Trong hoạt động tìm kiếm, thăm dò dầu khí, việc đánh giá tiềm năng dầu khí của các cấu tạo chưa khoan và của các bể trầm tích, đặc biệt là việc tính toán lượng dầu khí tại chỗ và trữ lượng của các phát hiện dầu khí có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn. Các kết quả đánh giá và tính toán sẽ là cơ sở để định hướng cho công tác thăm dò tiếp theo hoặc đầu tư để phát triển, khai thác các mỏ dầu khí.
Vào năm 1983, sau hơn 20 năm triển khai công tác tìm kiếm, thăm dò với sự trợ giúp của các chuyên gia Liên Xô, bức tranh về triển vọng dầu khí của miền võng Hà nội đã được phác thảo khá rõ nét. Kết quả thử vỉa tại các giếng khoan 61-1X, 106-1X, 74-1X và 76-1X C v.v đã khẳng định tại cấu tạo Tiền Hải C (THC) có tồn tại các tầng chứa khí và condensate đủ khả năng thương mại. Việc tính toán trữ lượng khí và condensate của phát hiện THC từ đó xác định mối quan hệ về trữ lượng cuả phát hiện này với tiềm năng dầu khí của các cấu trúc địa chất khác của Miền vòng Hà nội (MVHN) được đặt ra như một yêu cầu cấp bách và khách quan. Nếu trữ lượng khí có khả năng thu hồi của phát hiện THC lớn hơn 1,5 tỷ M3, Nhà nước sẽ đầu tư xây dựng 01 nhà máy sản xuất phân đạm với công suất 10.000 tấn/năm. Nếu trữ lượng nhỏ hơn 1,5 tỷ M3, khí chỉ được sử dụng cho 01 tuốc bin có công suất 14 MW để phát điện và sản xuất gốm sứ.
Từ yêu cầu thực tế nói trên, đề tài NCKH cấp Nhà nước có mã số 22.01.03.01: “Nghiên cứu đánh giá định lượng trữ lượng và tiềm năng dầu khí MVHN” đã được Uỷ Ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nước (UBKHKTNN) giao cho Viện Dầu khí Việt nam chủ trì triển khai. Viện trưởng Hồ Đắc Hoài là chủ nhiệm đề tài cùng các kỹ sư Nguyễn Xuân Dịnh, Phùng Sỹ Tài, Nguyễn Quốc Thập và các cử nhân toán, tin học như Ngô Bá Khiết, Phan Thu Hải v.v là tác giả.
Dưới sự dẫn dắt của chủ nhiệm đề tài, nhóm tác giả đã chọn phương pháp tương quan địa chất để tiến hành nghiên cứu. Với việc lựa chọn phương pháp này, mức độ tương quan về khả năng tích tụ dầu khí tại phát hiện THC với các cấu tạo khác được lý giải và định lượng hoá thông qua việc so sánh các đặc trưng cấu, kiến tạo, thạch học, trầm tích, cổ sinh, địa tầng và mối quan hệ về sinh, chứa, chắn được diễn ra trong các thời kỳ địa chất khác nhau của MVHN. Việc lựa chọn phương pháp này vì vậy sẽ giải quyết đồng thời được hai mục tiêu:
1.Tính toán trữ lượng của phát hiện khí THC phục vụ cho công tác phát triển và khai thác mỏ này.
2. Chính xác hoá tiềm năng dầu khí của tất cả các cấu trúc có triển vọng của MVHN để có định hướng đúng đắn cho công tác tìm kiếm, thăm dò tiếp theo.
Vào đầu những năm 1980, đối với các nước Phương Tây, bài toán tính toán trữ lượng của các phát hiện dầu khí đều được giải quyết đồng thời cả 3 nội dung:
-Xây dựng mô hình địa chất để có được các thông tin về phân bố không gian của các thân chứa dầu khí.
- Xác định các thông số vật lý thạch học của các thân chứa thông qua các kết quả minh giải tài liệu địa chất, địa vật lý giếng khoan, PVT và mẫu lõi trong phòng thí nghiệm.
