Cách mạng công nghiệp 4.0, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ số, trí tuệ nhân tạo (AI) đặc biệt AI tạo sinh (gen AI), internet vạn vật (IoT), dữ liệu lớn... đang tạo ra sự thay đổi sâu rộng trên phạm vi toàn cầu, dự báo ứng dụng AI có thể tạo ra giá trị kinh tế từ 11 - 18 nghìn tỷ USD mỗi năm. Đối với ngành dầu khí và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petrovietnam), cách mạng công nghiệp 4.0 vừa là cơ hội, vừa là thách thức lớn. Nắm bắt xu thế tất yếu này, việc đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng khoa học - công nghệ và chuyển đổi số trở thành giải pháp then chốt giúp ngành dầu khí vượt qua thách thức, phát triển bền vững, bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia và đóng góp vào sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước.

Thách thức của ngành dầu khí Việt Nam trong bối cảnh mới

Ngành dầu khí và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đã có bước tiến nhất định trong việc ứng dụng khoa học công nghệ (KHCN), đóng góp quan trọng vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Trong đó, Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) đã triển khai nghiên cứu phát triển và cung cấp dịch vụ khoa học - kỹ thuật cho toàn bộ chuỗi công nghiệp dầu khí; cung cấp các tư vấn có giá trị, là cơ sở khoa học cho Nhà nước hoạch định chính sách, chiến lược, kế hoạch phát triển ngành công nghiệp dầu khí.

Lãnh đạo Petrovietnam báo cáo Thủ tướng Phạm Minh Chính về nghiên cứu thu hồi và lưu trữ CO2 của Viện Dầu khí Việt Nam

Để thích ứng với xu thế chuyển dịch năng lượng, VPI đã nghiên cứu đón đầu xu thế chuyển dịch năng lượng trong công nghiệp dầu khí như: công nghệ thu hồi, sử dụng và lưu trữ CO2 (CCS/CCUS), sản xuất các sản phẩm xanh, thân thiện với môi trường, chế biến khí có hàm lượng CO2 cao, hydrogen, điện gió ngoài khơi… góp phần hiện thực hóa cam kết giảm phát thải ròng bằng không vào năm 2050 của Chính phủ Việt Nam tại COP 26.

Trong bối cảnh mới, ngành dầu khí và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam đang phải đối mặt với những khó khăn, thách thức lớn đòi hỏi phải đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng khoa học - công nghệ và chuyển đổi số như sau:

Suy giảm sản lượng dầu khí: Việc phát hiện các mỏ dầu khí mới ngày càng khó khăn, chi phí thăm dò khai thác ngày càng tăng cao, đặc biệt là ở các khu vực nước sâu, xa bờ. Sản lượng khai thác tại các mỏ truyền thống đang có xu hướng giảm dần, đòi hỏi phải áp dụng các công nghệ khai thác tiên tiến để nâng cao hệ số thu hồi dầu khí.

Biến động giá dầu khí thế giới: Thị trường dầu khí thế giới diễn biến phức tạp, khó lường, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như kinh tế, chính trị, địa chính trị... Biến động giá dầu khí tác động trực tiếp đến hiệu quả hoạt động sản xuất kinh doanh, đòi hỏi phải có giải pháp ứng phó linh hoạt, hiệu quả.

Yêu cầu cấp bách về phát triển bền vững: Biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường, cạn kiệt tài nguyên... đang đặt ra yêu cầu cấp bách cho ngành dầu khí phải chuyển đổi sang mô hình phát triển xanh, bền vững; đẩy mạnh đầu tư vào năng lượng tái tạo, giảm thiểu phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường sinh thái [2].

Cách mạng công nghiệp 4.0: Tạo ra cơ hội ứng dụng công nghệ số, AI, IoT... giúp ngành dầu khí tối ưu hóa hoạt động, nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh, giảm chi phí, tăng năng suất lao động (sản lượng khai thác có thể tăng 2 - 6% và chi phí khoan và hoàn thiện giảm khoảng 25% [3]). Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ số vào quản lý, sản xuất, kinh doanh của ngành dầu khí và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam còn hạn chế, chưa đồng bộ và thiếu hệ sinh thái số toàn diện.

