Phát triển mỏ Dầu khí

Phát triển mỏ dầu khí (Oil and Gas Field Development) là giai đoạn tiếp theo sau khi cấu tạo đã được khoan thăm dò phát hiện được dầu khí và khoan thẩm lượng xác định cho dòng sản phẩm có giá trị thương mại. Trong các hoạt động thượng nguồn (upstream), Phát triển mỏ dầu khí thuộc giai đoạn sau Thăm dò dầu khí và trước khi thực hiện Khai thác dầu khí. 

Trong giai đoạn phát triển mỏ, nhiệm vụ quan trọng nhất là xây dựng mô hình địa chất, xác định các thông số vỉa cả tĩnh và động, dự báo chế độ hoạt động của vỉa để lựa chọn công nghệ phát triển phù hợp. Trên cơ sở các thông số vỉa và chất lưu nhận được, với sự hỗ trợ của trạm máy tính, mô hình mô phỏng mỏ được xây dựng và chạy thử để lựa chọn mô hình khai thác tối ưu (đảm bảo thu hồi lớn nhất về kinh tế, an ninh hoặc trữ lượng tùy theo điều kiện mà hợp đồng phát triển mỏ kí kết).

Lịch sử hình thành Phát triển mỏ Dầu khí trên thế giới 
Phát triển mỏ dầu khí trên thế giới bắt đầu cùng với sự phát triển tìm kiếm, khai thác dầu khí và sự hình thành kinh tế thương mại ở Hoa Kỳ vào những năm 1900. 

Vào đầu những năm 1900, Công ty Standard Oil của New Jersey gần như độc quyền về nguồn cung và giá dầu trong nước. Chính phủ Hoa Kỳ dã thực hiện các hành động tư pháp và lập pháp khiến thế độc quyền này tan vỡ, từ đó chia nhỏ làm nhiều công ty dầu khí. Các công ty này cùng với các công ty dầu mỏ châu Âu vừa hình thành đã tìm kiếm cơ hội để đầu tư, tham gia phát triển các mỏ khoáng sản cả trong nước và bên ngoài biên giới. 

Ban đầu, các công ty lớn này, tìm kiếm quyền lợi về dầu mỏ từ các quốc gia ở Trung Đông bằng các biện pháp nhượng quyền (concession), cho phép công ty thăm dò, phát triển và bán dầu tại một khu vực nhất định trong một khoảng thời gian nhất định. Để đổi lấy việc nhượng quyền, quốc gia chủ nhà thường nhận được khoản thanh toán ban đầu hoặc tiền thưởng (bonus) và lợi tức, thuế tài nguyên tính theo giá trị của dầu được sản xuất. Trong thời kì đầu manh nha gắn với các thỏa thuận phát triển mỏ này, khí thiên nhiên được sản xuất thường bị coi là sản phẩm phụ và đem đốt bỏ.

Theo thời gian, các hợp đồng "nhượng quyền" hầu hết được thay thế bởi các hợp đồng giấy phép cho thuê, có tính chất tương tự như giấy phép được sử dụng ở Hoa Kỳ, trong đó sẽ quy định cụ thể khu vực hoặc "Lô" (block) xác được phép thực hiện các công việc thăm dò, phát triển & khai thác. Các hợp đồng kiểu mới này sẽ cho phép nước chủ nhà tham gia trực tiếp nhiều hơn đáng kể vào các quyết định trong giai đoạn bất kỳ nào của Tham dò, Phát triển, Khai thác (Upstream) hoặc cả Downstream (xử lý & phân phối) . Hợp đồng cho thuê có thể là mở rộng (không độc quyền) về tiến hành các hoạt động thăm dò hoặc độc quyền khi tiến hành các hoạt động phát triển mỏ hay khai thác. Công ty đang thực hiện phát triển mỏ thường có nghĩa vụ phải cam kết vốn hàng năm, thiết lập một chương trình công tác và ngân sách (Work Program & Budget) rõ ràng cũng như thực hiện việc từ bỏ các khu khu vực không được phát triển sau một thời hạn quy định. Có thể có nhiều khoản thanh toán tiền nghĩa vụ ở các ngưỡng thực hiện phát triển mỏ khác nhau, tỷ lệ tham gia vào hợp đồng của nước sở tại có thể thay đổi dựa trên sản lượng tiềm năng và các yếu tố thu hồi chi phí, đồng thời công ty nước ngoài có thể phải chịu nhiều loại thuế địa phương. Nhiều quốc gia đã thành lập các công ty dầu khí quốc gia có quyền tham gia với tỷ lệ sở hữu lên đến 51% theo giấy phép, hoặc các quốc gia đó có thể thành lập một công ty hoạt động chung với công ty đang có các hoạt động phát triển mỏ để dễ đạt được giấy phép.

