CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu Trong cuộc sống, các yếu tố rủi ro và không chắc chắn luôn hiện diện xung quang chúng ta. Những yếu tố này là sự kiện không may xảy ra luôn gắn liền với hoạt động và môi trường sống của con người và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả của các hoạt động đó. Đã có nhiều lý thuyết của các nhà nghiên cứu và lý luận để đưa ra khái niệm hay định nghĩa chính xác về rủi ro và không chắc chắn và tựu trung lại khái niệm cơ bản của các yếu tố này được tóm tắt như sau: Yếu tố rủi ro: rủi ro là nguy cơ tiềm ẩn không mang tính chắc chắn. Đó là một sự việc, một hành động hoặc một hiện tượng… có thể xảy ra và có thể gây ra những thiệt hại tuỳ thuộc vào các yếu tố làm nảy sinh, tác động đến nó; Rủi ro được cấu thành bởi hai yếu tố: tần suất xuất hiện rủi ro và hậu quả của nó.
Khi xem xét rủi ro người ta thường xem xét đến khả năng chắn chắn hay không chắc chắn xảy ra của rủi ro và mức độ hậu quả khi rủi ro đó xảy ra; Rủi ro có tính chất động, luôn thay đổi theo môi trường và các yếu tố tác động liên quan và có thể đo lường được thông qua việc đánh giá về mức độ tần suất và hậu quả của rủi ro. Yếu tố không chắc chắn: Là các yếu tố liên quan đến lĩnh vực xã hội, tự nhiên và khoa học kỹ thuật mà sự hiểu biết về chúng là hạn chế, chưa đầy đủ. Các yếu tố này không xác định được một cách chính xác tuyệt đối và có tính động nhưng luôn thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào số lượng dữ liệu và nghiên cứu bổ sung và có ảnh hưởng rất lớn đến các dự báo của các hiện tượng trong tương lai. Đối với ngành công nghiệp dầu khí các yếu tố rủi ro và không chắc chắn luôn tồn tại và ảnh hưởng trực tiếp đến thành công của các dự án thăm dò, thẩm lượng và khai thác mỏ.
Trong lĩnh vực địa chất các yếu tố không chắc chắn bao gồm: cấu trúc địa chất, hệ thống sinh - chứa - chắn, hệ thống phân bố đứt gãy, trữ lượng tại chỗ. Trong lĩnh vực công nghệ mỏ: các đặc tính thông số vỉa, khả năng liên thông vỉa, đặc tính chất lưu hay nguồn cung cấp năng lượng, tốc độ thu hồi, số lượng giếng hay chế độ khai thác. là những yếu tố không chắc chắn chính. Hệ số thu hồi là một hàm của tất cả những yếu tố không chắc chắn nêu trên và có ý nghĩa quyết định cho chiến lược 8 phát triển và khai thác.
Bản chất của các yếu tố không chắc chắn này là do hạn chế của số lượng và chất lượng của các số liệu thu thập được (thông số địa chất, địa vật lý, thử vỉa, phân tích mẫu,…) phản ánh các đối tượng khách quan (cấu trúc địa chất, hệ thống sinh chứa chắn, đặc điểm chất lưu). Ngoài ra còn tồn tại các yếu tố không chắc chắn khác như yếu tố kỹ thuật, thi công, giá dầu (khí), môi trường đầu tư hay yếu tố chính trị nhưng chúng thường là các yếu tố thứ cấp. Việc đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố không chắc chắn thường không được xác định một cách chính xác tuyệt đối bởi vì ảnh hưởng này thay đổi theo thời gian và số lượng dữ liệu có giá trị. Sự hiểu biết về các yếu không chắc chắn cũng như ảnh hưởng của nó đóng vai trò rất quan trọng trong quyết định phát triển một mỏ dầu khí.
