Tiến bộ công nghệ khoan dầu khí tiên tiến trên đất liền và ngoài khơi (Kỳ 1)

4 giờ trướcBài gốc

Ảnh minh họa

Tạp chí Nghiên cứu và đánh giá tiên tiến thế giới (World Journal of Advanced Research and Reviews-WJARR) là một tạp chí quốc tế xuất bản các bài báo nghiên cứu và đánh giá nhiều lĩnh vực, trong đó có lĩnh vực dầu khí. WJARR là tạp chí truy cập mở được xuất bản với tần suất hàng tháng (12 số/năm).

Trong phạm vi bài viết này, xin trân trọng giới thiệu với quý độc giả nội dung bài viết của nhóm tác giả là doanh nhân và nhà nghiên cứu đến từ CH Ấn Độ và CH Nigeria với tựa đề “Những tiến bộ công nghệ tiên tiến trong khoan dầu khí: Phân tích so sánh các ứng dụng trên đất liền và ngoài khơi” đã được đăng tải trên WJARR số ra mới đây, để tham khảo.

*****

Những tiến bộ công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực khoan dầu khí đã cách mạng hóa lĩnh vực dầu khí, dẫn đến tăng hiệu quả, an toàn và bền vững môi trường (Olgajia và cộng sự, 2024). Những tiến bộ này bao gồm nhiều cải tiến, bao gồm tự động hóa, robotics, phân tích dữ liệu và hệ thống giám sát theo thời gian thực. Tự động hóa và robotics đã cho phép tự động hóa các hoạt động khoan dầu khí, cắt giảm nhu cầu can thiệp thủ công và cải thiện độ chính xác của quá trình khoan dầu khí. Hệ thống phân tích dữ liệu và giám sát theo thời gian thực cung cấp cho người vận hành những hiểu biết có giá trị về hiệu suất khoan dầu khí, điều này cho phép họ tối ưu hóa các thông số khoan dầu khí và chủ động xác định các vấn đề tiềm ẩn. Hơn thế nữa, những tiến bộ trong số hóa và mô hình ảo cho phép mô phỏng và tối ưu hóa các quy trình khoan dầu khí trước khi thực hiện, giảm thiểu rủi ro và tối đa hóa hiệu quả (Oke và cộng sự, 2024). Do vậy, việc so sánh các ứng dụng công nghệ khoan tiên tiến trên đất liền và ngoài khơi là rất quan trọng bởi do những thách thức và yêu cầu hoạt động riêng biệt của từng môi trường.

Hoạt động khoan trên đất liền thường liên quan đến khoan giếng dầu khí trên đất liền, trong khi hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi diễn ra trong môi trường biển. Việc so sánh cho phép đánh giá hiệu quả của tiến bộ công nghệ tiên tiến trong việc giải quyết các thách thức riêng của từng bối cảnh, chẳng hạn như rủi ro về độ an toàn, cân nhắc về môi trường và các hạn chế trong hoạt động. Bằng cách hiểu được sự khác biệt giữa các ứng dụng trong và ngoài nước, các bên liên quan có thể xác định các phương pháp thực tiễn tốt nhất, tối ưu hóa việc sử dụng công nghệ tiên tiến và thúc đẩy đổi mới trong cả hai lĩnh vực.

Mục đích của phân tích so sánh là đánh giá tác động của tiến bộ công nghệ tiên tiến đối với hoạt động khoan trên đất liền và ngoài khơi, đồng thời xác định các khu vực cần cải thiện (Omole và cộng sự, 2024). Phạm vi phân tích bao gồm đánh giá các cải tiến hiệu quả, nâng cao an toàn, cân nhắc về môi trường và tuân thủ quy định ở cả trên đất liền và ngoài khơi. Bằng cách tiến hành phân tích so sánh toàn diện, nghiên cứu này nhằm mục đích cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu quả của tiến bộ công nghệ tiên tiến trong việc giải quyết các thách thức và cơ hội của hoạt động khoan dầu khí trên đất liền và ngoài khơi, cuối cùng là cung cấp thông tin cho việc đưa ra các quyết sách và hướng dẫn các nỗ lực nghiên cứu và phát triển trong tương lai.