Năng lực và tốc độ nghiên cứu và phát triển (R&D), ứng dụng KHCN và chuyển đổi số: So với các công ty dầu khí trong khu vực và trên thế giới [4 - 8], ngành dầu khí và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam còn thiếu các công nghệ lõi, đột phá, chủ yếu tập trung vào tiếp nhận và làm chủ công nghệ được chuyển giao; chưa có nhiều chương trình nghiên cứu lớn, dài hạn và các chương trình sản xuất thử nghiệm quy mô công nghiệp để phát triển các sản phẩm, công nghệ có bản quyền.

Mô hình mô phỏng khai thác khu vực thử nghiệm hóa phẩm tăng cường thu hồi dầu VPI SP tại mỏ Bạch Hổ, bể Cửu Long

Đổi mới sáng tạo, nâng cao năng lực cạnh tranh cho ngành dầu khí và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam

Để vượt qua thách thức, nắm bắt cơ hội trong tình hình mới, ngành dầu khí và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam cần tập trung vào các giải pháp sau:

Hoàn thiện thể chế, chính sách

Xây dựng khung pháp lý đồng bộ, minh bạch: Đề xuất cơ quan có thẩm quyền hoàn thiện khung pháp lý cho hoạt động nghiên cứu, chuyển giao công nghệ, bảo hộ sở hữu trí tuệ, thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo trong ngành dầu khí.

Chính sách thu hút đầu tư hấp dẫn: Đề xuất cơ quan có thẩm quyền ban hành chính sách ưu đãi đặc biệt về thuế, tín dụng, đất đai... cho các dự án ứng dụng công nghệ cao, chuyển đổi số trong ngành dầu khí.

Cơ chế khuyến khích hợp tác: Xây dựng cơ chế khuyến khích doanh nghiệp dầu khí đầu tư cho R&D, hợp tác với các viện nghiên cứu, trường đại học, startup...

Đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng công nghệ

Ưu tiên đầu tư cho công nghệ lõi: Tập trung nguồn lực cho nghiên cứu, phát triển và làm chủ các công nghệ lõi, đột phá trong các lĩnh vực: Tối ưu hóa hoạt động hiện hữu: Ứng dụng AI, IoT, phân tích dữ liệu lớn để tối ưu hóa hoạt động thăm dò, khai thác, sản xuất, vận chuyển, phân phối...; Khai thác dầu khí trong điều kiện khắc nghiệt, phi truyền thống: Nghiên cứu, làm chủ công nghệ khai thác dầu khí ở đá móng, trong bẫy phi cấu tạo, khối sót, tầng sâu, áp suất cao, CO2 cao...; Năng lượng tái tạo: Phát triển năng lượng tái tạo như: điện gió ngoài khơi, năng lượng mặt trời, hydrogen xanh; Thu giữ, vận chuyển, sử dụng và tồn trữ CO2: làm chủ công nghệ thu giữ CO2 ở nồng độ thấp, tồn trữ và theo dõi, kết hợp tồn trữ và EOR, sản xuất nhiên liệu, hoá chất từ khí thiên nhiên có hàm lượng CO2 cao.

Thúc đẩy chuyển giao công nghệ: Tăng cường chuyển giao, ứng dụng công nghệ từ các nước phát triển, hợp tác với các tập đoàn dầu khí hàng đầu thế giới để tiếp cận công nghệ tiên tiến.

Học hỏi kinh nghiệm khu vực: Nghiên cứu, áp dụng mô hình Trung tâm nghiên cứu và công nghệ toàn cầu của Petronas (Malaysia) với trọng tâm là công nghệ xanh và năng lượng tái tạo [4], hay chương trình tăng tốc khởi nghiệp "InnoSpace" của PTT (Thái Lan) để thúc đẩy đổi mới sáng tạo [5].

