Khoan dầu khí ở Lưu vực Permian

Một nghiên cứu điển hình đáng chú ý liên quan đến một công ty dầu khí hàng đầu hoạt động ở Lưu vực Permian, nơi là một trong những khu vực dầu khí đá phiến phát triển mạnh nhất ở Hoa Kỳ. Theo đó, công ty dầu khí này đã triển khai các hệ thống tự động hóa tiên tiến trong toàn bộ hoạt động khoan dầu khí của mình để hợp lý hóa các quy trình, nâng cao độ an toàn và cải thiện hiệu suất khoan dầu khí. Đối với các hệ thống tự động hóa sử dụng các thuật toán và cảm biến tiên tiến để điều khiển thiết bị khoan dầu khí, tối ưu hóa các thông số khoan và theo dõi tình trạng giếng khoan theo thời gian thực. Hiện các giàn khoan dầu khí tự động được trang bị hệ thống điều khiển tiên tiến để có thể điều chỉnh các thông số khoan dầu khí một cách linh hoạt dựa trên điều kiện thiết bị hoặc quy trình được sử dụng bên trong giếng, giảm nhu cầu can thiệp thủ công và giảm thiểu thời gian phi sản xuất.

Nhờ việc triển khai các hệ thống tự động hóa tiên tiến, công ty dầu khí này cũng đã đạt được những cải tiến đáng kể về hiệu quả khoan và cắt giảm chi phí thông qua tốc độ khoan dầu khí tăng, thời gian ngừng hoạt động giảm và hiệu suất vận hành tổng thể được cải thiện. Ngoài ra, các hệ thống tự động hóa còn nâng cao tính an toàn bằng cách giảm khả năng tiếp xúc với các điều kiện khoan dầu khí nguy hiểm và giảm thiểu rủi ro do lỗi của con người. Trong các hồ bể chứa độc đáo như các thành tạo khí chặt và các mỏ đá phiến, việc tối ưu hóa hiệu suất khoan dầu khí là rất quan trọng để tối đa hóa tốc độ sản xuất và phục hồi bể hồ chứa.

Phân tích dữ liệu theo thời gian thực cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu này bằng cách cung cấp những hiểu biết sâu sắc có thể hành động về động lực khoan dầu khí, đặc tính hình thành và độ ổn định của giếng. Một nghiên cứu điển hình liên quan đến một nhà điều hành chính tại mỏ đá phiến Eagle Ford ở tiểu bang Texas (Hoa Kỳ), nơi phân tích dữ liệu theo thời gian thực được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất khoan dầu khí và tối đa hóa khả năng phục hồi hồ bể chứa. Nhà vận hành cũng đã triển khai nền tảng phân tích dữ liệu toàn diện, tích hợp dữ liệu khoan dầu khí từ nhiều nguồn, bao gồm cảm biến thiết bị, đo bề mặt và mô hình địa chất.

Nền tảng phân tích dữ liệu sử dụng thuật toán học máy để phân tích các thông số khoan dầu khí, xác định đặc điểm hình thành và dự đoán các thách thức khoan theo thời gian thực. Bằng cách liên tục theo dõi động lực khoan và điều chỉnh các thông số khoan phù hợp, người vận hành có thể tối ưu hóa vị trí giếng, giảm thiểu thiệt hại tại thành hệ và tối đa hóa khả năng thu hồi hydrocarbon. Nhờ việc sử dụng phân tích dữ liệu thời gian thực, nhà vận hành đã đạt được những cải thiện đáng kể về hiệu quả khoan dầu khí, năng suất giếng và hiệu suất hồ bể chứa.