- Ứng dụng mô phỏng Monte- Carlo để xác định được giá trị trung bình xấp xỉ kỳ vọng toán học của trữ lượng dầu khí phù hợp với luật số lớn của Trebưsev. Với việc sử dụng mô phỏng Monte-Carlo, sai số của các giá trị tính toán sẽ được ước lượng thông qua phương sai của phương pháp xử lý thống kê.
Vào thời điểm này, do bị hạn chế về cấm vận của Hoa kỳ, kỹ thuật mô phỏng thực sự xa lạ đối với các chuyên gia Việt Nam và cả đối với chuyên gia Liên Xô. Trong bối cảnh đó, một may mắn ngẫu nhiên đã xuất hiện. Vào tháng 5/1982, tổ chức thăm dò khoáng sản và tài nguyên ngoài khơi Châu Á-Thái Bình Dương (CCOP) mời các chuyên gia của Hiệp hội Dầu mỏ Hoa Kỳ tổ chức hội thảo về ứng dụng mô phỏng Monte-Carlo cho hoạt động thăm dò và khai thác dầu khí. Hội thảo được tổ chức trong 5 ngày tại Jakarta, Indonesia. Lãnh đạo Tổng Cục Dầu khí và Viện Dầu khí đã cử Ks Nguyễn Xuân Dịnh tham gia hội thảo.
Hội thảo chỉ cung cấp các thông tin về lý thuyết kèm theo các ứng dụng của mô phỏng Monte-Carlo để đánh giá tiềm năng và tính toán trữ lượng dầu khí mà không cung cấp các phần mềm tính toán cho các nước thành viên.
Trên cơ sở các thông tin nhận được từ hội thảo, Viện trưởng, Chủ nhiệm đề tài Hồ Đắc Hoài đã chỉ đạo nhóm tác giả hợp tác với Khoa Toán Cơ, Trường Đại học Tổng hợp Hà nội (KTC) triển khai nghiên cứu. Sau 6 tháng miệt mài làm việc, phần mềm Mô phỏng Monte-Carlo đã được Nhóm nghiên cứu của VDK và KTC xây dựng, hoàn thiện và ứng dụng thành công để tính toán trữ lượng của phát hiện khí THC.
Cần phải nói thêm rằng, để tính trữ lượng khí và condensate của phát hiện THC, các tác giả đã sử dụng phương pháp thể tích kết hợp mô phỏng.
Về bản chất, phương pháp thể tích là tính toàn bộ lượng dầu và khí chứa trong các lỗ hổng của đất đá của mỗi một thân chứa có xét đến điều kiện địa chất và đặc điểm thế nằm của các thân chứa trong lòng đất. Khi tính trữ lượng dầu khí của mỗi tập vỉa sản phẩm, các chuyên gia phải sử dụng đồng thời 6 loại tham số: diện tích, chiều dày hiệu dụng, độ rỗng, độ bão hoà dầu khí, hệ số nén của đất đá và hệ số giãn nở của dầu và khí do ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ.
Tại THC, kết quả khoan thăm dò cho thấy dầu được phát hiện trong Điệp Phủ Cừ còn khí và condensate được phát hiện tại Điệp Phong Châu và Tiên Hưng nhưng chỉ có khí và condensate của Điệp Tiên Hưng là có khả năng thương mại. Vì vậy các tác giả tập trung chủ yếu vào việc tính toán trữ lượng khí và condensate của Điệp Tiên Hưng để phục vụ mục đích khai thác.
Như đã nói ở trên, để tăng thêm độ tin cậy của việc áp dụng công thức thể tích, phương pháp mô phỏng Monte - Carlo được áp dụng với giả thuyết rằng các tham số tính toán là các đại lượng ngẫu nhiên có dạng phân bố đã biết (phân bố logarit chuẩn). Đối với các tham số khác, các tác giả đề xuất phương pháp ước lượng phi tham số cho các luật phân bố chưa biết.