Đẩy mạnh chuyển đổi số

Chuyển đổi số toàn diện: Xây dựng, triển khai chiến lược chuyển đổi số đồng bộ, toàn diện cho toàn ngành dầu khí, ứng dụng công nghệ số vào các hoạt động: quản lý, sản xuất, kinh doanh, chuỗi cung ứng...

Đầu tư hạ tầng công nghệ: Đầu tư phát triển hạ tầng công nghệ thông tin, dữ liệu lớn, an ninh mạng, điện toán đám mây... đảm bảo cho việc triển khai chuyển đổi số hiệu quả.

Hỗ trợ doanh nghiệp: Hỗ trợ doanh nghiệp dầu khí triển khai các dự án chuyển đổi số, ứng dụng các nền tảng số, giải pháp công nghệ mới. Ví dụ như chương trình hỗ trợ chuyển đổi số của Bộ Công Thương dành cho các doanh nghiệp trong ngành dầu khí.

Ứng dụng hiệu quả công nghệ AI, đón đầu cách mạng công nghiệp 5.0

Ngành dầu khí và Petrovietnam nên tập trung nghiên cứu và triển khai giải pháp “Hợp tác con người - AI”, đón đầu cách mạng công nghiệp 5.0, nơi con người và AI hợp tác cộng hưởng, tích hợp trí tuệ con người với khả năng xử lý vượt trội của AI nhằm tạo ra sức mạnh tổng hợp tối ưu, cụ thể như sau:

Tăng cường đầu tư vào nghiên cứu và phát triển (R&D) để phát triển các giải pháp AI phù hợp với nhu cầu của ngành dầu khí.

Ứng dụng AI vào các hoạt động then chốt: AI có thể được sử dụng để tối ưu hóa các hoạt động thăm dò, khai thác, chế biến, vận chuyển dầu khí, quản lý tài sản, chuỗi cung ứng, phát triển năng lượng tái tạo... thông qua việc xây dựng và sử dụng các bản sao số (digital twin).

Tối ưu hóa quy trình: Sử dụng AI để tự động hóa các quy trình lặp đi lặp lại, ví dụ như tự động hóa quy trình phân tích dữ liệu địa chấn, tối ưu hóa hoạt động khoan, quản lý kho bãi, bảo trì dự đoán...

Cá nhân hóa trải nghiệm khách hàng: Sử dụng AI để phân tích hành vi khách hàng, từ đó cá nhân hóa trải nghiệm, cung cấp dịch vụ phù hợp với nhu cầu của từng khách hàng.

Tăng cường an toàn lao động: Ứng dụng AI trong hệ thống giám sát, cảnh báo sớm các nguy cơ mất an toàn lao động, giúp ngăn ngừa tai nạn, bảo vệ sức khỏe người lao động.

Thúc đẩy hợp tác và chuyển giao công nghệ: Hợp tác với các công ty công nghệ, viện nghiên cứu, trường đại học... để tiếp cận công nghệ AI tiên tiến và chia sẻ kinh nghiệm.

Xây dựng khung pháp lý và tiêu chuẩn đạo đức cho AI: Đảm bảo việc ứng dụng AI an toàn, có trách nhiệm và minh bạch.

Phân công nhiệm vụ rõ ràng: Xác định rõ vai trò của con người và AI trong từng công việc, dựa trên điểm mạnh của mỗi bên. AI sẽ đảm nhiệm các công việc lặp đi lặp lại, xử lý dữ liệu lớn, phân tích, dự báo..., trong khi con người tập trung vào các công việc đòi hỏi tư duy sáng tạo, kỹ năng giải quyết vấn đề phức tạp, ra quyết định chiến lược...

Xây dựng giao diện tương tác: Phát triển các giao diện trực quan, dễ sử dụng, cho phép con người tương tác hiệu quả với AI, trao đổi thông tin, chia sẻ kiến thức, giám sát, điều chỉnh hoạt động của AI.