Hiệu quả đạt được rất rõ rệt, trong đó bao gồm thời gian khoan dầu khí giảm, chất lượng giếng được cải thiện và năng suất tổng thể tăng lên. Ngoài ra, nền tảng phân tích dữ liệu cũng cho phép đưa ra quyết định chủ động, cho phép người vận hành dự đoán các thách thức khoan dầu khí và thực hiện các hành động khắc phục trước khi chúng ảnh hưởng đến hoạt động. Những nghiên cứu điển hình dự án khoan trên đất liền này chứng minh tác động biến đổi của các hệ thống tự động hóa tiên tiến và phân tích dữ liệu thời gian thực đối với hoạt động khoan dầu khí ở các thành tạo đá phiến chặt. Bằng cách tận dụng các công nghệ tiên tiến, người vận hành có thể nâng cao hiệu quả, cắt giảm chi phí và tối đa hóa tốc độ sản xuất trong môi trường trên đất liền đầy thách thức. Khi lĩnh vực công nghiệp này tiếp tục đổi mới thì việc ứng dụng các giải pháp phân tích dữ liệu và tự động hóa tiên tiến sẽ vẫn đống vai trò rất quan trọng nhằm đạt được thành công trong hoạt động khoan dầu khí đá phiến trên đất liền.

Đánh giá tác động môi trường

Hiện các hoạt động khoan dầu khí trên đất liền có thể gây ra những tác động đáng kể đến môi trường, bao gồm phá vỡ môi trường sống, ô nhiễm nguồn nước và ô nhiễm không khí. Đối với các địa điểm khoan dầu khí trên đất liền thường yêu cầu về giải phóng mặt bằng và phát triển cơ sở hạ tầng rộng rãi, dẫn đến đánh mất và phân mảnh môi trường sống. Ngoài ra, các hoạt động khoan dầu khí có thể dẫn đến xói mòn đất, bồi lắng và ô nhiễm hóa học đối với tài nguyên nước mặt và nước ngầm, gây rủi ro cho hệ sinh thái địa phương và động vật hoang dã. Sự ô nhiễm không khí từ thiết bị khoan dầu khí, đốt dầu thường xuyên và khí thải phương tiện lưu thông trên đường ngày càng góp phần làm suy thoái môi trường và gây quan ngại về sức khỏe cộng đồng ở các cộng đồng xung quanh.

Hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi cũng gây ra rủi ro về môi trường, đặc biệt là ở các hệ sinh thái biển nhạy cảm. Hiện các giàn khoan dầu khí và hệ thống đường ống ngoài khơi có thể làm xáo trộn môi trường sống của đại dương, làm gián đoạn các tuyến di cư của hải sản và đưa các chất ô nhiễm vào môi trường đại dương. Đối với các sự cố tràn dầu, phun trào dầu và vô tình làm rò rỉ dung dịch khoan dầu khí ra môi trường đại dương thì đều có thể gây ra những tác động thảm khốc đối với đa dạng sinh học biển, nghề đánh bắt cá và các cộng đồng ven biển. Ngoài ra, ô nhiễm tiếng ồn từ các hoạt động khoan dầu khí cũng có thể làm phiền các loài động vật có vú ở biển và làm gián đoạn hoạt động liên lạc cũng như điều hướng của chúng trên đại dương.

Đánh giá tác động của tiến bộ công nghệ tiên tiến đối với tính bền vững môi trường, những tiến bộ công nghệ đổi mới sáng tạo trong hoạt động khoan dầu khí trên đất liền và ngoài khơi đều có khả năng cải thiện tính bền vững môi trường bằng cách giảm thiểu tác động môi trường, giảm thiểu tiêu thụ tài nguyên và thúc đẩy các giải pháp thay thế năng lượng sạch hơn. Hiện các công nghệ khoan dầu khí tiên tiến, chẳng hạn như khoan dầu khí xiên ngang và bẻ gãy thủy lực fracturing, đã cho phép các nhà khai thác tiếp cận trữ lượng dầu khí độc đáo với hiệu quả và độ chính xác cao hơn, giảm thiểu nhu cầu về cơ sở hạ tầng bề mặt rộng lớn cũng như giảm thiểu xáo trộn môi trường.