Công nghệ khoan dầu khí tiên tiến trên đất liền

Hoạt động khoan dầu khí trên đất liền đề cập đến việc thăm dò và khai thác tài nguyên dầu khí trên đất liền thường liên quan đến việc khoan giếng dầu khí theo chiều dọc hoặc chiều ngang để tiếp cận các hồ bể chứa dưới bề mặt có chứa hydrocarbon (Olatunde, 2024). Khoan dầu khí trên đất liền được tiến hành ở nhiều dạng địa chất khác nhau, bao gồm đá phiến, sa thạch và đá vôi, và thường đòi hỏi thiết bị và kỹ thuật chuyên dụng để vượt qua các điều kiện đầy thách thức. Tự động hóa và robotics đã cách mạng hóa hoạt động khoan dầu khí trên đất liền bằng cách cải thiện hiệu quả, an toàn và độ chính xác.

Hệ thống khoan dầu khí tự động sử dụng các thuật toán và cảm biến tiên tiến để điều khiển thiết bị khoan dầu khí, điều chỉnh các thông số khoan dầu khí và tối ưu hóa hiệu suất theo thời gian thực. Công nghệ tiên tiến robotics cho phép triển khai các giàn khoan dầu khí không người lái và cánh tay robotics khoan dầu khí, cắt giảm nhu cầu can thiệp của con người trong môi trường nguy hiểm hoặc từ xa. Những tiến bộ công nghệ này giúp nâng cao năng suất khoan dầu khí, cắt giảm thời gian ngừng hoạt động và giảm thiểu rủi ro vận hành liên quan đến lao động thủ công (Okwandu và cộng sự, 2024). Phân tích dữ liệu và hệ thống giám sát theo thời gian thực đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hoạt động khoan dầu khí trên bờ khi mà các hệ thống này thu thập, phân tích và giải thích khối lượng lớn dữ liệu từ cảm biến khoan dầu khí, dụng cụ khoan giếng và thiết bị bề mặt để cung cấp những hiểu biết có giá trị về hiệu suất khoan và điều kiện giếng khoan dầu khí.

Bằng cách giám sát các thông số chính như tốc độ khoan, trọng lượng mũi khoan và đặc tính bùn mùn khoan theo thời gian thực, người vận hành có thể xác định sớm các vấn đề tiềm ẩn, tối ưu hóa các thông số khoan và đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu để cải thiện hiệu quả và năng suất. Công nghệ số hóa và mô hình hóa ảo đã cho phép người vận hành khoan dầu khí trên đất liền mô phỏng và tối ưu hóa các quy trình khoan dầu khí trong môi trường ảo trước khi thực hiện khoan. Bản sao số thì tạo ra các bản sao số của tài sản khoan dầu khí, cho phép người vận hành trực quan hóa và phân tích các hoạt động khoan, xác định các tắc nghẽn tiềm ẩn và tối ưu hóa thiết kế giếng.

Kỹ thuật mô hình ảo mô phỏng đặc điểm hồ bể chứa, quỹ đạo giếng và kịch bản khoan dầu khí để tối ưu hóa hiệu quả khoan dầu khí, giảm thiểu rủi ro và cắt giảm chi phí. Những công nghệ tiên tiến này giúp nâng cao độ chính xác của việc lập kế hoạch, cải thiện việc đưa ra quyết định và tạo điều kiện hợp tác giữa các nhóm đa lĩnh vực tham gia vào các dự án khoan dầu khí trên bờ như nghiên cứu điển hình minh họa hoạt động khoan dầu khí trên đất liền mang tính đổi mới sáng tạo (Oyebode và cộng sự, 2022). Đó là một nghiên cứu điển hình từ hoạt động khoan dầu khí đá phiến trên đất liền ở Hoa Kỳ cho thấy việc triển khai hệ thống khoan tự động đã góp phần cải thiện hiệu quả khoan dầu khí và cắt giảm chi phí sản xuất.

