Hai lần vượt vũ môn

Những kho báu nằm sâu trong lòng đất kia, ở đâu và bao giờ cũng thách thức trí tuệ con người. Phải tạo ra được chiếc chìa khóa bằng vàng của trí tuệ và phải biết biến hóa lắt léo đôi khi ngược hẳn với thông lệ, mới hòng mở được những tầng cửa tự nhiên đầy ẩn số của nó.

Ở Xí nghiệp Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro (bây giờ là Liên doanh Việt Nga Vietsovpetro), có lúc tưởng chừng như đã tắt hy vọng về dầu khí. Hôm nay, sau hơn 35 năm sóng gió thăng trầm, họ đã khai thác được trên 220 triệu tấn dầu thô, đưa trên 30 tỉ mét khối khí đốt vào bờ, doanh thu đạt gần 75 tỉ USD, nộp ngân sách Nhà nước Việt Nam gần 47 tỉ USD. Đặc biệt tạo ra được công ăn việc làm ổn định và có thu nhập cao cho gần 6.000 người trong xí nghiệp. Đồng thời là trung tâm thu hút dịch vụ dầu khí cho các tổ chức kinh tế trong nước, tạo ra công việc dịch vụ cho hàng vạn lao động ở Việt Nam, cả trong lúc này dầu thô đang tạm thời giảm giá họ vẫn giữ được sự ổn định, nhịp nhàng trong sản xuất, vẫn là cánh chim đầu đàn của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam. Xin được quay lại với những ngày đầu gian khó của họ, để tìm hiểu cái gốc làm nên công trạng đó.

Mở cửa kho báu cứu nguy cho ngành dầu khí

Ngay sau ngày Tổng cục Dầu khí thành lập (1975), một đoàn cán bộ khoa học do các ông: Lê Văn Cự, Hồ Đắc Hoài, Ngô Thường San, Nguyễn Ngọc Sớm, Nguyễn Giao, Lê Quang Trung được cử vào miền Nam để thu thập, nghiên cứu những tài liệu về dầu khí, đặc biệt là tài liệu cấu tạo địa chất do các công ty tư bản để lại. Sau khi phân tích, tổng hợp, đoàn đã soạn thảo một báo cáo chi tiết kết quả nghiên cứu cấu tạo địa chất tại thềm lục địa phía Nam gửi về Tổng cục Dầu khí. Trong báo cáo khẳng định: “Những chỗ nào có dấu hiệu của tầng móng nhô cao thì chỗ đó không có triển vọng cho dầu”.

Nhận xét khoa học này hoàn toàn phù hợp với đánh giá địa chất của các công ty dầu khí nước ngoài thời kỳ 1978-1980 đã khoan thăm dò tại thềm lục địa phía Nam, Công ty Agip của Ý, Bow Valley của Canada, Deminix của Tây Đức và các công ty của Pháp, Na Uy... căn cứ vào kết quả nghiên cứu địa chất của vùng mỏ này và theo thông lệ quốc tế, tất cả những tầng đá móng không có khả năng cho dầu, hoặc có dầu cũng chỉ là những vỉa 7-8 mét không đủ yếu tố trữ lượng để tổ chức khai thác. Chính vì vậy các công ty tư bản chỉ tập trung tìm dầu ở tầng trầm tích, khi chạm vào tầng đá móng 3-5mét là họ dừng lại kết thúc mũi khoan thăm dò.

Đẩy cần khoan vào giá dựng cần. (Ảnh: Đức Hậu - Vietsovpetro)

Ngày 19-6-1981 Liên doanh Dầu khí Việt Xô được thành lập, tiền thân của Liên doanh Dầu khí Việt Nga Vietsovpetro hôm nay (gọi tắt là Vietsovpetro). Sau một thời gian chuẩn bị cơ sở vật chất kỹ thuật, ngày 21-12-1983 khởi công khoan giếng thăm dò số 1 bằng tàu khoan Mikhain Mirchin tại vùng mỏ Bạch Hổ. Khi khoan đã phát hiện một tập sét dày phủ trên tầng đá móng. Ban lãnh đạo Vietsovpetro cho rằng tập sét này có khả năng chắn dầu, và quyết định khoan sâu vào tầng đá móng 115 mét để nghiên cứu cấu trúc và đánh giá tầng móng. Hiện tượng lạ xuất hiện, trong quá trình khoan bị mất dung dịch và biểu hiện dầu khí, theo kinh nghiệm thăm dò thì đây là dấu hiệu có dầu, nhưng khi thử vỉa mới đến tầng trầm tích Mioxen ngày 24-5-1984 đã cho một tin vui lịch sử, phát hiện có dầu ở mức độ trữ lượng công nghiệp cho phép khai thác, và giếng khoan số 1 đã cho dòng dầu thương phẩm đầu tiên ngày 26-6-1986. Sự kiện này xuất hiện nó đã lấn át sự chú ý về hiện tượng mất dung dịch ở tầng đá móng.

