Áp dụng công nghệ cốt lõi của cách mạng công nghiệp 4.0

Công trình “Nghiên cứu triển khai chương trình bảo trì tiên đoán và ứng dụng trí tuệ nhân tạo nhằm tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu quả vận hành khai thác mỏ khí condensate Hải Thạch - Mộc Tinh lô 05-2, 05-3, thuộc Biển Đông Việt Nam” do Công ty Điều hành Dầu khí Biển Đông (Biển Đông POC) chủ trì thực hiện vừa đạt giải Nhất Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2022 do Quỹ Hỗ trợ sáng tạo kỹ thuật Việt Nam (VIFOTEC) tổ chức, ở lĩnh vực tiết kiệm năng lượng và sử dụng năng lượng mới.

Nhóm tác giả của Công ty Điều hành Dầu khí Biển Đông đạt Giải Nhất Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2022

Theo Công ty Điều hành Dầu khí Biển Đông, nghiên cứu, phát triển phương pháp bảo trì tiên đoán sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo giúp hỗ trợ quá trình theo dõi, phân tích và dự báo tại mỏ khí - condensate Hải Thạch - Mộc Tinh thuộc dự án Biển Đông 1, Lô 05.2 và 05.3, tại bồn trũng Nam Côn Sơn, nằm cách bờ biển Việt Nam khoảng 320km về phía Nam.

Đây là một dự án khai thác dầu khí với điều kiện đặc biệt phức tạp, nước sâu (118 - 145 m nước), xa bờ, nằm trong khu vực có dị thường áp suất rất lớn, hệ thống dầu khí đặc biệt phức tạp của bể NCS và là dự án đầu tiên của Việt Nam và Đông Nam Á có điều kiện áp suất rất cao (890 atm), nhiệt độ vượt ngưỡng (hơn 190oC) được đưa vào phát triển. Đồng thời, là dự án có quy mô lớn nhất từ trước tới nay tại Việt Nam (với tổng khối lượng kết cấu lên tới hơn 70 nghìn tấn), đòi hỏi các tiêu chuẩn hết sức ngặt nghèo về kỹ thuật - công nghệ.

Do vậy, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ tiên tiến, phát huy tối đa nguồn lực tại chỗ, có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong thực tế sản xuất tại mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh và đặc biệt là trong điều kiện kinh tế của Việt Nam đang gặp nhiều khó khăn như hiện nay.

Đề tài nghiên cứu đã tiếp cận và áp dụng những công nghệ cốt lõi của cách mạng công nghiệp 4.0 vào thực tiễn sản xuất của Biển Đông POC, tiên phong đổi mới hoạt động sản xuất thông qua khoa học công nghệ, đem lại hiệu quả lớn về kinh tế - xã hội cho đất nước.

Đồng thời, tập trung tạo lập và khai thác nguồn tài nguyên số hóa thông qua việc thu thập, chuẩn hóa dữ liệu theo thời gian thực, tập trung và áp dụng khoa học dữ liệu, công nghệ tự động hoá vào hệ thống bảo trì tiên đoán nhằm nâng cao hiệu quả vận hành khai thác mỏ khí condensate Hải Thạch - Mộc Tinh Lô 05-2; 05-3.

Đáng chú ý, công nghệ xử lý dữ liệu thông minh có khả năng phân tích khối dữ liệu khổng lồ thu thập được trong các giai đoạn thăm dò phát triển và khai thác mỏ dầu khí. Trên cơ sở bộ dữ liệu lịch sử và thời gian thực, các hệ thống học máy có thể phân tích dữ liệu, rút ra các đặc trưng của số liệu (pattern), chọn lọc dữ liệu, tìm ra các mối quan hệ ẩn giữa các lớp thông tin trong quá trình vận hành và khai thác để giám sát, chuẩn đoán, phân tích và dự báo một cách chính xác và tin cậy… Nhờ vậy việc đưa ra các quyết định sẽ trở nên dễ hơn, nhanh và khách quan hơn.

Về tính mới, sáng tạo của công trình, nhóm nghiên cứu cho biết, cho đến nay, chưa có một nghiên cứu nào trong cùng lĩnh vực của đề tài được triển khai, thực hiện tại Việt Nam. Đây là hệ thống, phương pháp quản trị mỏ mới, sáng tạo, rất khoa học, mang tính thực tiễn cao và phù hợp với xu thế phát triển công nghệ để phục vụ cho hoạt động dầu khí tại các khu vực đặc biệt khó khăn phức tạp thuộc thềm lục địa Việt Nam.