Phát triển nguồn nhân lực

Đào tạo nâng cao kỹ năng: Tăng cường đào tạo kỹ năng giúp người lao động làm việc hiệu quả với AI, khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ.

Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao: Xây dựng chương trình đào tạo, bồi dưỡng nguồn nhân lực chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của cách mạng công nghiệp 4.0, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ số, phân tích dữ liệu, tự động hóa, AI...

Thu hút và giữ chân nhân tài: Xây dựng chính sách thu hút, đãi ngộ cạnh tranh để thu hút nhân tài, chuyên gia giỏi trong và ngoài nước. Tạo môi trường làm việc năng động, sáng tạo, nhiều thử thách, cơ hội phát triển để giữ chân nhân tài.

Xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo - Trọng tâm là mô hình tổ chức tạo ra các công ty khởi nghiệp (Venture Studio)

Xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo là yêu cầu cấp thiết cho sự phát triển bền vững của ngành dầu khí. Mô hình Venture Studio [9] được coi là giải pháp đột phá, mang lại lợi ích kép cho doanh nghiệp dầu khí: vừa thúc đẩy đổi mới sáng tạo, tạo ra giá trị mới, vừa góp phần xây dựng hệ sinh thái khởi nghiệp năng động, bền vững, khẳng định vị thế tiên phong trong lĩnh vực năng lượng và công nghệ.

Venture Studio là chất xúc tác mạnh mẽ cho đổi mới sáng tạo. Mô hình này khuyến khích thử nghiệm, chấp nhận rủi ro và hướng đến những ý tưởng đột phá. Venture Studio tập trung vào việc giải quyết những vấn đề cụ thể, nhu cầu thực tế của thị trường và của chính doanh nghiệp, đảm bảo tính ứng dụng cao cho các giải pháp được tạo ra. Tính linh hoạt của mô hình này cho phép doanh nghiệp điều chỉnh hướng đi, thử nghiệm nhiều ý tưởng cùng lúc và thích ứng nhanh chóng với sự thay đổi của thị trường và công nghệ. Bên cạnh đó, Venture Studio tận dụng nguồn lực sẵn có của doanh nghiệp (chuyên gia, cơ sở vật chất, dữ liệu...) kết hợp với sự năng động của startup, tạo hiệu quả cộng hưởng, tối ưu hóa chi phí và nguồn lực cho đổi mới sáng tạo.

Venture Studio là cầu nối hiệu quả giữa doanh nghiệp và hệ sinh thái khởi nghiệp. Mô hình này giúp doanh nghiệp kết nối với cộng đồng startup, chuyên gia, nhà đầu tư, trường đại học, viện nghiên cứu..., tạo mạng lưới hợp tác rộng mở, đa dạng và hiệu quả. Venture Studio cũng là chìa khoá để thu hút và giữ chân nhân tài bằng cách tạo ra môi trường làm việc năng động, sáng tạo.

Để triển khai hiệu quả mô hình Venture Studio, doanh nghiệp cần tập trung vào 2 yếu tố then chốt. Đầu tiên, xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo mở, kết nối chặt chẽ giữa các viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp dầu khí, quỹ đầu tư, startup... (ví dụ như hệ sinh thái Oil & Gas Technology Centre ở Anh). Thứ hai, thúc đẩy mạnh mẽ hoạt động của Venture Studio để ươm mầm, hỗ trợ và thương mại hóa các ý tưởng, công nghệ mới trong lĩnh vực dầu khí. Điều này đồng nghĩa với việc tăng tốc quá trình đổi mới, rút ngắn thời gian từ nghiên cứu đến thị trường; tiếp cận, khai thác các công nghệ tiên tiến, giải pháp đột phá từ bên ngoài; quản trị rủi ro hiệu quả hơn so với việc chỉ đầu tư tài chính; thu hút nhân tài, chuyên gia, nhà đầu tư và các đối tác tiềm năng; và thúc đẩy khởi nghiệp trong doanh nghiệp (Intrapreneurship), tạo điều kiện cho nhân viên phát triển các dự án sáng tạo, đột phá và cũng là nơi thử thách khả năng lãnh đạo, quản lý của các nhân sự tiềm năng trong quy hoạch của doanh nghiệp.