Sau đó Vietsovpetro vẫn tiến hành khoan thăm dò thêm một số giếng nữa, ở vòm phía Bắc mỏ Bạch Hổ nhưng kết quả không được như mong muốn. Lúc này vỉa dầu ở tầng trầm tích Mioxen của giếng số 1 đã giảm sản lượng, ngày một cạn dần, đẩy Vietsovpetro vào một tình thế hết sức khó khăn có nguy cơ phải thu nhỏ mô hình, hoặc phải chuyển đi thăm dò nơi khác như tình trạng các công ty tư bản vào thăm dò ở đây đã từng lần lượt rút lui. Dầu khí với công việc thăm dò là thế, ở đâu và bao giờ cũng phải chấp nhận một sự thật phũ phàng mà thuật ngữ của nghề này gọi là sự rủi ro. Sự rủi ro ấy có thể phải chôn xuống biển hàng triệu đô la mà không thấy sủi lên một bọt tăm hy vọng. Đứng trước vận mệnh của xí nghiệp đang ngàn cân treo trên sợi tóc, ban lãnh đạo Vietsovpetro đã cùng đội ngũ cán bộ địa chất trong Viện khoa học - Thiết kế của xí nghiệp đã tiến hành xem xét, đánh giá lại tầng móng của vùng mỏ này trên cơ sở tồn tại tầng sét dày có khả năng chắn dầu phủ trên tầng đá móng, và đặc biệt là hiện tượng mất dung dịch khi khoan vào tầng móng của giếng số 1.

Bước đột phá vào tầng đá móng ngõ hầu phá vỡ những lý thuyết kinh điển của thế giới đã đóng băng trong giáo trình địa chất, theo kiểu được ăn cả ngã về không bằng một quyết định thử nghiệm ở mũi khoan số 6. Khi mũi khoan xoáy sâu vào tầng đá móng 23 mét thì được lệnh ngừng lại thử vỉa. Như một trò ú tim thế kỷ mang tầm cỡ quốc gia, chỉ còn một lần hy vọng cuối cùng, Vietsovpetro nín thở, hay nói đúng hơn tất cả những người quan tâm đến dầu khí của hai nước Việt Nam và Liên Xô đều nín thở. Tồn tại hay không tồn tại một xí nghiệp liên doanh dầu khí giữa hai nước Việt -Xô, niềm hy vọng cháy lòng của một dân tộc nghèo khổ vừa trải qua hai cuộc chiến tranh tàn khốc, tất cả dồn đọng lại chờ đợi ở giây phút này đây. Và ngay lúc đó tin nóng hổi được phát ra từ bộ phận thử vỉa: Có dầu! Trữ lượng cực lớn! Như gặp được thuốc hồi sinh, thế là Vietsovpetro đã trải qua được cơn bĩ cực, bây giờ họ mới gặp tuần thái lai.

Tuy nhiên, để khẳng định chắc chắn cấu tạo địa chất của tầng móng và tạo cơ sở khoa học đánh giá cho cả vùng mỏ, Ban lãnh đạo Vietsovpetro quyết định quay lại giếng số 1 để kiểm tra bằng những phương pháp thử vỉa và đã khẳng định chắc chắn có tồn tại vỉa dầu tầng móng. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: Tầng móng có độ sâu từ 3000 - 5000m, nhiệt độ từ 140 - 160°c, trữ lượng dầu rất lớn, tầng chứa dày trên 1.000 mét, chất lượng dầu rất tốt, không có tầng nước đáy. Tưởng chừng như đã tắt hy vọng, qua đánh giá này, thế cờ đã lật ngược lại, mũi khoan số 1 lập tức được lắp đặt thành giếng khai thác, ngày 6-9-1988 đã chính thức cho dòng dầu công nghiệp đầu tiên từ tầng móng của mỏ Bạch Hổ, với lưu lượng trên 300 tấn/ngày đêm.

