Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân vào khai thác dầu khí

Năm 1997, sau lần dự Hội thảo về ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong dầu khí tại Bắc Kinh (Trung Quốc) do IAEA tổ chức, nhận thấy tầm vóc của những ứng dụng công nghệ hạt nhân cũng như những lợi ích to lớn mà nó đem lại cho sản xuất, Nguyễn Hữu Quang ôm ấp ý định xây dựng phòng thí nghiệm ứng dụng những công nghệ ấy ở Việt Nam.

Từ đầu những năm 1990, ứng dụng kỹ thuật hạt nhân vào quá trình sản xuất công nghiệp còn là những khái niệm khá xa so với khả năng nghiên cứu và ứng dụng của các viện nghiên cứu ở nước ta.

Năm 1991, kỹ sư Nguyễn Hữu Quang (Viện nghiên cứu hạt nhân Ðà Lạt) được tham dự một khóa học hai tuần về Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong sản xuất công nghiệp do Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế IAEA tổ chức tại Indonesia. Ðược chứng kiến những thí nghiệm do các đồng nghiệp trong khu vực tiến hành, anh mơ ước một ngày nào đó viện mình cũng có những phòng thí nghiệm tương tự được làm những thí nghiệm phục vụ sản xuất và được trao đổi học thuật ngang bằng với họ.

Anh đi liên hệ, trao đổi với các kỹ sư ở Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro để tìm hiểu thực tế. Nhận thấy nhu cầu xác định các khoảng tiếp nhận của địa tầng trong giếng bơm ép nước trong mỏ dầu đá móng, anh quyết định lựa chọn đối tượng này để làm thử nghiệm đầu tiên, vì công nghệ đánh dấu khá đơn giản.

Nguyên lý của nó là dùng các hạt nhuộm phóng xạ - gọi là hạt đánh dấu - hòa với nước bơm vào để chúng bám vào thành đá vỉa trong giếng khoan. Sau đó dùng thiết bị đo trong lỗ khoan dò phóng xạ do các hạt đánh dấu phát ra để xác định lượng nước đi vào địa tầng.

Sau quá trình tiếp xúc và giới thiệu kỹ thuật, Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro đồng ý cho thử nghiệm trên mỏ Bạch Hổ.

Do thiếu kinh phí nghiên cứu, Nguyễn Hữu Quang đã tự bỏ tiền cá nhân để sang Trung Quốc học tập kinh nghiệm và đặt mua chất phóng xạ của Viện Năng lượng nguyên tử. Nhưng khi kiểm tra chất lượng, phát hiện chất đánh dấu nhập về không phù hợp điều kiện mỏ của ta, thế là toàn bộ số hàng nhập về phải hủy, không dùng được.

Tìm hiểu qua tài liệu, anh cùng anh em mày mò, thử nghiệm và cuối cùng đã thành công, điều chế được chất đánh dấu từ vàng phóng xạ và than hoạt tính. Chất đánh dấu này tốt hơn chất nhập ngoại và hoàn toàn phù hợp điều kiện mỏ của Việt Nam.

Kết quả thử nghiệm trên hiện trường thành công tốt đẹp, bên cạnh các phương pháp truyền thống, ta có thêm phương pháp đánh dấu phóng xạ đo tiếp nhận trong giếng bơm ép, phục vụ kiểm soát nước trong khai thác dầu. Kết quả đã được Liên doanh Dầu khí Vietsovpetro đánh giá cao và cho phép ứng dụng trong sản xuất.

Có thể nói, ứng dụng kỹ thuật hạt nhân vào lĩnh vực khai thác dầu khí là ứng dụng lớn, đem lại hiệu quả cho sản xuất rõ rệt. Trong khai thác dầu, nước được bơm vào mỏ để duy trì áp suất và đẩy dầu về các giếng khai thác. Hiệu suất khai thác phụ thuộc phần lớn vào hiệu quả bơm ép. Vì vậy, việc kiểm soát quá trình bơm ép nước là công việc quan trọng mang ý nghĩa kinh tế kỹ thuật lớn đối với các công ty khai thác. Kỹ thuật đánh dấu gần như là phương pháp duy nhất cho các số liệu thực nghiệm về sự di chuyển của nước bơm ép trong mỏ.

Thành công bước đầu đã thuyết phục được các cấp quản lý về năng lực của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, cũng như mở ra triển vọng về một hướng nghiên cứu ứng dụng các kỹ thuật đồng vị phóng xạ phục vụ sản xuất công nghiệp, đặc biệt là phục vụ khai thác dầu khí.

Ðược Nhà nước cấp kinh phí nghiên cứu và IAEA hỗ trợ một số thiết bị cơ bản và cử chuyên gia sang giúp đỡ để xây dựng phương pháp đánh dấu đồng vị phóng xạ khảo sát sự di chuyển của nước bơm ép, đó là thuận lợi lớn.

Tuy nhiên, mỏ dầu của Việt Nam chủ yếu là mỏ đá móng nứt nẻ, với độ sâu hơn 4.000 m, nhiệt độ hơn 150oC, thân dầu dày hàng trăm, thậm chí cả nghìn mét và cấu trúc thấm chứa không đồng nhất, phức tạp, mang đặc thù rất riêng mà thế giới ít có kinh nghiệm. Nếu như tập thể kỹ sư và các nhà khoa học dầu khí của Vietsovpetro là những người đi tiên phong trong việc phát hiện tiềm năng dầu khí trong mỏ đá móng, từ đó xây dựng được công nghệ khai thác phù hợp, thì những người nghiên cứu các công nghệ ứng dụng cho loại mỏ này cũng phải đầu tư nghiên cứu tìm hiểu nó để xây dựng nên những công nghệ phù hợp.

