ĐÁ PHIẾN DẦU VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CHẾ BIẾN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC Môn học: Nhiên liệu sinh học & Năng lượng thay BÁO CÁO ĐỀ TÀI: GVHD: Cô Phạm Hồ Mỹ Phương Danh sách thành viên: STT HỌ VÀ TÊN MSSV Đinh Hồng Phúc 1412932 MỤC LỤC I TỔNG QUÁT CHUNG: Khái niệm: Đá phiến dầu loại đá trầm tích hạt mịn giàu chất hữu chứa lượng lớn kerogen (một hỗn hợp chất hữu rắn) chiết tách loại hydrocacbon lỏng Các nhà địa chất phân loại đá phiến dầu thành đá phiến giàu cacbonat loại giàu silica Thành phần: Trong đá phiến dầu kerogen chưa chuyển đổi thành dầu mỏ yếu tố nhiệt áp suất Nhiệt phân biến đổi kerogen đá phiến dầu thành khí dầu thô tổng hợp Dầu chiết tách từ đá phiến dầu tốt để chưng cất sản phẩm trung bình kerosene (dầu hỏa), nhiên liệu động diesel Nhu cầu giới nhiên liệu diesel tăng nhanh Tuy nhiên, trình chưng cất thích hợp tương tự cracking hydro chuyển đá phiến dầu thành hydrocacbon nhẹ xăng Dầu chiết tách từ đá phiến dầu chứa hàm lượng olefin, oxy nitơ cao dầu thô truyền thống Một vài loại có hàm lượng lưu huỳnh asen cao - Lưu huỳnh: đá phiến dầu sông Green Mỹ trung bình 0,76%, Jordan lên tới 9,5% Asen cao trở ngại lớn dầu phải trải công đoạn xử lý hydro trước đưa vào nhà máy lọc dầu Đá phiến dầu chứa hàm lượng hữu thấp than đá Trong đá phiến dầu thương mại, tỷ lệ vật chất hữu so với khoáng vật khác nằm khoảng 0,75 : 1,5 : 5, vật chất hữu đá phiến dầu có tỉ lệ hydro/cacbon (H/C) thấp dầu thô khoảng 1,2 đến 1,8 lần cao than đá khoảng 1,5 đến lần Trữ lượng: Sự tích tụ đá phiến dầu diễn khắp giới, ban đầu nhận định đa số Hoa Kỳ Ước tính lượng tích tụ toàn cầu đạt khoảng 2,8 đến 3,3 ngàn tỷ thùng (450×109 đến 520×109 m3) thu hồi Mặc dù tài nguyên đá phiến dầu có mặt số nước có 33 nước khai thác mang lại giá trị kinh tế Các mỏ thăm dò tốt, có khả xếp vào trữ lượng mỏ sông Green miền tây Hoa Kỳ, Queensland Úc, Thụy Điển, Estonia, Jordan, Pháp, Đức, Brazil, Trung Quốc, nam Mông Cổ Nga Các mỏ đánh giá có khả sản xuất 40 lít dầu từ đá phiến dầu Theo Bộ Năng lượng Mỹ công bố 10/6/2014 trữ lượng dầu đá phiến quy đổi theo tỷ thùng sau: Nga 75, Mỹ 58, Trung Quốc 32, Argentina 27, Libya 26, Venezuela 13, Mexico 13, Paskistan 9, Canada 9, Indonesia tỷ thùng Quá trình hình thành: a) Dầu khí: Quá trình hình thành dầu khí bắt nguồn từ hàng trăm triệu năm trước, xác sinh vật chìm đáy biển bị chôn vùi sâu lòng đất, hình thành lớp bùn lắng hữu Năm qua năm khác, trình tiếp diễn, lớp bùn lắng hữu trộn lẫn với trầm tích nhiều vật chất khác tiếp tục bị chôn vùi sâu hình thành nên lớp đá phiến hạt mịn Càng nhiều trầm tích chồng lên tạo môi trường áp suất lớn nhiệt độ cao, khiến lớp bùn lắng hữu bị