Ngoài ra, các nước sở tại có thể ký kết "các thỏa thuận dịch vụ", cho phép một công ty nước ngoài thực hiện các hoạt động phát triển mỏ dạng thăm dò tiềm năng tại một khu vực cụ thể từ đó nước sở tại sẽ để xem xét cụ thể hình thức chia sẻ sản phẩm. Mặc dù công ty thực hiện hoạt động phát triển mỏ phải chịu mọi rủi ro tài chính, nhưng nước sở tại thường không chuyển giao bất kỳ quyền sở hữu về tài sản hoặc khoáng sản cho công ty và nước sở tại kiểm soát các hoạt động phát triển mỏ trên lãnh thổ của mình với chi phí mà công ty muốn được thực hiện phát triển mỏ phải bỏ ra (Điển hình như tại Mexico, nơi có hiến pháp nghiêm cấm việc chuyển nhượng bất kỳ quyền dầu khí quốc gia nào mà nước sở tại giữ lại). Thường để chia sẻ rủi ro tài chính, trong giai đoạn phát triển mỏ sẽ có sự tham gia của 2 hay nhiều hơn các nhà phát triển, các bên sẽ hợp tác với nhau thông qua một cam kết điều hành chung JOA (joint operating agreement) và lập ra một thực thể đại diện để điều hành các công việc phát triển mỏ. 

Ngày nay, khí thiên nhiên là một mặt hàng rất được ưa chuộng, đặc biệt là ở các khu vực được tiếp cận bằng đường ống vận chuyển khí hoặc các cơ sở vận chuyển và chế biến khí tự nhiên hóa lỏng (LNG). Theo đó, ngoài các hoạt động phát triển mỏ đối với dầu thông thường, các công ty cũng có quan tâm lớn hơn đối với việc thăm dò, phát triển và phân chia quyền lợi khai thác tại các mỏ khí. Các thỏa thuận phát triển dầu khí quốc tế ngày nay, cho dù dưới hình thức giấy phép hợp đồng hay hợp đồng dịch vụ, đều đề cập đến giá trị của khí thiên nhiên và các nghĩa vụ khi tham gia phát triển mỏ và bán khí.

Các bước triển khai Phát triển mỏ 
Phát triển mỏ dầu khí (bao gồm cả phát triển một dự án mới hoặc để mở rộng các dự án hiện hữu) bao gồm nhiều hạng mục: 

 Đầu tiên là thu thập dữ liệu đầu vào, bao gồm dữ liệu vỉa & thông số môi trường; 
 Dựa trên các thông số đầu vào, việc tiếp theo là đưa ra các phương án khả thi về kỹ thuật (ví dụ: nghiên cứu khi phát triển mỏ khí), (thường dựa trên mục tiêu thu hồi tối đa lượng hydrocarbon đưa lên trong thời gian ngắn nhất) để thiết kế các thành phần chính của hệ thống thượng nguồn (upstream) như các giếng khoan, giàn khoan, hệ thống khai thác & xử lý, hệ thống thu gom & dẫn xuất sản phẩm.
 Thông qua thực hiện các đánh giá kinh tế, việc lựa chọn phương án phát triển được tiến hành tùy theo mục đích đáp ứng các yêu cầu đầu vào và thiết lập giá trị tương đối của chúng đối với các tiêu chí quyết định. 
Bất kỳ một dự án phát triển mỏ nào cũng đều xác định một quy trình để phân tích các giải pháp tốt nhất hiện có để đưa vào phát triển, việc này giúp tránh các rủi ro không cần thiết trong việc thiết lập phương án và quan trọng đưa được ra các phương án khả thi nhằm có cách tiếp cận hợp lý. Có những dự án phát triển mỏ đánh giá các giải pháp bằng cách sử dụng quy trình phân giai đoạn bao gồm concept identification và concept selection phases. Tuy nhiên, có những dự án phát triển mỏ thường ủng hộ việc phát triển dựa trên kinh nghiệm trước đây, sử dụng kết quả có được trong quá khứ để lược bớt các lựa chọn khác (điển hình ConocoPhillips). Với các dự án nhỏ, quy mô trữ lượng hoặc ngân sách thấp, sẽ thực hiện việc lựa chọn qua khái niệm tối ưu (fit to purpose), bỏ qua các khái niệm hấp dẫn (thu hồi kinh tế).