Kinh nghiệm từ các tập đoàn dầu khí quốc tế cho thấy, các công ty nhà nước (SOE) không nhất thiết phải góp vốn để tham gia vào mô hình Venture Studio. Thay vào đó, SOE có thể tạo điều kiện thuận lợi cho các startup hoạt động bằng cách cung cấp cơ sở hạ tầng, dữ liệu, kết nối khách hàng tiềm năng... Thông qua việc hỗ trợ các startup, SOE có thể tiếp cận với các công nghệ mới, giải pháp đột phá, đồng thời nâng cao hình ảnh, thương hiệu trong mắt công chúng và các nhà đầu tư. Điển hình như SCG (Thái Lan) đã thành lập "SCG Cement-Building Materials Business Digital Ventures" để thúc đẩy chuyển đổi số trong lĩnh vực vật liệu xây dựng [6], Petronas (Malaysia) thành lập Quỹ đầu tư mạo hiểm (CVC) với 350 triệu USD để đầu tư vào các công ty khởi nghiệp [4], hay PTT OR (Thái Lan) đã hợp tác thành lập quỹ đầu tư mạo hiểm "500 TukTuks" với 500 Startups [5].

Việc tạo lập cơ chế chia sẻ nguồn lực (cơ sở vật chất, dữ liệu, công nghệ, chuyên gia...), thông tin thị trường, kinh nghiệm quản trị... giữa các bên tham gia hệ sinh thái là yếu tố then chốt để thúc đẩy hoạt động kết nối, hợp tác, tạo nên sức mạnh tổng hợp cho đổi mới sáng tạo trong ngành dầu khí Việt Nam.

Vai trò tiên phong của VPI trong ứng dụng AI và thử nghiệm mô hình Venture Studio

Triển khai Nghị quyết số 184-NQ/ĐU ngày 15/2/2022 [10], VPI đã chủ động xây dựng và triển khai Nghị quyết về việc ứng dụng Trí tuệ nhân tạo [11] vào hoạt động nghiên cứu và phát triển công nghệ, hướng tới mô hình “Nhà máy sản xuất AI” (AI factory). Nghị quyết này thể hiện cam kết của VPI trong việc tiên phong ứng dụng và tạo ra các giải pháp AI phục vụ cho ngành dầu khí Việt Nam, cụ thể:

Nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm, thăm dò dầu khí: Phát triển các thuật toán AI để phân tích, xử lý dữ liệu địa chấn, minh giải tự động, xây dựng bản sao số cho các bể trầm tích, làm sáng tỏ đặc tính vỉa chứa, xác định khu vực tiềm năng dầu khí; giúp giảm thiểu rủi ro, chi phí liên quan đến hoạt động tìm kiếm thăm dò dầu khí.

Tối ưu hóa hoạt động khai thác: Ứng dụng AI/machine learning để gia tăng sản lượng (tối ưu khai thác và nâng cao hệ số thu hồi dầu EOR/IOR, quản trị rủi ro trong quá trình khai thác) và tối ưu chi phí. VPI đang triển khai xây dựng Bản sao số cho các mỏ dầu khí để tối ưu hóa chiến lược khai thác, quản lý, cho phép giám sát theo thời gian thực, ra quyết định nhanh, chính xác và cải thiện hiệu quả quản lý và khai thác mỏ dầu khí; quản trị sản lượng; tối ưu phân bổ gas-lift; ứng dụng hỗ trợ quản lý, theo dõi chế độ làm việc và phát hiện bất thường của giếng khai thác... Ví dụ, công cụ “Xây dựng giải pháp xác định giếng có chế độ làm việc bất thường cho khu vực mỏ Bạch Hổ” do VPI phát triển có khả năng tự động phát hiện các giếng có chế độ làm việc bất thường, giúp nâng cao hiệu suất làm việc cũng như độ chính xác trong công tác phân tích; hỗ trợ quản lý khai thác và dự báo khai thác.