phân giải, hình thành dầu khí (gọi tắt dầu khí), len lỏi lớp đá có độ thấm độ rỗng cao, dồn nơi có áp suất thấp tạo thành túi dầu thô khí đốt mà người khai thác 100 năm qua Đây gọi dầu khí truyền thống (conventional oil & gas) b) Đá phiến dầu: Nhưng, độ sâu chưa đủ tạo áp suất nhiệt độ cao lớp đá có độ thấm độ rỗng thấp dầu khí tập trung vào chỗ mà tích tụ lỗ hổng nhỏ, không liên thông, nằm xen kẽ lớp đá phiến Các lớp đá phiến thường nằm độ sâu chừng 1-6 km lòng đất, tùy theo cấu tạo địa chất vùng Dầu khí hình thành trạng thái gọi dầu khí bị “nhốt” đá phiến, gọi tắt dầu khí đá phiến (shale oil & gas) hay dầu khí phi truyền thống (unconventional oil & gas) II CÔNG NGHỆ KHAI THÁC, CHẾ BIẾN: Lịch sử công nghiệp khai thác dầu đá phiến: Thực tế, người phát sử dụng đá phiến dầu làm nhiên liệu đốt từ thời tiền sử Tuy nhiên, tới kỷ 19, việc khai khoáng dầu đá phiến với quy mô công nghiệp tiến hành Dầu đá phiến người biết tới từ lâu Trong thời gian dài, việc khai thác dầu đá phiến gắn liền với khai thác mỏ theo phương pháp hầm lò Các sản phẩm từ trình vận chuyển đốt phát điện trải qua trình xử lý để tạo thành phẩm Tuy nhiên, đặc điểm túi dầu phân tán nằm sâu lòng đất nên việc khai thác dầu đá phiến gặp nhiều trở ngại, sản lượng thấp chi phí cao Chính vậy, vào khoảng thập niên 50-60 kỷ trước, hầu hết quốc gia dừng dự án khai thác dầu đá phiến dầu mỏ rẻ chi phí xử lý dầu đá phiến lại cao Sau khủng hoảng dầu năm 1973, sản lượng dầu đá phiến giới đạt đến đỉnh 46 triệu năm 1980 sau giảm xuống 16 triệu năm 2000, cạnh tranh chương trình dầu mỏ truyền thống giá rẻ thập niên 1980 Công nghiệp dầu đá phiến “phục sinh” trở lại vào năm đầu kỷ 21 Với công nghệ nứt vỡ thủy lực (hydraulic fracturing hay fracking), nước Mỹ tạo nên cách mạng ngành công nghiệp dầu đá phiến việc khai thác loại dầu trở nên dễ dàng với chi phí thời gian ngắn Bất chấp hoài nghi “đối thủ” Nga, việc hoàn thiện kỹ thuật nứt vỡ thủy lực khai thác dầu khí đá phiến khiến sản lượng dầu khí Mỹ tăng vọt gần thập kỷ qua Từ năm 2005-2013, sản lượng khai thác dầu khí đá phiến Mỹ tăng từ 5% lên đến 35% tổng lượng dầu khí khai thác nước Hiện Mỹ vượt Nga, trở thành nước sản xuất khí đốt lớn giới Còn dầu từ năm 2008 đến nay, sản lượng Mỹ khai thác tăng đến 70%, lên mức 8,7 triệu thùng/ngày Thậm chí, Mỹ nhiều lần tuyên bố trở thành nước sản xuất dầu lớn giới năm 2014 Nói cách khác, chất, công nghệ nứt vỡ thủy lực tạo nên cách mạng dầu khí đá phiến Mỹ nguyên nhân đẩy giá dầu mỏ xuống đáy ngày qua, thân dầu đá phiến Vậy, bí mật công nghệ nứt vỡ thủy lực gì? Hệ thống máy bơm thủy lực dùng kỹ thuật khai thác dầu khí đá phiến Quá trình tìm công nghệ khai thác:  Khởi đầu phá đá: Từ năm 1860, người ta cho