Những năm gần đây, việc đánh giá yếu tố không chắc chắn ngày càng có mức độ chính xác cao hơn. Sự chính xác này là do có bước tiến trong khoa học kỹ thuật (thiết bị đo, thiết bị xử lý thông tin trong quá trình khoan và đánh giá sau khi khoan), công tác mô phỏng, mô hình hóa vỉa ngày càng cải tiến, tăng mức độ tin tưởng, cải thiện chất lượng của kết quả dự báo và cung cấp thông số tin cậy đầu ra cho các biến quan trọng, như lưu lương khai thác dầu, khí, nước, áp suất. từ đó giúp các nhà quản lý đưa ra chiến lược phát triển mỏ một cách tối ưu [1].1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Trên thế giới việc khảo sát và nghiên cứu về rủi ro và không chắc chắn đã được thực hiện từ rất sớm. Kết quả của các nghiên cứu này được tóm tắt như sau: Nghiên cứu “Các yếu tố không chắc chắn và rủi ro trong thăm dò và phát triển dầu khí: Phương pháp đường cong ước lượng (Uncertainty and Risk in Petroleum Exploration and Development: The Expectation Curve Method)” P.
Foley; SPE Asia-Pacific Conference, 13-15 Sep, 1989 Sydney, Australia. Behrenbruch và cộng sự, 1989, công bố kết quả nghiên cứu rủi ro trong thăm dò và phát triển mỏ dầu khí bằng phương pháp đường cong ước lượng. Nghiên cứu này có xem xét đến yếu tố con người trong các quyết định. Tuy nhiên, phương pháp đường cong ước lượng vẫn còn hạn chế trong giai đoạn công nghệ mô hình chưa 9 phát triển.
Đây là phương pháp xác suất đơn giản nên chưa tích hợp được nhiều yếu tố không chắc chắn trong quy trình đánh giá [2]. Nghiên cứu “Thực nghiệm định lượng ảnh hưởng của các yếu tố không chắc chắn địa chất và công nghệ mỏ (Experience with the Quantification of Subsurface Uncertainties” T. SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition, 17-19 April, 2001 Jakarta, Indonesia. Charles và cộng sự đã chia sẽ kết quả đánh giá định lượng các yếu tố không chắc chắn.
Đánh giá này được áp dụng trên 4 mỏ riêng biệt để rút gọn các điểm quan trọng trong quá trình đánh giá. Tuy nhiên, do điều kiện các mỏ khác nhau nên nhận diện yếu tố không chắc chắn là không có quy trình tổng quát. Một quy trình tích hợp giai đoạn thăm dò đến phát triển mỏ, tích hợp các yếu tố không chắn chắn từ tài liệu tĩnh đến động là hướng nghiên cứu để giải quyết hạn chế này [3]. Nghiên cứu “Hiệu quả của dữ liệu trong việc ra quyết định phát triển mỏ với sự hiện diện của sự không chắc chắn (Data Sufficiency for Reservoir Development Decision-Making in the Presence of Uncertainty” S.
Deutsch, Journal of Canadian Petroleum Technology 2004. Deutsch từ đại học Calgary Canada đã ứng dụng phương pháp địa thống kế vào mô hình hóa để đánh giá rủi ro. Kết quả đánh giá này giúp lựa chọn vị trí giếng khoan phát triển mỏ tối ưu. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả cũng đưa ra hướng đi mới trong xây dựng mô hình đánh giá rủi ro là phương pháp tích hợp tài liệu địa chấn với kết quả giếng khoan bằng phương pháp xác suất Bayesian.
Tuy nhiên, một quy trình cụ thể từ giai đoạn thăm dò tới phát triển mỏ vẫn chưa có [4]. “Bài báo trên SPE 93280 Nghiên cứu thực tế về dữ liệu sản xuất và định lượng ảnh hưởng của các yếu tố không chắc chắn (Production Data and Uncertainty Quantification: A real case study – Feb 2005”. Bài báo áp dụng phương pháp Neighbourhood Algorithm (NA) được xây dựng trên mô hình “black oil” cho đối tượng mỏ Rigel khai thác từ năm 2001 với 6 giếng khai thác và 2 giếng bơm ép nước. Phương pháp này đã cung cấp một số lượng mô hình được hiệu chỉnh tốt nhất với số liệu khai thác chứ không phải chỉ cung cấp một mô hình tốt nhất (best match) như phương pháp truyền thống.