Để lựa chọn đưa vào phát triển mỏ, một phương pháp phổ biến để so sánh các phương án khác nhau là sử dụng phân tích quyết định (decision analysis - DA) với việc bắt đầu bằng cách định khung một cấu trúc đảm bảo tất cả các bên liên quan đồng ý: những gì đang được xem xét và những gì sẽ không được xem xét, các mục tiêu, tiêu chí quyết định, các điều khoản... và DA sử dụng một mô hình số trong đó để đánh giá và so sánh với các yếu tố đầu vào thường bao gồm: sản lượng khai thác (production profile) mỗi giếng, chi phí và lịch trình khoan và các thiết bị (costs & schedule), chi phí vận hành trong suốt thời gian hoạt động của mỏ và các tiêu chí kinh tế chính như tỷ lệ chiết khấu, giá dầu và các điều khoản chia sẻ sản lượng cùng đầu ra của mô hình DA là các giá trị hiện tại ròng (NPV), lợi tức đầu tư (ROI) và dòng tiền...

Sau khi việc lựa chọn phương án Phát triển mỏ được hoàn thành, thường một Kế hoạch Phát triển mỏ (Field Development Plan) sẽ được lập. Dựa theo các yêu cầu thực tiễn, Kế hoạch Phát triển mỏ thường sẽ bao gồm các mục chính:

 Mục tiêu của việc phát triển
 Các thông số đầu vào địa chất dầu khí. Thông qua việc xem xét ưu/nhược điểm & ảnh hưởng của từng phương án lưu lượng dòng chảy, Kế hoạch Phát triển mỏ sẽ quyết định số lượng giếng phát triển, khoảng thời gian áp suất duy trì cũng như thời điểm tụt áp trên cơ sở cân đối với yêu cầu công suất cần có của các thiết bị tương ứng như bơm, hệ thống tách lọc, dẫn & xuất...
 Nguyên lý vận hành và bảo dưỡng dự kiến
 Miêu tả sơ bộ về hệ thống sẽ đưa vào khai thác: Giàn đầu giếng (offshore), Land rig (Onshore), Trung tâm thu gom, xử lý, hệ thống ống dẫn & hệ thống nhập, chứa, xuất sản phẩm...  
 Ước tính nhân lực và chi phí thực hiện
 Lịch trình (schedule) triển khai và kế hoạch giải ngân, thu xếp vốn
Dựa trên Kế hoạch Phát triển mỏ (Field Development Plan) đã lập, các hoạt động Phát triển mỏ thực tế có cơ sở để triển khai. Thông thường việc triển khai các hoạt động này sẽ tuần tự như sau:

 Thiết kế . Thường gồm 3 bước: Thiết kế cơ sở (Basis of Design), Thiết kế Tổng thể sơ bộ (Front-end Engineering, FEED / Priliminary Engineering) & Thiết kế chi tiết (Detail Design). Các thiết kế cơ sở như tên gọi sẽ thực hiện chứng năng định hình cho toàn bộ quá trình phát triển mỏ. Tại giai đoạn này mọi thiết bị chính phục vụ công tác phát triển mỏ được miêu tả sơ bộ và ước tính chi phí với sai số trong khoảng 30 - 50%.
 Mua sắm vật tư. Bao gồm lên kế hoạch các gói thiết bị, đưa ra chiến lược đấu thầu tổng thể (Overall Contracting Strategy), lập chương trình tiếp nhận và kiểm tra vật tư... Trong giai đoạn này việc kết hợp giữa thiết kế và lên kế hoạch mua sắm sẽ mang ý nghĩa quyết định.
 Chế tạo. Bao gồm việc lắp ráp khối cấu kiện, kiểm tra thử và đánh giá ban đầu...
 Lắp đặt. Bao gồm vận chuyển ra vị trí dự kiến, thi công kết nối các hạng mục thiết bị...
 Thử nghiệm. Kiểm tra và chạy thử hệ thống, tiếp nhận chứng chỉ cho phép hoạt động.