Vì vậy, từ một lượng thông tin không nhiều thu được qua các kết quả khoan thăm dò trên THC, những ước lượng không chệch về hàm phân bố của chúng được xây dựng sau đó sử dụng các số ngẫu nhiên có sẵn trên máy tính điện tử để tiến hành mô phỏng. Các giá trị thông qua mô phỏng sẽ đủ lớn để tính giá trị trung bình xấp xỉ kỳ vọng toán của từng đại lượng ngẫu nhiên và của các giá trị trữ lượng.
Bằng các giải pháp kỹ thuật và phương pháp tính nói trên, tổng lượng khí và condensat tại chỗ của 13 tập vỉa sản phẩm của Điệp Tiên Hưng đã được tính toán ở cấp B, C1 và C2 với mức xác suất 50% là: Khí: 1.059.381.391,7 m3, Condensate: 7266,0 M3
Kết Luận
Vào thời điểm đầu năm 1980, bên cạnh nhóm tác giả của Viện Dầu khí được giao nhiệm vụ tính toán trữ lượng phát hiện khí THC thông qua việc triển khai đề tài 22.01.03.01, Công ty Dầu khí 1 Thái Bình (CDKT1) cũng được Tổng Cục Dầu khí giao triển khai đồng thời nhiệm vụ nói trên để phục vụ cho nhu cầu sản xuất. Các chuyên gia của hai cơ quan đã phối hợp khá tốt với nhau song mỗi bên vẫn chủ động bảo vệ các quan điểm tính toán của mình. Lượng khí tại chỗ của Điệp Tiên Hưng do CTDK1 tính vào khoảng 1,6 tỷ M3. Sau gần 25 năm khai thác cho thấy trữ lượng khí thu hồi thực tế của mỏ THC vào khoảng 800 triệu M3.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của Ngành dầu khí, nhiều mỏ dầu khí qui mô hàng trăm triệu tấn dầu và hàng chục tỷ M3 khí đã được phát hiện, tính toán và đưa vào khai thác phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế của đất nước nhưng việc tính toán trữ lượng của mỏ khí THC, mỏ khí đầu tiên mãi mãi vẫn là kỷ niệm đẹp được cất giữ trong tâm trí của tập thể tác giả VDK. Đó là kỷ niệm của một thời khao khát được khám phá, khao khát được tiếp cận với công nghệ cao của các nước phát triển để được bình đẳng và để được chứng minh. Từ niềm háo hức và khao khát cháy bỏng đó, toàn bộ phần mềm mô phỏng Monte-Carlo đã được xây dựng xong và ứng dụng thành công trong thời gian 6 tháng. Năm 1986, thông qua hợp đồng NIR-02 với Liên doanh dầu khí Việtxô, phần mềm Mô phỏng này tiếp tục được phát huy hiệu quả để tính trữ lượng dầu và khí đồng hành của các vỉa sản phẩm Oligoxen và Miocen của mỏ Bạch Hổ.
Năm tháng đã qua đi, Chủ nhiệm, Viện trưởng Hồ Đắc Hoài đã nghỉ hưu, các tác giả của đề tài phần lớn đã trưởng thành, các phương tiện làm việc hiện đại đã được trang bị, nhiều cuộc chiêu đãi linh đình đã được tổ chức nhưng chắc chắn các tác giả của đề tài 22.01.03.01 sẽ không bao giờ quên những buổi Cemine với KTC Trường Đại học Tổng hợp Hànội được diễn ra từ sáng sớm đến 2 giờ chiều sau đó về nhà Thầy Hỷ - Chủ nhiệm Khoa tìm cơm nguội ăn qua loa lại tiếp tục làm việc. Họ sẽ không bao giờ quên phải thức trắng qua đêm để tìm bằng được các lỗi syntax trên ngôn ngữ Fortran iv, nếu không ngày mai sẽ không thể đăng ký được giờ máy để chạy trên IBM 360/40 của UBKHKTNN.
Ngày ấy đã xa rồi.