nổ nitơ lỏng giếng đá cứng để khai thác dầu dễ dàng Việc dùng nitơ gây nổ nguy hiểm bị xem bất hợp pháp, hiệu với giếng nước khí đốt Đến thập niên 1930 người ta nghĩ cách dùng chất lỏng không nổ để phá đá, dùng axit tạo khe hở để luồng dầu chảy vào giếng nhiều khai thác hiệu Tuy giải pháp tốt công nghệ mở đường cho công nghệ có tính thương mại phát triển thập niên Những mũi khoan thí nghiệm theo công nghệ nứt vỡ thủy lực thực vào năm 1947 tới năm 1949 áp dụng thương mại lần Năm 1947, Công ty Stanolind Oil tiên phong thử nghiệm công nghệ HF vùng khí đốt Hugoton Kansas, sử dụng 1.000 galông (3.785 lít) xăng đậm đặc chất khử nhờn kích thích vỉa đá vôi sâu 0,7 km bên lớp khí Tuy việc không cải thiện sản lượng giếng bước hướng Nhiều thập niên sau công nghệ HF sử dụng để sản xuất hàng chục nghìn tỷ mét khối khí đốt tự nhiên Năm 1949, Halliburton cấp sáng chế độc quyền sử dụng công nghệ HF, trở thành công ty thương mại hóa hoạt động khai thác khí đốt tự nhiên dùng công nghệ Trong năm có 332 giếng áp dụng công nghệ HF, kết ấn tượng: sản lượng giếng tăng trung bình 75% Trong thập niên 1950, việc thương mại hóa công nghệ HF cất cánh Có thời điểm, tháng có đến 3.000 giếng vỡ vỉa thủy lực Khi sáng chế Halliburton hết hạn vào năm 1968, công ty dầu khí khác nhảy vào chơi  Khai vỉa đá phiến: Năm 1975, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) bắt đầu tài trợ cho nghiên cứu fracking khoan ngang, tập trung nghiên cứu vỉa đá phiến cho có chứa dầu khí đốt chưa có phương thức khai thác hiệu mặt kinh tế George Mitchell, người sau mệnh danh “cha đẻ kỹ thuật khai thác dầu khí đá phiến”, bất chấp nghi ngờ, chí chế giễu, Mitchell cần mẫn phát triển công nghệ nút vỡ thủy lực dùng cho khai thác dầu khí đá phiến Mitchell tin rằng, với tiến khoa học kỹ thuật, việc khai thác dầu khí đá phiến phương pháp hoàn toàn Mitchell theo đuổi điều suốt 17 năm, với vô số thử nghiệm điều chỉnh công nghệ fracking Chất lỏng sử dụng thành công thập kỷ trước với vỉa đá vôi không thích hợp để sử dụng với vỉa đá phiến, đội ngũ Mitchell phải thử nhiều tổ hợp hóa chất, gel chất lỏng khác Và bước đột phá xảy vào thập niên 1990 tạo cú hích quan trọng cho phát triển fracking Một thành viên nhóm nghiên cứu Mitchell đề nghị sử dụng cách thức tiết kiệm cho chất lỏng dùng fracking với nước thành phần chủ yếu Cách hiệu dầu khí khai thác từ đá phiến tăng vọt Pha chế "nước cốt fracking" hoàn hảo cho đá phiến phần giải pháp nhằm khai thác tối đa vỉa đá phiến “Đòn định” kích hoạt cách mạng đá phiến (và bước phát triển fracking) kết hợp tiến công nghệ fracking với kỹ thuật khoan ngang Sự kết hợp giúp cho khai thác dầu khí đốt tự nhiên từ vỉa đá phiến trở nên khả thi mặt thương mại