Việc Vietsovpetro phát hiện ra tầng chứa dầu trong móng đá granit trước Đệ Tam ở vùng mỏ Bạch Hổ có trữ lượng lớn ở Đông Nam Á, đã đưa ra một cách nhìn mới mẻ và khả quan, xác định một phương hướng mới trong chiến lược thăm dò địa chất dầu khí ở thềm lục địa Việt Nam nói riêng và khu vực Châu Á Thái Bình Dương nói chung. Đây là đóng góp có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất to lớn cho ngành Dầu khí Việt Nam và thế giới. Tập thể cán bộ khoa học địa chất ở Vietsovpetro lần đầu tiên đã phát hiện ra một cấu trúc lạ của địa tầng vùng mỏ Bạch Hổ, dầu ở đây không đi từ tầng già đến tầng trẻ mà có sự nghịch đảo từ tầng trẻ đến tầng già, và có vùng chứa kín dày trên 1000m trong tầng đá móng granit. Phát hiện này đã làm đảo lộn nhiều công trình khoa học địa chất trước đó. Từ đây mở ra một tương lai rực rỡ cho ngành Dầu khí, tạo động lực thúc đẩy cho sự đầu tư của nước ngoài vào Việt Nam. Đồng thời, đã có nhiều công ty dầu khí nước ngoài theo chân Vietsovpetro Vietsopetro đã phát hiện ra những vỉa dầu có trữ lượng đáng kể trong tầng đá móng trước Đệ Tam ở thềm lục địa Việt Nam như : JVPC, Petronas, Carigaly, Cửu Long JOC... Từ ngày đó đến nay họ vẫn đang khai thác rất hiệu quả.

Tạo ra công nghệ thu hồi dầu ở vùng mỏ có đặc điểm địa chất trái thông lệ

Từ sự kiện tìm ra được vỉa dầu có trữ lượng lớn trong tầng đá móng mỏ Bạch Hổ, buộc Vietsovpetro phải chủ động hoạch định chiến lược phát triển tổng thể, từ cơ sở hạ tầng, dịch vụ đến việc quy hoạch đội ngũ cán bộ khoa học, kỹ thuật, nhằm mục đích tập trung tối đa cho khai thác, đồng thời triển khai khẩn trương kế hoạch thu hồi dầu để đạt được hệ số cao nhất. Việc phát hiện ra vỉa dầu trong tầng móng đã khó thì việc phải tìm ra giải pháp khai thác nó với hệ số thu hồi dầu lớn nhất, để tận dụng triệt để tài nguyên lòng đất lại là công việc khó khăn hơn nhiều. Qua thực tế các giếng đang khai thác ở tầng móng cho thấy, sử dụng năng lượng tự nhiên của vỉa chỉ đạt được hệ số thu hồi dầu từ 15-18%.

Bài toán mới lại một lần nữa làm đau đầu các nhà nghiên cứu ở Vietsovpetro, bởi vì: Trên thế giới phần lớn chỉ khai thác dầu ở tầng trầm tích, còn khai thác dầu ở tầng đá móng thì chưa có lời giải sẵn. Với cấu tạo địa chất phức tạp của các vỉa dầu có tầng chứa nứt nẻ trong tầng móng chưa có một công trình khoa học nào được đầu tư nghiên cứu để tìm ra phương pháp thu hồi dầu một cách có hiệu quả. Giai đoạn năm 1992-1993 vấn đề này được đặt ra vô cùng cấp bách, đội ngũ cán bộ khoa học của Viện nghiên cứu Khoa học - Thiết kế thuộc Vietsovpetro đã mầy mò nghiên cứu, tìm ra nhiều hướng đi rất khác nhau. Trực tiếp điều hành công việc này là Viện trưởng, tiến sĩ Aresep E.G, Phó Viện trưởng thứ nhất, tiến sĩ Trần Lê Đông và Viện sỹ Vakitop cùng tập thể các nhà khoa học ở đây. Dưới sự chỉ đạo trực tiếp của Tổng giám đốc Vietsovpetro Ngô Thường San, phòng thí nghiệm của viện được trang bị thêm máy móc, thiết bị và phần mềm chuyên dụng để nghiên cứu cấu tạo của vỉa dầu trong tầng móng. Sau một thời gian nghiên cứu, nhiều phương án thu hồi dầu được đề xuất trước Hội đồng khoa học, cuối cùng ban lãnh đạo Vietsovpetro đã chọn giải pháp bơm ép nước để bảo tồn áp suất vỉa.