Để tính toán khoảng tin cậy kết quả dự báo, phương pháp 10 lấy mẫu Markov Chain Monte Carlo (MCMC) được xây dựng. Kết quả đạt được từ phương pháp này với chất lượng mô hình tốt hơn đồng thời giảm thiểu thời gian chạy mô phỏng đáng kể [5]. Bài báo trên SPE 106039 “Hỗ trợ & hướng dẫn sử dụng hiệu chỉnh mô hình vỉa với120 giếng, lịch sử khai thác 58 năm và nhiều lần hoàn thiện lại giếng (Assisted & Manual HM of a reservoir with 120 wells, 58 years production history and multiple well recompletion – June 2007”. Bài báo đưa ra phương pháp thống kê thực nghiệm (Latin Hyper Cube, Bayesian tuyến tính) để hiệu chỉnh mô hình dựa trên các thông số không chắc chắn từ đó xây dựng một vài mô hình có kết quả tốt nhất để tiến hành dự báo khai thác.
Bên cạnh đó, kết quả được so sánh với phương pháp hiệu chỉnh truyền thống để thấy được những ưu điểm của phương pháp này. Với phương pháp này được áp dụng, 11 mô hình hiệu chỉnh tốt nhất được dùng để chạy dự báo khai thác nhằm tối ưu vị trí của giếng khoan thêm. Bài báo đã không sử dụng tất cả các mô hình hiệu chỉnh mà chỉ sử dụng một số mô hình để dự báo khai thác và tính toán khoảng tin cậy (P10, P50, P90) nhằm đánh giá tốt hơn về khả năng thu hồi cũng như đưa ra kế hoạch phát triển mỏ tin cậy hơn [6]. Nghiên cứu “Ảnh hưởng định lượng của các yếu tố không chắc chắn đến việc ra quyết định trong ngành công nghiệp dầu khí (From Uncertainty Quantification to Decision Making in the Oil and Gas Industry”.
Eric Bickela, Reidar B. Bratvoldb ENERGY EXPLORATION & EXPLOITATION · Volume 26 · Number 5 · 2008. Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày những phát hiện qua một cuộc khảo sát lớn (N = 494) của các chuyên gia về dầu khí và đã đưa ra hai câu hỏi sau: Sự định lượng không chắc chắn đã được cải thiện trong ngành dầu khí trong năm năm qua? Sự cải thiện này đã được đưa vào trong quá trình ra quyết định hay chưa? Kết quả cho thấy câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên rõ ràng là "có", nhưng câu trả lời cho câu hỏi thứ hai là "không". Nhóm tác giả cho rằng định lượng không chắc chắn không phải là sự kết thúc của một quá trình; loại bỏ hoặc thậm chí giảm sự không chắc chắn không phải là mục tiêu.
Thay vào đó, mục đích của nghiên cứu là để đưa ra một quyết định đúng đắn, trong nhiều trường hợp đòi hỏi phải đánh giá những sự không chắc chắn liên quan. Ngành 11 công nghiệp dầu khí dường như đã mất đi mục tiêu này trong nỗ lực của mình để cung cấp cho các nhà hoạch định chính sách những hiểu biết phong phú hơn về những kết quả có thể xảy ra từ các quyết định quan trọng. Để giải quyết vấn đề này, nhóm tác giả đưa ra quyết định về một khung định lượng của tính không chắc chắn kết hợp với kết quả khảo sát nhằm hỗ trợ cho việc đổi mới phương pháp luận và các công cụ ra quyết định tốt hơn [7].