sản lượng thu nhiều dự đoán chuyên gia từ trước đến Tới năm 2002, thấy tiềm công nghệ nứt vỡ thủy lực, hãng Devon Energy Mỹ mua lại công ty Mitchell với giá lên đến 3,5 tỉ đô la Devon kết hợp kỹ thuật nứt vỡ thủy lực với kỹ thuật khoan ngang (horizontal drilling) để hoàn thiện công nghệ khai thác dầu khí đá phiến hiệu với chi phí thấp vào năm 2005 Quá trình công nghệ khai thác đá phiến dầu nay: a) Công nghệ nứt vỡ thủy lực: Về bản, công nghệ nứt vỡ thủy lực kỹ thuật bơm chất lỏng gồm hỗn hợp nước, cát hóa chất vào lỗ khoan với áp lực cực mạnh, làm nứt gãy vỉa đá phiến, từ tạo lỗ hỏng để tập trung dầu khí đá vào giếng khoan để khai thác Quá trình khai thác dầu khí đá phiến công nghệ nứt vỡ thủy lực gồm công đoạn sau: - Đầu tiên người ta khoan thẳng xuống từ 1-3 km tùy theo độ sâu vỉa đá phiến có chứa dầu khí Tiếp đó, kỹ thuật khoan ngang giúp mũi khoan bẻ cua góc 90 độ tiếp tục khoan ngang vào vỉa đá với độ sâu từ 1-2 km - Sau có giếng khoan rồi, người ta dùng thiết bị đặc biệt để cách ly vùng giếng khoan ngang tạo lỗ nhỏ thành giếng lẫn đá phiến việc kích nổ chất nổ chứa thiết bị - Một hỗn hợp dung dịch gồm nước, cát hóa chất (trong đó, nước cát chiếm đến 99,5%) bơm thẳng xuống giếng ngang với áp lực cao - Dưới áp lực cao, hỗn hợp dung dịch bị đẩy mạnh vào lỗ nhỏ thành giếng tiếp xúc trực tiếp với đá phiến khiến cấu trúc đá phiến bị phá vỡ tạo thành nhiều khe nứt li ti hướng - Tiếp đó, nước bơm ngược lên trên, chuyển xử lý Dầu khí theo khe nứt di chuyển ngược lên tách lọc mặt đất phương pháp tương tự áp dụng với dầu khí truyền thống b) Kỹ thuật khoan ngang: Khoan ngang trình giếng khoan thẳng đứng xuống, đạt đến độ sâu vỉa, khoan ngang vào vỉa (theo dạng chữ "J" "L") Phương thức cho phép khai thác vùng rộng nhiều so với giếng đứng thông thường vỉa đá phiến tự nhiên chạy theo chiều ngang Giếng đứng chọc vào nguồn có sẵn xung quanh Giếng ngang tiếp xúc nhiều với khối đá, khai thác nhiều nguồn với giếng đem lại lợi nhuận lớn Kỹ thuật khoan ngang có từ năm 1929 đến thập niên 1980 sử dụng rộng rãi Sự chậm chạp công nghệ liên quan cần phát triển: thiết bị, động công nghệ khác sử dụng qui trình Sự kết hợp fracking khoan ngang vào đầu năm 2000 cho phép tăng tối đa số lượng vết nứt tự nhiên đan xen đá phiến để khai thác hiệu nguồn tài nguyên mắc kẹt đá Kể từ ngành dầu khí phát triển Mỹ, triệu giếng khoan khắp đất nước Hơn phân nửa số dùng công nghệ fracking, ước tính có đến 95% giếng khoan vỡ vỉa Giờ thời fracking Hội đồng Dầu khí Quốc gia Mỹ ước tính thập kỷ tới khoảng 60 - 80% tổng lượng giếng khoan cần áp dụng fracking để tiếp tục khai thác Công nghệ chế biến - Chiết tách dầu: a) Lịch sử hình thành phát triển: Chưng cất A.C Kirk, sử dụng