Hội thảo tham vấn chuyên gia về nghiên cứu xây dựng hệ thống AI tích hợp dữ liệu địa chất dầu khí đánh giá triển vọng dầu khí tại Trường Đại học Dầu khí Việt Nam, tháng 2/2023.

Trong khi đó tại Việt Nam, hầu hết thiết bị của các phòng thí nghiệm chỉ thử được một số chỉ tiêu, riêng thử động và thử mỏi đang phải thực hiện trên máy DIM của Liên Xô (cũ) với rất nhiều hạn chế. Do vậy, một số dự án sửa chữa, thay thế tà vẹt bê tông dự ứng lực của ngành đường sắt buộc phải chấp nhận bỏ bớt một số chỉ tiêu trong tiêu chuẩn đánh giá, làm ảnh hưởng đến chất lượng và tuổi thọ công trình. Còn nếu muốn sử dụng các thiết bị thử nghiệm hiện đại của nước ngoài thì chi phí lớn và không thuận tiện trong sửa chữa, bảo dưỡng do không có sẵn phụ tùng thay thế. Mặc dù nhiều phòng thí nghiệm trong nước đã được trang bị máy kéo nén vạn năng do Trung Quốc sản xuất như: WE-600B, WES-600, WEW-1000C, WAW-1000C... nhưng để thử nghiệm tà vẹt dự ứng lực, các thiết bị này chỉ thực hiện được phép thử uốn âm, uốn dương còn các phép thử phá huỷ, thử động, thử mỏi đều không thực hiện được.

Thiết kế, chế tạo thiết bị thử mỏi tà vẹt bê tông dự ứng lực bằng nguồn lực trong nước

Để khắc phục tình trạng trên, Bộ Giao thông Vận tải đã giao cho Viện khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy thử mỏi tà vẹt bê tông cốt thép dự ứng lực phục vụ sửa chữa nâng cấp hệ thống đường sắt Việt Nam” nhằm mục tiêu thiết kế, chế tạo thiết bị thử nghiệm để đánh giá chất lượng tà vẹt phù hợp tiêu chuẩn hiện hành với chi phí hợp lý. Sau một thời gian nghiên cứu, lựa chọn phương án thiết kế, nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài đã chế tạo thành công máy thử mỏi tà vẹt bê tông dự ứng lực, đáp ứng các tính năng kỹ thuật cơ bản cần có, bao gồm: lực thử tĩnh lớn nhất 1.000 kN, lực thử động lớn nhất 500 kN, lực thử mỏi lớn nhất 500 kN, tần số lực khi thử mỏi 0¸5 Hz, sai số đồng hồ đo lực: ±1%... Hệ thống có khả năng ghi, lưu trữ số liệu khi gặp sự cố như mất điện và có thể thử nghiệm trên nhiều loại tà vẹt khác nhau (tà vẹt khổ 1000 mm và 1435 mmm, tà vẹt lồng, tà vẹt ghi…).

Ban chủ nhiệm đề tài đã nghiên cứu các yêu cầu thử nghiệm tà vẹt của các tiêu chuẩn hiện hành, nghiên cứu thiết bị thử mỏi hiện có trên thế giới để đưa ra phương án thiết kế phù hợp với công nghệ gia công trong nước, tận dụng các linh kiện sẵn có trên thị trường, chỉ nhập ngoại một số cụm chi tiết mà trong nước chưa chế tạo được hoặc chế tạo không hiệu quả để chế tạo thiết bị thử mỏi tà vẹt.

Bên cạnh đó, nhóm tác giả còn đưa ra các giải pháp chế tạo linh hoạt để các doanh nghiệp cơ khí trong nước có thể cùng tham gia thực hiện đề tài. Trong đó, việc thiết kế, chế tạo thiết bị bơm tạo lực rung động có khả năng thay đổi chiều của dòng chất lỏng là giải pháp hiệu quả nổi bật của các nhà khoa học tham gia đề tài. Việc làm chủ công nghệ này có thể thay thế hệ thuỷ lực tạo rung động bằng van servo đắt tiền, đòi hỏi chế độ bảo dưỡng khắt khe. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã sáng tạo khi dùng biến tần để thay đổi tần số lực rung động thông qua vận tốc quay của động cơ, thay cho hệ điều khiển cơ thuỷ lực phức tạp, đắt tiền. Thiết bị thử mỏi tà vẹt do đề tài nghiên cứu chế tạo có các yêu cầu kỹ thuật, chỉ tiêu chất lượng tiên tiến so với các sản phẩm cùng loại trên thế giới. Cụ thể, so với máy thử mỏi tà vẹt của Thổ Nhĩ Kỳ, thiết bị có các tính năng kỹ thuật tương đương nhưng giá chỉ bằng 40%. So với thiết bị của Ý, thiết bị của đề tài có giá chỉ bằng 30%, nhưng có một số tính năng ưu việt hơn (do sử dụng bộ tạo lực rung động bằng bơm thuỷ lực nên giá thành, kích thước, khối lượng thiết bị đều giảm đi đáng kể, phù hợp với yêu cầu đặt ra. Bên cạnh đó, việc điều khiển tần số rung động của thiết bị bằng biến tần nên kết cấu gọn, nhẹ, dễ vận hành và sửa chữa…).