Thực tế công tác Phát triển mỏ dầu khí tại Việt Nam  
Tại Việt Nam, Phát triển mỏ dầu khí là lĩnh vực còn tương đối mới mẻ so với trên thế giới (bắt đầu từ những năm 30 thế kỷ XIX). Do đặc thù các vỉa chứa ngoài khơi nên công tác phát triển mỏ tại Việt Nam cũng chủ yếu gắn liền với các dự án biển. Những dự án Phát triển đầu tiên chỉ được bắt đầu tiến hành từ những năm 90 với việc Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro khoan khai thác tại mỏ Bạch Hổ từ năm 1988. Trong vòng 30 năm, nhiều mỏ dầu và khí đã được phát triển thành công tại Việt Nam. Một số mỏ có trữ lượng đáng kể và được đưa vào khai thác lâu dài như: các mỏ Sư Tử tại Lô 15-1  (do công ty Liên doanh điều hành Cửu Long, Cuu Long JOC, triển khai), mỏ Rạng Đông tại Lô 15-2 (do công ty Dầu khí Việt Nhật, JVPC, triển khai), mỏ Lan Tây - Lan Đỏ tại Lô 06-1 & 06-2 (do công ty Dầu khí BP triển khai, hiện tại được nhà thầu TNK-BP tiếp quản), mỏ Đại Hùng tại Lô 05-1(a) (do Công ty Điều hành Dầu khí trong nước của PVEP triển khai)...

Tổng thể quy trình phát triển mỏ ở Việt Nam  
Theo Điều 4, Khoản 6 Nghị định 48/2000/NĐ-CP của Chính phủ, phát triển mỏ là quá trình chuẩn bị và đầu tư xây dựng công trình, khoan khai thác, lắp đặt thiết bị để đưa mỏ vào khai thác dầu khí kể từ khi mỏ được tuyên bố phát hiện có giá trị thương mại.  

Sau khi có phát hiện dầu khí, nhà điều hành phải  tiến  hành  các  công  việc  như  thẩm  lượng,  lập  báo  cáo trữ lượng (RAR), lập báo cáo phát triển mỏ đại cương (ODP), lập báo cáo kế hoạch phát triển mỏ (FDP), sau đó tiến hành thực hiện dự án, khoan và khai thác. Tuy nhiên, trong một số trường hợp cụ thể của từng mỏ, với sự chấp thuận của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam và Bộ Công Thương, nhà điều hành có thể lập báo cáo và thực hiện kế hoạch khai  thác  sớm  (EDP - Early Development Plan)  nhằm  sớm  có  dòng  dầu  đầu  tiên  

FDP là tiến trình thông dụng cho các hoạt động phát triển mỏ từ trước đến nay. Sau khi đã có phát hiện, nhà điều hành trình chương trình thẩm lượng cho Tập đoàn Dầu khí Việt Nam phê duyệt. Qua đó, chương trình khoan thẩm  lượng  được  tiến  hành  để  đánh  giá  trữ  lượng  cho  toàn  mỏ.  Sau  khi  Thủ  tướng  Chính  phủ  phê  duyệt  Báo  cáo đánh giá trữ lượng (RAR), người điều hành lập Báo cáo kế hoạch đại cương phát triển mỏ (ODP) và báo cáo Tập đoàn Dầu khí Việt Nam thông qua, để lựa chọn phương án  phát  triển  thích  hợp  (phát  triển  sớm  hoặc  toàn  mỏ). 

Trên cơ sở đó, nhà điều hành lập FDP, báo cáo Tập đoàn Dầu  khí  Việt  Nam  thông  qua  và  trình  Thủ  tướng  Chính  phủ  phê  duyệt.  Sau  khi  được  phê  duyệt  FDP,  nhà  điều  hành  sẽ  tiến  hành  các  hoạt  động  thiết  kế  chi  tiết,  mua  sắm,  chế  tạo,  lắp  đặt  thiết  bị,  khoan  phát  triển  và  khai  thác. Một số mỏ có thể thực hiện ngay báo cáo FDP mà không qua giai đoạn ODP khi đã chọn được phương án phát triển mỏ tối ưu (số này ít, mang tính ngoại lệ: điển hình là dự án phát triển E1A do JVPC thực hiện trên cơ sở giàn đầu giếng E1 có sẵn tại Lô 15-2).

Một số dự án đã phát triển mỏ thành công tại Việt Nam : 

 Phát triển mỏ Tê Giác Trắng  (2011)
Phát triển mỏ Hải Sư Trắng và Hải Sư Đen  (2013)
Phát triển mỏ Thăng Long - Đông Đô  (2015)
 Phát triển mỏ Cá Tầm  (2019)
 Dự án Phát triển mỏ Sao Vàng - Đại Nguyệt   (2020)
Phát triển mỏ Sư Tử Trắng - Giai đoạn 2A  (2021)

Tham khảo 

Sản xuất dầu mỏ