Gần 10 năm bám sát đề tài ứng dụng trên mỏ đá móng, thừa kế kinh nghiệm của thế giới, vừa làm vừa rút kinh nghiệm, cải tiến công nghệ, Viện đã xây dựng được công nghệ riêng gồm sáu chất đánh dấu khác nhau, chịu nhiệt độ cao và phương pháp bơm, lấy mẫu, phân tích làm giàu chất đánh dấu phù hợp. Nhờ đó đã thắng thầu quốc tế năm 2004 trên mỏ Sư tử đen trước các nhà thầu đến từ Anh, Mỹ, Na Uy, và ký được hàng loạt hợp đồng với các công ty khai thác dầu trong nước và quốc tế, triển khai ứng dụng công nghệ này trên các mỏ Rạng Ðông, Bạch Hổ, Rồng...

Có thể tự hào để đánh giá rằng, công nghệ này đã ra đời đúng lúc, đáp ứng nhu cầu khảo sát trong quá trình khai thác trên loại mỏ đá móng nứt nẻ ở thềm lục địa Việt Nam. Công nghệ tiếp theo của Nguyễn Hữu Quang và các đồng nghiệp là khảo sát đánh giá trữ lượng dầu dư trong quá trình khai thác, đang là nhu cầu bức thiết của sản xuất.

Công nghiệp dầu khí là ngành kinh tế kỹ thuật lớn, yêu cầu rất cao về các tiêu chuẩn kỹ thuật, cường độ và điều kiện lao động rất khắc nghiệt. Từ phòng thí nghiệm, để tiến hành dịch vụ kỹ thuật cao đáp ứng được yêu cầu của sản xuất công nghiệp, nhất là công nghiệp dầu khí, các nhà nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật hạt nhân đã cố gắng rất nhiều về chủ động tổ chức công việc, vượt qua chính mình, đoàn kết và xây dựng đội ngũ mang tính chuyên nghiệp cao.

Hiện nay, họ đang gấp rút nâng cao năng lực của PTN theo các Tiêu chuẩn Dầu khí thế giới, chuẩn bị cho khả năng tham gia các dịch vụ kỹ thuật quốc tế, mở rộng thị trường ứng dụng trên các mỏ ngoài lãnh thổ Việt Nam trong một tương lai gần.

Sản phẩm "Máy lấy mẫu trên đầu giếng" do Viện Năng lượng nguyên tử thiết kế chế tạo đạt chứng chỉ quốc tế DNV, đã được các công ty dầu khí đánh giá cao và đang có kế hoạch lắp đặt đại trà trên các giàn khoan biển. Nhiều kỹ sư dầu khí tự hào về loại thiết bị Made in Vietnam này, nó tuy nhỏ bé nhưng là sản phẩm công nghệ đầu tiên của Việt Nam được gắn với thiết bị giếng khoan.

Không dừng lại ở đó, được sự ủng hộ mạnh mẽ của Việt Nam, họ lại đang chuẩn bị cho những Chương trình nghiên cứu quy mô lớn hơn nhằm xây dựng những hướng nghiên cứu mới phục vụ các ngành thăm dò và khai thác khoáng sản, dầu khí của nước ta; chuẩn bị tích cực để xuất khẩu dịch vụ ra thế giới.

Cho đến nay, từ một phòng thí nghiệm ba người đã trở thành Trung tâm Ứng dụng Kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp với ba phòng thí nghiệm chuyên đề, nghiên cứu và triển khai các ứng dụng kỹ thuật hạt nhân phục vụ chẩn đoán và tối ưu hóa các quá trình công nghiệp, đóng góp thêm một hướng nghiên cứu ứng dụng mới - "Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp" cho Viện Nghiên cứu hạt nhân Ðà Lạt và ngành năng lượng nguyên tử Việt Nam.

Những công nghệ này cho phép khảo sát trực tiếp dây chuyền, thiết bị sản xuất không cần dừng hoạt động, phục vụ nhiều ngành khác nhau như hóa chất, chế biến lọc hóa dầu, xi-măng, khai thác dầu khí, giấy, xử lý thải công nghiệp, công trình giao thông...

Trong các diễn đàn khu vực và quốc tế như Hiệp định Hợp tác khu vực châu Á - Thái Bình Dương (RCA), Chương trình Hợp tác nghiên cứu chung của IAEA... phòng thí nghiệm do anh Nguyễn Hữu Quang phụ trách có vị trí và uy tín đáng kể, trở thành phòng thí nghiệm mạnh về ứng dụng công nghiệp trong khu vực.

Những đóng góp tích cực và tiến bộ nhanh chóng của Việt Nam trong lĩnh vực này được các tổ chức quốc tế như RCA và IAEA, các phòng thí nghiệm ở nhiều nước trên thế giới đánh giá cao. Các Viện Năng lượng nguyên tử các nước trong khu vực như Indonesia, Malaysia, Thái-lan, Myanmar đặt vấn đề nhập công nghệ của ta trong các chương trình hợp tác song phương và đa phương. Mơ ước ngày nào của Nguyễn Hữu Quang nay đã trở thành hiện thực.

HỒNG KIÊN