Bằng cách tích hợp các điều khiển khoan tự động, cảm biến tiên tiến và phân tích dữ liệu theo thời gian thực, nhà vận hành đã đạt được những cải tiến đáng kể về mặt hiệu suất khoan dầu khí, bao gồm tốc độ khoan nhanh hơn, cắt giảm thời gian ngừng hoạt động và tăng cường độ ổn định của giếng. Việc triển khai các hệ thống khoan tự động cũng cải thiện sự an toàn bằng cách giảm thiểu sự tiếp xúc của con người với các điều kiện khoan dầu khí nguy hiểm. Trong một nghiên cứu điển hình khác, việc sử dụng bản sao số để tối ưu hóa giếng, một nhà vận hành máy khoan dầu khí đã sử dụng bản sao số để tối ưu hóa thiết kế giếng và các thông số khoan dầu khí trong một bể chứa độc đáo.

Thông qua việc tạo ra các bản sao số của tài sản khoan dầu khí và mô phỏng các kịch bản khoan khác nhau, người vận hành đã xác định quỹ đạo giếng, thiết kế vỏ giếng và các đặc tính dung dịch khoan tối ưu để tối đa hóa hiệu quả sản xuất và giảm thiểu thiệt hại cho hồ bể chứa. Việc sử dụng bản sao số đã cải thiện sự hiểu biết về hồ bể chứa, giảm thiểu rủi ro khoan và gia tăng lợi nhuận tổng thể của dự án (Goh và cộng sự, 2024). Những trường hợp nghiên cứu này nêu bật tác động biến đổi của công nghệ tiên tiến trong hoạt động khoan dầu khí trên bờ thông qua thể hiện phương cách cách tự động hóa, phân tích dữ liệu và số hóa thúc đẩy hiệu quả, năng suất và an toàn trong hoạt động thăm dò và sản xuất tài nguyên dầu khí trên đất liền. (Souza và cộng sự, 2024)

Công nghệ khoan dầu khí tiên tiến ngoài khơi

Hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi liên quan đến việc thăm dò và khai thác tài nguyên dầu khí từ dưới đáy biển. Hiện các hoạt động này diễn ra ở các địa điểm ngoài khơi, từ vùng nước nông gần bờ biển đến môi trường nước sâu hoặc siêu sâu xa bờ. Hiện khoan dầu khí ngoài khơi đóng một vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu, với trữ lượng đáng kể nằm bên dưới đáy các đại dương trên thế giới (Patil và cộng sự, 2024). Tuy nhiên, việc khoan dầu khí ngoài khơi cũng đã đặt ra những thách thức đặc biệt do điều kiện môi trường khắc nghiệt, sự phức tạp về hậu cần và những cân nhắc về mặt an toàn.

Hệ thống khoan dầu khí dưới đáy biển cho phép người vận hành tiếp cận và khai thác trữ lượng hydrocarbon nằm dưới đáy biển sâu. Hiện các hệ thống này bao gồm các đầu giếng dưới biển, thiết bị ngăn chặn phun trào (blowout preventers-BOP)/đối áp là một van chuyên dụng hoặc thiết bị cơ khí tương tự, được sử dụng để bịt kín, kiểm soát và giám sát các giếng dầu khí để ngăn chặn phun trào, sự giải phóng không kiểm soát của dầu khí từ một giếng, và cây sản xuất (cây Giáng sinh) được sử dụng để kiểm soát dòng dầu khí từ giếng trong quá trình sản xuất, đều được lắp đặt dưới đáy biển, điều này cho phép các hoạt động khoan được tiến hành từ xa từ các giàn khoan dầu khí hoặc tàu khoan ngoài khơi. Hiện các công nghệ tiên tiến khoan dưới đáy biển đã được phát triển để hoạt động ở vùng nước biển ngày càng sâu hơn và môi trường khắc cũng ngày càng nghiệt hơn, điều này cho phép việc thăm dò và sản xuất trữ lượng dầu khí ngoài khơi ở những khu vực ngoài khơi xa đầy thách thức như Bắc Cực và các mỏ giếng ở vùng nước siêu sâu.