Ngoài ra, những đổi mới trong công nghệ tiên tiến tái chế và xử lý nước đã giúp giảm thiểu rủi ro ô nhiễm và tiêu thụ nước liên quan đến hoạt động bẻ gãy thủy lực. Việc tích hợp năng lượng tái tạo, chẳng hạn như giàn khoan dầu khí chạy bằng năng lượng mặt trời và thiết bị khoan điện, góp phần hơn nữa vào việc giảm phát thải khí nhà kính GHG và sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch trong hoạt động khoan dầu khí trên bờ. Trong hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi, những tiến bộ trong công nghệ tiên tiến dưới đáy biển, thiết bị ngăn ngừa phun trào dầu và hệ thống ứng phó tràn dầu đã giúp cải thiện các biện pháp an toàn và bảo vệ môi trường, giảm nguy cơ tràn dầu thảm khốc và ô nhiễm môi trường.

Hiện các kỹ thuật khoan dầu khí nâng cao, chẳng hạn như khoan dầu khí áp lực được quản lý và khoan dầu khí gradient kép, giảm thiểu việc xả dung dịch khoan dầu khí và hư hỏng thành hệ cũng như giảm thiểu tác động đến môi trường. Hơn thế nữa, những đổi mới trong năng lượng tái tạo ngoài khơi, như trang trại gió ngoài khơi và bộ chuyển đổi năng lượng sóng đã đem đến cơ hội sản xuất năng lượng bền vững và đa dạng hóa khỏi nhiên liệu hóa thạch. Thảo luận về các biện pháp giảm thiểu và tuân thủ quy định để giảm thiểu rủi ro môi trường, các biện pháp giảm thiểu và tuân thủ quy định là điều rất cần thiết để đảm bảo rằng các hoạt động khoan dầu khí trên đất liền và ngoài khơi giảm thiểu rủi ro môi trường và tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định về môi trường.

Hiện các cơ quan quản lý như Cơ quan Bảo vệ môi trường của Hoa Kỳ (EPA) và các cơ quan quản lý nhà nước giám sát các hoạt động khoan dầu khí trên đất liền và thực thi các quy định về môi trường để bảo vệ tài nguyên không khí, nước và đất đai. Các yêu cầu cấp phép, đánh giá tác động môi trường và các chương trình giám sát được thực hiện để đánh giá và giảm thiểu rủi ro môi trường liên quan đến hoạt động khoan dầu khí trên bờ. Các nhà vận hành được yêu cầu thực hiện các biện pháp quản lý tốt nhất, chẳng hạn như các tiêu chuẩn về vỏ thành giếng là lớp lót được lắp vào giếng dầu sau khi được khoan và bao quanh toàn bộ giếng và thường là ống thép rỗng lót bên trong giếng, và được gắn chặt cố định bằng xi-măng, các biện pháp ngăn chặn sự cố tràn dầu và các biện pháp quản lý nước thải nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường và đảm bảo tuân thủ quy định liên quan.

Hiện các hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi phải chịu sự giám sát nghiêm ngặt theo quy định của các cơ quan liên bang như Cục An toàn và thực thi môi trường (Bureau of Safety and Environmental Enforcement-BSEE) và Cơ quan Bảo vệ môi trường (EPA), cũng như các cơ quan quản lý của tiểu bang và quốc tế. Các quy định toàn diện chi phối an toàn khoan dầu khí ngoài khơi, ngăn ngừa ô nhiễm và lập kế hoạch ứng phó khẩn cấp nhằm giảm thiểu rủi ro môi trường và đảm bảo tính toàn vẹn trong hoạt động. Đánh giá tác động môi trường, kế hoạch ứng phó sự cố tràn dầu và các biện pháp kiểm soát giếng là một trong những yêu cầu pháp lý áp dụng đối với các nhà khai thác giàn khoan dầu khí ngoài khơi để bảo vệ hệ sinh thái biển, cộng đồng ven biển và tài nguyên thiên nhiên.

Trong khi cả hoạt động khoan dầu khí trên đất liền và ngoài khơi đều đặt ra những thách thức về môi trường thì tiến bộ công nghệ tiên tiến và các biện pháp tuân thủ quy định đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu rủi ro môi trường và thúc đẩy sự bền vững của môi trường. Do vậy, việc tiếp tục đổi mới, giám sát quy định và hợp tác trong lĩnh vực dầu khí là điều cần thiết để giải quyết các mối lo ngại về môi trường, góp phần đảm bảo khai thác tài nguyên có trách nhiệm trong cả hoạt động khoan dầu khí trên đất liền và ngoài khơi.