từ tới cuối kỷ 19, tháp chưng cất đá phiến dầu kiểu đứng Thiết kế điển hình tháp chưng cất sử dụng vào cuối kỷ 19 đầu kỷ 20 Vào kỷ 10, nhà vật lý Ả Rập Masawaih al-Mardini viết thí nghiệm ông liên quan đến việc chiết tách dầu từ "một số loại đá phiến sét bitum" Bằng sáng chế việc chiết tách dầu đá phiến trao vào năm 1684 cho người "tìm thấy phương pháp để chiết tách tạo lượng lớn hắc ín, nhựa đường, dầu từ loại đá".Việc chiết tách dầu đá phiến mức độ công nghiệp thời kỳ đại bắt đầu Pháp với công nghệ Alexander Selligue phát minh năm 1838, sau thập kỷ phát minh James Young ứng dụng sản xuất Scotland Trong suốt kỷ 19, nhà máy xây dựng Úc, Brazil, Canada, Hoa Kỳ Phát minh chưng cất Pumpherston năm 1894, công nghệ dựa vào nhiệt than đá công nghệ trước đó, đánh dấu tách biệt công nghiệp đá phiến dầu với công nghiệp than Trung Quốc (Mãn Châu), Estonia, New Zealand, Nam Phi, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Thụy Sĩ bắt đầu chiết tách dầu đá phiến vào đầu kỷ 20 Tuy nhiên, dầu thô phát Texas suốt thập niên 1920 Trung Đông vào kỷ 20 làm cho hầu hết ngành công nghiệp đá phiến dầu bị dừng lại Năm 1944, Hoa Kỳ khởi động lại việc chiết tách đá phiến dầu phần Chương trình nhiên liệu lỏng tổng hợp (Synthetic Liquid Fuels Program) Ngành công nghiệp trì giá dầu giảm mạnh thập niên 1980 Cơ sở chưng cất đá phiến dầu cuối Unocal Corporation vận hành Hoa Kỳ đóng cửa vào năm 1991 Chương trình Hoa Kỳ lại tiếp tục vào năm 2003, theo sau chương trình cho thuê thương mại năm 2005 cho phép việc chiết tách đá phiến dầu cát dầu đất Liên Bang theo Đạo Luật sách lượng 2005 (Energy Policy Act of 2005) Cho đến năm 2010, việc chiết tách dầu đá phiến vận hành Estonia, Brazil, Trung Quốc Các ngành công nghiệp sản xuất khoảng 1.165 triệu lít dầu đá phiến năm 2008 Úc, Hoa Kỳ, Canada hoàn thành việc thử nghiệm ứng dụng công nghệ chiết tách dầu từ dự án thử nghiệm có kế hoạch đưa vào thương mại; Morocco Jordan thông báo dự định tương tự họ Chỉ có loại công nghệ sử dụng thương mại gồm: Kiviter, Galoter, Fushun Petrosix Miêu tả sớm quy trình có từ kỷ 10 Năm 1684, Vương quốc Anh cấp chứng nhận quy trình chiết tách Công nghiệp chiết tách đổi phát triển nở rộ suốt kỷ 19 Nhưng vào kỷ 20 ngành công nghiệp bị lắng chìm có mỏ dầu lớn phát hiện, nhiên đầu kỷ 21 mà giá dầu thô tăng cao làm cho nguồn dầu ý trở lại với công nghệ ứng dụng thử nghiệm Đến năm 2010, ngành công nghiệp trụ thời gian dài Estonia, Brasil, Trung Quốc Giá trị kinh tế thay đổi theo tỷ số giá lượng đầu vào giá lượng đầu Vấn đề an ninh lượng quốc gia đóng vai trò quan trọng phát triển quốc gia Những câu hỏi rủi ro ngành công nghiệp môi trường vấn đề nhiều người quan tâm chất thải, sử dụng lượng