Tối ưu hiệu suất sản phẩm, năng lượng: Ứng dụng AI để tích hợp và kéo dài chuỗi giá trị, vận hành hiệu quả các công trình hiện hữu: Tích hợp đa chiều - quản trị sự thay đổi theo thời gian thực để mô phỏng, sàng lọc các kịch bản phát triển tích hợp tài sản mới và hiện hữu hiệu quả; ứng dụng AI tối ưu hiệu suất sản phẩm, giảm thiểu chi phí, tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường.

Quản lý tài sản và chuỗi cung ứng: Phát triển các hệ thống AI để quản lý tài sản dầu khí, dự báo nhu cầu, tối ưu hóa chuỗi cung ứng, nâng cao hiệu quả hoạt động logistics...

Phát triển năng lượng tái tạo: Ứng dụng AI để hoạch định địa điểm, dự báo sản lượng và tối ưu hóa hoạt động của các nhà máy điện gió, điện mặt trời,...

VPI xây dựng bản sao số cho các mỏ dầu khí để giám sát theo thời gian thực, ra quyết định nhanh, chính xác và cải thiện hiệu quả quản lý và khai thác mỏ dầu khí

Bên cạnh đó, VPI thử nghiệm mô hình Venture Studio, ươm mầm các dự án khởi nghiệp, khởi nguồn từ công nghệ và tri thức VPI, hướng đến việc thương mại hóa sản phẩm vật lý và sản phẩm số. Điển hình VPI đã hỗ trợ về công nghệ, nhân sự cho công ty khởi nguồn UMit phát triển vật liệu nano carbon (CNT) và graphene, ứng dụng làm phụ gia cho dầu nhờn, pha chế sơn, mang lại hiệu quả vượt trội so với các sản phẩm truyền thống. Về sản phẩm số, VPI đang ươm mầm công ty AIWorks khởi nguồn từ nhân sự, công nghệ và hệ thống quản trị của VPI nhằm đưa công nghệ AI vào ứng dụng rộng rãi trong ngành dầu khí, giúp các đơn vị nâng cao năng suất và năng lực cạnh tranh.

Kết luận số 76-KL/TW ngày 24/4/2024 của Bộ Chính trị định hướng “phát triển ngành dầu khí nhanh, bền vững, đồng bộ, hiệu quả” và “phát triển Tập đoàn Dầu khí Việt Nam trở thành tập đoàn công nghiệp - năng lượng quốc gia gắn với phát triển, nâng cao hiệu quả hoạt động trong các lĩnh vực năng lượng truyền thống; tham gia chuỗi giá trị năng lượng mới, năng lượng tái tạo, nhất là điện gió ngoài khơi, điện gió ven biển, hydrogen, amoniac, chuỗi cung ứng nhập khẩu, kinh doanh LNG, sản xuất thiết bị năng lượng” [11].

Để hiện thực hóa định hướng này, ngành dầu khí nói chung và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam nói riêng cần tập trung thúc đẩy chuyển đổi số, “khẩn trương xây dựng cơ sở dữ liệu ngành dầu khí và trung tâm nghiên cứu, đổi mới sáng tạo trong các doanh nghiệp dầu khí quy mô lớn” [11] theo định hướng của Kết luận số 76-KL/TW. Đặc biệt, việc ứng dụng AI và xây dựng hệ sinh thái sáng tạo theo mô hình Venture Studio là những giải pháp mang tính đột phá, giúp ngành dầu khí và Tập đoàn Dầu khí Việt Nam phát triển bền vững, bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia và đóng góp xứng đáng vào sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước trong bối cảnh mới.

TS. Nguyễn Anh Đức

Viện trưởng Viện Dầu khí Việt Nam