5 vấn đề để đẩy mạnh phát triển khoan dầu khí

Hoạt động khoan dầu khí trên đất liền có xu hướng có rủi ro an toàn thấp hơn song phải đối mặt với những quan ngại về môi trường như gián đoạn môi trường sống và ô nhiễm nước, trong khi hoạt động khoan dầu khí ngoài khơi gây ra rủi ro an toàn và thách thức môi trường lớn hơn, bao gồm nguy cơ tràn dầu và xáo trộn hệ sinh thái biển. Để thúc đẩy sự đổi mới và phát triển bền vững trong cả hoạt động khoan dầu khí trên đất liền và ngoài khơi, các bên liên quan nên ưu tiên thực hiện các khuyến nghị sau:

Thứ nhất, đầu tư vào nghiên cứu và phát triển: Phân bổ nguồn lực cho các sáng kiến nghiên cứu và phát triển nhằm phát triển các công nghệ khoan tiên tiến, tích hợp năng lượng tái tạo và các chiến lược giảm thiểu tác động đến môi trường.

Thứ hai, tăng cường hợp tác: Thúc đẩy sự hợp tác giữa các bên liên quan trong lĩnh vực, tổ chức nghiên cứu và cơ quan quản lý để chia sẻ các phương pháp hay nhất, thúc đẩy trao đổi kiến thức và giải quyết các thách thức chung.

Thứ ba, thực hiện các biện pháp thực tiễn bền vững: Ứng dụng các biện pháp khoan dầu khí bền vững, chẳng hạn như tái chế nước, cắt giảm khí thải và phục hồi môi trường sống nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường và thúc đẩy việc khai thác tài nguyên có trách nhiệm.

Thứ tư, tăng cường giám sát quy định: Đảm bảo khung pháp lý và cơ chế thực thi mạnh mẽ để duy trì các tiêu chuẩn môi trường, quy trình an toàn và sự tham gia của cộng đồng trong hoạt động khoan dầu khí.

Thứ năm, thúc đẩy giáo dục và đào tạo: Đầu tư vào các chương trình giáo dục và đào tạo để trang bị cho lực lượng lao động những kỹ năng và kiến thức cần thiết để tận dụng các công nghệ tiên tiến, tuân thủ các yêu cầu quy định và duy trì các phương pháp hay nhất trong lĩnh vực.

Hiện quỹ đạo tương lai của những tiến bộ công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực khoan dầu khí rất hứa hẹn, với sự đổi mới và phát triển liên tục trên nhiều mặt trận. Những tiến bộ trong trí tuệ nhân tạo, học máy và tự động hóa sẽ tiếp tục thúc đẩy hiệu quả, an toàn và năng suất trong hoạt động khoan dầu khí. Ngoài ra, việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo, như năng lượng gió và năng lượng mặt trời ngoài khơi, sẽ đóng một vai trò rất quan trọng trong việc cắt giảm lượng khí thải carbon và đa dạng hóa cơ cấu năng lượng. Hơn thế nữa, những tiến bộ trong khoa học vật liệu, robotics và số hóa sẽ cho phép các nhà khai thác vượt qua những thách thức vận hành và mở ra những cơ hội mới trong cả hoạt động khoan dầu khí trên đất liền và ngoài khơi. Nhìn chung, những tiến bộ công nghệ tiên tiến sẽ định hình tương lai của lĩnh vực khoan dầu khí, dẫn đến các hoạt động bền vững hơn, cải thiện hiệu suất hoạt động và tăng cường quản lý môi trường./.

Link nguồn:

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

Tiến bộ công nghệ khoan dầu khí tiên tiến trên đất liền và ngoài khơi (Kỳ 2)

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

Tuấn Hùng

WJARR