triển mỏ

vể khai thác mỏ

thành phần cơ bản của quản lý mỏ, đó là

- 1/ sự hiểu biết về thực thể cần phải quản lý ;

- 2/ về môi trường quản lý (the management

environment) ;

- 3/ và công nghệ sẵn có (available technology)

Khi tất cả 3 thành phần này được tích hợp, hội tụ thì

các quyết định và chiến lược đề ra mới có thể đạt

được mục tiêu của công tác quản lý

• 1/ Nhận thức về tầng chứa.

• Khi nói về tầng chứa cần hiểu trong khái niệm hệ

thống nhiều yếu tố với các cấp bậc khác nhau

(Multi-dimensional system)

• Trước hết, đó là bản chất tổng quát của hệ « tầng

chứa »

• Tầng chứa dầu khí (Reservoir) là các thể địa chất, nơi

dầu khí được lưu giữ, tích tụ dưới dạng bẫy, trong hệ thủy-động học liên thông thống nhất

• Vì thế khi nói đến « hệ tầng chứa », trước tiên phải

hiểu khái niệm tổng thể gồm chất lưu vỉa với các đặc tính, thành phần, cơ chế và động thái dòng chảy, các thuộc tính của đá chứa và mối quan hệ giữa chúng với nhau trong một hệ thủy động học thống nhất

 Ở cấp bậc thứ hai là những thông số về bản

chất »macro » của tầng chứa, gồm diện phân bố các chất lưu theo thành phần trong phạm vi mỏ, kích

thước, xu thế biến động, các thành hệ chứa dầu khí và môi trường lắng đọng, các dạng đá chứa và thành phần thạch học, chiều sâu tầng chứa và áp suất, và các thông số khác

« micro » gồm các thông số về hình thái và cấu trúc vỉa chứa, độ rỗng, độ chứa sét, độ bão hoà chất lưu, và mối quan hệ với áp suất mao dẫn, độ thấm pha, mối quan hệ PVT ,các thông số về thuộc tính chất lưu vỉa và sự biến động liên quan đến tính bất đồng nhất của vỉa

 Nhóm yếu tố thứ 4 trong hệ thống về tầng chứa là lịch sử diển biến khai thác và kết quả biến đổi các thuộc tính của chất lưu và đá chứa trong quá trình khai thác

như loại giếng nào được khoan, vị trí và thứ tự

khoan, vị trí xây lắp dàn, hoàn tất giếng như thế nào, giải pháp kích thích giếng và quá trình thực hiện, lượng chất lưu được thu hồi thêm hoặc bơm vào giếng so với trạng thái ban đầu ?