Để đáp ứng yêu cầu hội nhập và phát triển, các nhà khoa học của Viện Chuyên ngành Cơ khí, Tự động hóa, Đo lường đã luôn coi trọng việc ứng dụng những tiến bộ khoa học và công nghệ, tìm kiếm các giải pháp mới nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy thi công nói chung, thiết bị thí nghiệm nói riêng. Hy vọng rằng, với sự đầu tư nghiêm túc cho nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ, Viện sẽ ngày càng phát triển, đáp ứng nhu cầu của sản xuất và sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước.

Muốn ứng dụng AI hiệu quả, điều kiện cần và đủ là phải có CSDL thống nhất, từ các dữ liệu địa chất - địa vật lý đến các tài liệu minh giải khác có liên quan. Để giải quyết vấn đề trên, đề tài đã tích hợp các dữ liệu khác nhau về định dạng, nguồn gốc, tọa độ khảo sát, độ phân giải thành một khối CSDL 3D có độ phân giải X=25 m, Y=25 m và độ sâu=5 m. Mỗi điểm trong khối dữ liệu 3D này được đặc trưng bởi 656 thuộc tính của các trường địa chấn, địa - vật lý giếng khoan, từ - trọng lực và mô hình bồn trầm tích.

Trong việc dự báo phân bố các yếu tố hệ thống dầu khí (sinh, chứa, chắn, bẫy và dịch chuyển), hệ thống AI do TS Doãn Ngọc San và nhóm nghiên cứu xây dựng có khả năng rút ngắn thời gian xây dựng mô hình bằng cách huấn luyện mạng học máy/học sâu bằng các “mẫu học” - đối tượng đã biết, rồi từ đó nhận dạng khoanh vùng các yếu tố của hệ thống dầu khí. Sự khác biệt về kết quả của 2 mô hình AI và truyền thống là rất thấp. Trong việc khoanh các vùng có triển vọng dầu khí, đề tài đã thực hiện khoanh vùng cấu tạo mỏ dầu khí, tiến hành xác định vị trí và hình thái vỉa dầu khí trên cơ sở các “mẫu học” là các cấu tạo triển vọng hay vỉa dầu khí đã biết. Đối với bài toán khoanh vùng triển vọng, hệ thống này đã xây dựng và khoanh vùng chính xác các cấu tạo triển vọng đã biết. Ngoài ra, hệ thống còn khoanh vùng thêm được các diện tích mới. Bên cạnh đó, đề tài đã sử dụng tham số các vỉa dầu khí đã biết để huấn luyện mạng và tìm kiếm các vị trí có thể tồn tại vỉa dầu khí. Ứng dụng phương pháp nêu trên, nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài đã định vị các vỉa sản phẩm theo 44 “mẫu vỉa” đã phát hiện, ngoài ra còn xác định thêm được một số vị trí vỉa dầu khí mới. Vị trí vỉa sản phẩm dự báo phù hợp với kết quả dự báo theo phương pháp truyền thống.

Hệ thống HPC xử lý số liệu của Khoa Dầu khí, Trường Đại học Dầu khí Việt Nam.

Bên cạnh đó, đề tài đã tiến hành xác định nhóm (bộ) thuộc tính đặc trưng của các vỉa đã biết và sử dụng các nhóm thuộc tính này để xác định vị trí có thể tồn tại vỉa dầu khí. Đây là một hướng tiếp cận mới trong điều kiện tìm kiếm, thăm dò khó khăn hiện nay, tận dụng các số liệu khảo sát đã có, các vỉa đã biết để phát hiện trực tiếp các vị trí có khả năng tồn tại vỉa dầu khí.

Đây là đề tài đầu tiên được Bộ Khoa học và Công nghệ giao cho Trường Đại học Dầu khí Việt Nam thực hiện trong Chương trình trọng điểm quốc gia “Hỗ trợ nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ của công nghiệp 4.0" và cũng là đề tài nghiên cứu khoa học đầu tiên về ứng dụng AI trong đánh giá triển vọng dầu khí nói chung và khu vực bắc Bể sông Hồng nói riêng. Thành công của đề tài đã mang lại nhiều lợi ích thiết thực. CSDL 3D của đề tài là bộ CSDL đầu tiên tích hợp thống nhất các dữ liệu địa chất - địa vật lý khu vực nghiên cứu. Bên cạnh đó, đề tài đã đóng góp nhiều thuật toán tích hợp số liệu địa chất - địa vật lý tìm kiếm thăm dò dầu khí, các module và phần mềm hệ thống AI. Đối với thực tế sản xuất, việc ứng dụng hệ thống AI tích hợp cơ sở dữ liệu địa chất - dầu khí đã giúp tăng độ chính xác, tính khách quan, nâng cao hiệu quả tìm kiếm, thăm dò dầu khí, góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất, hướng tới sự phát triển bền vững của ngành dầu khí trong nước.