Triển khai nghiên cứu chương trình bảo trì tiên đoán sử dụng trí tuệ nhân tạo có ý nghĩa vô cùng quan trọng, phù hợp với xu thế tiến bộ, góp phần hiện đại hóa và nâng cao hiệu quả khai thác và xử lý tại các mỏ khí - condensate tại Việt Nam. Giải pháp cũng phù hợp với điều kiện, thiết bị khai thác, tận dụng cơ sở hạ tầng, dữ liệu và các kinh nghiêm chuyên gia sau 10 năm vận hành, khai thác tại Hải Thạch - Mộc Tinh để áp dụng vào chương trình bảo trì tiên đoán.

Khác với cách làm thông thường là dừng máy, kiểm tra và thay thế phụ tùng theo định kì, hoạt động vận hành, bảo trì bảo dưỡng được thực hiện dựa trên phân tích hiệu suất của thiết bị theo thời gian thực sử dụng trí tuệ nhân tạo. Qua đó chu trình hoạt động liên tục của thiết bị được kéo dài hơn, nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống xử lý khí. Đồng thời giúp tiết kiệm năng lượng, chi phí nguyên vật liệu, kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Hiệu quả kinh tế lớn

Trong vòng đời của một mỏ dầu khí, số lượng tài liệu được khảo sát là rất lớn, hàng trăm Terabyte và tốn kém hàng trăm triệu USD chi phí để thu thập số liệu của mỏ dầu khí. Vì thế, việc nâng cao hiệu quả vận hành khai thác khối số liệu này là một trong nhưng những trọng tâm nghiên cứu hiện nay của nhiều công ty dầu khí trên thế giới nhằm nâng cao khả năng cạnh tranh.

Thử nghiệm đề tài trên các thiết bị thực tế trên giàn PQP-HT

Với kết quả nghiên cứu được ứng dụng vào thực tế góp phần hiện đại hóa và nâng cao hiệu quả khai thác và xử lý tại các mỏ khí condensate; giảm thiểu thời gian và chi phí tự đầu tư nghiên cứu của các công ty dầu khí, góp phần làm tăng hiệu quả đầu tư của các dự án thăm dò và khai thác dầu khí tại Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng giúp đảm bảo tính an toàn, hiệu quả và liên tục của hệ thống xử lý khí tự nhiên; giảm thiểu rủi ro, thời gian sự cố phải dừng giàn hay đóng giếng không theo kế hoạch. Qua đó, giúp Biển Đông POC tổ chức vận hành khai thác và quản lý địa chất mỏ liên tục, ổn định và hiệu quả với thời gian hoạt động liên tục đạt trên 99%. Tỉ lệ hoạt động liên tục này cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn chung của giàn khai thác trên thế giới là khoảng 94%.

“Sau 3 năm kể từ khi kích hoạt dự án chuyển đổi số và ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào công tác vận hành khai thác, Biển Đông POC đã tiết kiệm được 15,69 triệu USD/năm từ việc tối ưu hóa vận hành, quản lý rủi ro và đảm bảo việc vận hành khai thác liên tục (từ 97% thời gian vận hành liên tục như kế hoạch ban đầu lên tới 99,99%)” - nhóm nghiên cứu nêu.

Đồng thời dự án cũng góp phần bảo vệ môi trường, tiết kiệm năng lượng, đảm bảo tăng trưởng xanh theo xu thế của thế giới. Cụ thể, tối ưu sử dụng năng lượng điện, tiết giảm việc tiêu hao sử dụng năng lượng hóa thạch như khí đốt, dầu diesel. Việc gia tăng chỉ số liên tục và hiệu suất cao của giàn khai thác từ 97% lên 99,99%, tương ứng với làm lợi 600.000 USD/năm dựa trên mức gia tăng thu hồi sản phẩm khí hydrocarbon nặng bay hơi và giảm 400 tấn CO2 xả ra môi trường.

Với điều kiện đặc thù của ngành dầu khí, vị trí làm việc ngoài biển, phương tiện chuyên chở người, vật tư phải sử dụng máy bay hoặc tàu thuỷ để thực hiện. Việc tối ưu hoá lịch trình khai thác, bảo trì thiết bị giảm được số lượng các chuyến máy bay, tàu thuỷ tương ứng với tiết kiệm được từ 10% đến 12% nhiên liệu tiêu thụ, góp phần bảo vệ môi trường xanh, sạch hơn.

Có thể nói, nghiên cứu tại Biển Đông POC mang tính dẫn dắt và đón đầu cho việc phát triển các nghiên cứu khoa học áp dụng trí tuệ nhân tạo và học máy vào công tác vận hành bảo trì, bảo dưỡng thiết bị khai thác, chính xác hóa các mô hình minh giải địa chất, khai thác, tối ưu hóa thiết bị hệ thống xử lý khí condensate, công tác hậu cần (logistics)... trong toàn bộ các hoạt động thăm dò, khai thác và vận hành quản trị mỏ dầu khí tại Việt Nam.