Hiện các giàn khoan dầu khí và thiết bị tiên tiến rất cần thiết cho hoạt động khoan ngoài khơi nhằm chịu được môi trường biển khắc nghiệt và hoạt động hiệu quả trong điều kiện nước siêu sâu (Mahmoud và cộng sự, 2024). Hiện các giàn khoan dầu khí ngoài khơi như giàn tự nâng, giàn nửa chìm, tàu khoan dầu khí đều được trang bị hệ thống khoan dầu khí tiên tiến, công nghệ tiên tiến giúp định vị động và các tính năng an toàn nhằm hỗ trợ hoạt động khoan tại các địa điểm ngoài khơi xa. Ngoài ra, các thiết bị khoan chuyên dụng, chẳng hạn như hệ thống ống chống đứng, sử dụng thiết bị kéo thả ống chống công nghệ cao (casing running tool) vào công nghệ khoan bằng ống chống, và hệ thống tuần hoàn bùn, tất cả đều được thiết kế để đáp ứng những thách thức đặc biệt của hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi.

Hệ thống giám sát và điều khiển từ xa cho phép người vận hành giám sát và kiểm soát các hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi từ các địa điểm trên đất liền hoặc từ trung tâm điều khiển từ xa. Hiện các hệ thống này đều sử dụng liên lạc vệ tinh, truyền dữ liệu theo thời gian thực và công nghệ tự động hóa nhằm cung cấp cho người vận hành những cập nhật liên tục về các thông số khoan, trạng thái thiết bị và điều kiện an toàn. Hệ thống giám sát và điều khiển từ xa cũng còn giúp nâng cao hiệu quả hoạt động, cải thiện độ an toàn, đồng thời cho phép ứng phó nhanh chóng với các trường hợp khẩn cấp hoặc hỏng hóc thiết bị ngoài khơi.

Trong một nghiên cứu điển hình từ một dự án thăm dò nước sâu ở Vịnh Mexico (Hoa Kỳ), một nhà vận hành đã triển khai robotics dưới đáy biển nhằm nâng cao hiệu quả và an toàn khoan dầu khí. Hiện các robotics ngầm điều khiển từ xa (remotely operated vehicles-ROV) được trang bị bộ điều khiển và cảm biến tiên tiến đã được sử dụng để thực hiện kiểm tra dưới đáy biển, can thiệp giếng và thực hiện các nhiệm vụ bảo trì thiết bị ở độ sâu cực lớn. Việc triển khai robotics dưới biển còn giúp cắt giảm nhu cầu về thợ lặn, điều này cho phép các hoạt động khoan giếng được tiến hành an toàn và hiệu quả trong môi trường ngoài khơi đầy thách thức.

Một nghiên cứu điển hình khác liên quan đến việc tích hợp các hệ thống điều khiển khoan dầu khí từ xa đặt trên các tàu khoan dầu khí hoạt động ngoài khơi ở Biển Bắc. Hiện các hệ thống này cho phép giám sát và kiểm soát các hoạt động khoan dầu khí từ các trung tâm điều khiển trên bờ, cho phép người vận hành tối ưu hóa các thông số khoan dầu khí, khắc phục sự cố và đưa ra quyết định từ xa theo thời gian thực. Việc tích hợp các hệ thống điều khiển khoan dầu khí từ xa giúp cải thiện hiệu quả hoạt động, giảm thiểu rủi ro cho nhân viên ngoài khơi và nâng cao hiệu suất khoan dầu khí tổng thể trong môi trường ngoài khơi.

Hiện tất cả những nghiên cứu điển hình trên đã chứng minh tác động biến đổi của các công nghệ tiên tiến đối với hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi, nêu bật cách thức các hệ thống khoan dưới đáy biển sâu, giàn khoan dầu khí tiên tiến và hệ thống giám sát từ xa đã góp phần thúc đẩy hiệu quả, an toàn và năng suất trong việc thăm dò và sản xuất trữ lượng dầu khí ngoài khơi. Khi hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi tiếp tục phát triển, các nhà khai thác phải tiếp tục nắm bắt những đổi mới công nghệ sáng tạo để vượt qua thách thức và khai thác toàn bộ tiềm năng của nguồn năng lượng ngoài khơi (Alotaibi và cộng sự, 2024).

Link nguồn:

https://wjarr.com/sites/default/files/WJARR-2024-1333.pdf)

Tuấn Hùng

WJARR

Nguồn PetroTimes : https://petrovietnam.petrotimes.vn/tien-bo-cong-nghe-khoan-dau-khi-tien-tien-tren-dat-lien-va-ngoai-khoi-ky-1-719020.html