Trong thời gian này, nhiều công ty dầu khi nước ngoài và cả chuyên gia dầu khí của Ngân hàng thế giới cũng lần lượt vào Vietsovpetro nghiên cứu thực trạng để tìm giải pháp thu hồi dầu. Khi nghe lãnh đạo Viện nghiên cứu Khoa học - Thiết kế trình bày phương án đã chọn của mình, họ khuyên: “Các ông không bao giờ được dùng phương pháp bơm ép nước để bảo tồn áp suất vỉa, tại vì: Trong tầng đá móng của các ông có rất nhiều khe nứt nẻ, nếu dùng phương pháp này lập tức các giếng khai thác khác sẽ bị ngập nước”. Trong buổi tranh luận sôi nổi hôm ấy, lãnh đạo Viện nghiên cứu phía Việt Nam hỏi rằng: “Giả sử không được bơm ép nước, theo các ông nên dùng phương pháp gì ?”. Trả lời: “Chúng tôi cũng không biết!”.

Thế là Vietsovpetro phải đơn thương độc mã trên đường tìm kiếm giải pháp, trông cậy hoàn toàn vào đội ngũ cán bộ khoa học, kỹ thuật của mình để vận động chất xám nội lực. Phòng thí nghiệm ở Viện Khoa học - Thiết kế của xí nghiệp được đầu tư hệ thống phương tiện kỹ thuật hiện đại nhất của Pháp. Những vỉa đá nứt nẻ chứa dầu được mô phỏng tại đây. Mục tiêu nghiên cứu duy nhất được xác định. Nhiều nhà khoa học thuộc các lĩnh vực khác nhau phải vào cuộc, nhiều thành tựu khoa học tiên tiến được ứng dụng, đặc biệt chuyên ngành thủy động lực học phải nghiên cứu kỹ sự giao thoa giữa các giếng với nhau để kết luận có sự liên hệ thủy động lực hay không ?

Thợ khoan (Ảnh: Đức Hậu - Vietsovpetro)

Sau một thời gian nghiên cứu, thí nghiệm Viện Khoa học - Thiết kế đã cho ra một kết luận chắc chắn: Dùng phương pháp bơm ép nước để bảo tồn áp suất vỉa ở tầng móng vùng mỏ Bạch Hổ hoàn toàn thực hiện được, trên cơ sở phải tuân thủ triệt để ba nguyên tắc sau đây, Một là: bơm đúng chỗ phần dưới tầng chứa dầu, càng sâu càng tốt, vì tầng chứa dầu ở đây không có nước đáy cho nên phải tạo ra tầng nước đáy để đẩy dầu lên. Hai là: Bơm đúng lúc, khi bắt đầu khai thác là phải bơm ngay để duy trì áp suất vỉa từ đầu. Bởi vì, nếu để áp suất vỉa xuống thấp có thể các vết nứt nẻ sẽ khép lại, khi đã khép lại thì không thể mở ra được nữa, nước ở vùng đáy khi bơm vào cũng không thể đẩy dầu có hiệu quả. Đây là đặc trưng khác hẳn với những vỉa dầu ở tầng trầm tích. Ba là: Bơm đúng khối lượng, đây là nguyên tắc cực kỳ quan trọng, phải tính toán sao cho dòng nước chỉ được đi xuống đáy không thể tràn vào kẽ nứt để gây ngập các giếng khác. Nói đơn giản vậy, nhưng nó là bài toán cực kỳ nan giải thách đố các nhà khoa học, và cuối cùng họ đã tìm ra được lời giải.

Trong một buổi làm việc với cán bộ khoa học Vietsovpetro, đoàn chuyên gia của Viện nghiên cứu Dầu mỏ nổi tiếng của Pháp, tuy đã xem xét, cân nhắc kỹ lưỡng nhưng họ cũng không ủng hộ phương án thu hồi dầu bằng phương pháp bơm ép nước của Vietsovpetro, các cán bộ khoa học Vietsovpetro mời họ đi thăm phòng thí nghiệm để trình bày các kết qủa nghiên cứu và phải trả lời họ rất nhiều câu hỏi mang tính phản biện. Lý lẽ khoa học buộc họ phải nhận thức lại, họ khẳng định: “Đối với tầng đá móng mỏ Bạch Hổ, không còn cách thu hồi dầu nào tốt hơn, các ông ứng dụng ngay phương pháp này nhất định sẽ cho ra một hiệu quả bất ngờ”.

Cuối năm 1993 kết quả thí nghiệm bơm ép nước để bảo tồn áp suất vỉa trong tầng móng của Viện Khoa học và Thiết kế Vietsovpetro đã được ứng dụng tại vùng mỏ Bạch Hổ. Nhờ phương pháp này, hệ số thu hồi dầu từ 15 - 18% được nâng lên 35 - 38%, rồi 40,3 % theo kết quả mô hình hoá năm 2003. Như vậy, ngay khi ứng dụng nó đã cho ra hiệu quả kinh tế rất cao, mang tính đột biến rõ rệt. Được biết, nếu việc điều chỉnh quá trình khai thác một cách hợp lý, kịp thời thì hệ số thu hồi dầu còn cao hơn nữa .

Ngoài ba nguyên tắc như đã nói, sau đó Vietsovpetro còn áp dụng một nguyên tắc nữa để tận thu dòng dầu ở mức tối đa, đó là: Áp suất bơm phải hợp lý trên cơ sở thông số cụ thể của từng giếng cụ thể. Cho đến hôm nay, Vietsovpetro đã bơm xuống tầng móng hàng trăm ngàn mét khối nước biển đã xử lý kỹ, có giai đoạn mỗi ngày phải bơm xuống trên 42 ngàn mét khối. Hãy làm phép tính so sánh để thấy rõ vai trò quan trọng của một công trình khoa học mang ý nghĩa kinh tế cao của nó: Trong số dầu thô được lấy lên từ tầng đá móng ở vùng mỏ Bạch Hổ, có trên 50% sản lượng được khai thác nhờ áp dụng phương pháp bơm ép nước. Như vậy, tính đến hết tháng 6 năm 2006 riêng áp dụng phương pháp này đã thu hồi được 68 triệu tấn dầu thô. Tính bình quân giá dầu Bạch Hổ từ năm 1986 đến 2005 là 187,2 USD/tấn, thì hiệu quả của công trình khoa học nói trên đã mang lại lợi ích kinh tế là: 12,7 tỉ USD, trừ chi phí nghiên cứu và đầu tư thiết bị kỹ thuật để thực hiện, lãi dòng còn lại đã thu về khoảng 10 tỉ USD. Hiện nay nhiều công ty dầu khí trong các liên doanh ở Việt Nam có mỏ dầu trong tầng móng, đã áp dụng phương pháp này để thu hồi dầu trong các mỏ như: JVPS ở mỏ Rạng Đông, J0C cửu Long ở mỏ Sư Tử Đen một cách có hiệu quả.

Thực ra, phương pháp này đã được nhiều nước khai thác dầu mỏ trên thế giới ứng dụng, điều khác nhau ở đây là, họ chỉ thực hiện ở các vùng mỏ trong tầng trầm tích. Với những đặc điểm địa chất rất phức tạp, trong khi đó lại chưa hề có lý thuyết hay kinh nghiệm thực tế dẫn đường, thế nhưng bằng trí tuệ của mình, đội ngũ những người làm khoa học ở Vietsovpetro đã tìm ra được giải pháp tối ưu cho việc thu hồi dầu bằng phương pháp bơm ép nước để bảo tồn áp suất vỉa ở tầng đá móng. Giải pháp này được coi là một phát minh khoa học phục vụ đắc lực cho ngành Dầu khí Việt Nam và đóng góp vào kho tàng tri thức nhân loại trong quy trình công nghệ khai thác dầu mỏ trên thế giới.

Từ việc phát hiện ra vỉa dầu có trữ lượng rất lớn ở tầng đá móng và một công trình khoa học trong việc thu hồi dầu, đã tạo điều kiện cho hàng trăm sáng kiến sáng chế ở trong và ngoài ngành dầu khí ra đời và có cơ sở thực tế để ứng dụng, những sáng kiến sáng chế này đã làm lợi cho nhà nước hàng trăm triệu USD, không chỉ hôm nay mà mãi mãi những ngày sau vẫn còn giá trị. Cũng trên cái gốc là những thành tựu nói trên, Vietsovpetro đã xây dựng được một hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật đồ sộ với trình độ công nghệ cao ở cả trên bờ và ngoài biển, góp phần quyết định hình thành ngành công nghiệp dầu khí ở Việt Nam. Đồng thời Vietsovptro cũng đã đào tạo được một đội ngũ cán bộ khoa học, cán bộ quản lý và công nhân kỹ thuật dầu khí lành nghề, luôn luôn nắm vững kiến thức khoa học, kỹ thuật ở trình độ công nghệ tiên tiến nhất, họ đã và đang vận dụng vào điều kiện cụ thể ở ngành dầu khí Việt Nam một cách có hiệu quả.

Phạm Văn Đoan

Năng lượng Mới số 568