nước lớn Quản lý nguồn nước ô nhiễm không khí b) Quy trình chiết tách: 10 Chiết tách dầu đá phiến hay sản xuất dầu đá phiến quy trình sản xuất sản phẩm dầu phi truyền thống Quy trình biến đổi kerogen đá phiến dầu thành dầu đá phiến phương pháp nhiệt phân, thủy phân Dầu đá phiến thành phẩm sử dụng giống dầu thô nâng cấp để đạt tiêu chí định trình lọc cách thêm vào hydro loại bỏ tạp chất lưu huỳnh nitơ Quy trình chiết tách dầu thường tiến hành mặt đất (quy trình ex situ) từ việc khai thác mỏ đá phiến dầu xử lý sản phẩm sở chế biến Các công nghệ đại khác chiết tách lòng đất (tại trường hay quy trình in situ) cách sử dụng nhiệt thu dầu thông qua giếng dầu  Nguyên lý chiết tách: Quy trình chiết tách dầu đá phiến phân hủy đá phiến dầu biến đổi kerogen đá thành dầu thô tổng hợp giống dầu mỏ Quy trình tiến hành theo phương pháp nhiệt phân, thủy phân, thấm nhiệt (thermal dissolution) Hiệu quy trình đánh giá cách so sánh lượng dầu sinh với kết thí nghiệm Fischer Assay mẫu Phương pháp cổ phổ biến sử dụng phương pháp nhiệt phân, chưng cất Trong quy trình này, đá phiến dầu nung kerogen phân hủy thành dầu đá phiến đông đặc khí đá phiến dầu cháy Hơi dầu khí dầu sau tách làm lạnh, dầu đá phiến chuyển thành dạng đông đặc Thêm vào đó, công đoạn xử lý đá phiến dầu chứa chất cặn rắn hợp chất vô (các chất khoáng) 11 III MẶT TÍCH CỰC CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ ĐÁ PHIẾN : Ứng dụng: Quá trình nhiệt phân hóa học biến đổi kerogen đá phiến dầu thành dầu thô tổng hợp Nung đá phiến dầu nhiệt độ đủ cao tạo hơi, trình chưng cất để tạo dầu đá phiến giống dầu mỏ khí đá phiến dầu đốt Công nghiệp khai thác đá phiến dầu đại năm 1837, Autun, Pháp theo sau Scotland năm 1850, Úc năm 1865 số quốc gia khác Hoạt động khai thác suốt TK XIX chủ yếu tập trung vào sản xuất dầu hỏa, đèn dầu parafin cung cấp cho nhu cầu thấp sáng tăng mạnh suốt cách mạng công nghiệp Do bị hạn chế tiếp cận đến nguồn dầu mỏ truyền thống nên công nghiệp đá phiến dầu phát triển nhanh chóng trước Thế chiến thứ để sản xuất lượng lớn sản phẩm sử dụng cho vận tải dùng song song với xăng Các ngành công nghiệp sử dụng đá phiến dầu để làm nhiên liệu chạy nhà máy nhiệt điện, đốt (giống đốt than) để làm quay tuốc bin nước; vài nhà máy kiểu sử dụng nhiệt để sưởi khu vực nhà dân trung tâm thương mại Thêm vào việc sử dụng làm nhiên liệu, đá phiến dầu dùng để sản suất sợi cacbon chuyên dụng, cacbon hấp phụ, cacbon đen, phenol, nhựa, keo, chất thuộc da, mát tít, bitum đường, xi măng, gạch, đá khối dùng trang trí xây dựng, chất bổ sung vào đất, phân bón, sợi cách nhiệt (cách âm), thủy tinh, dược phẩm Tuy vậy, đá phiến dầu sử dụng để xản suất sản phẩm ít, giai đoạn thí nghiệm Một số mỏ đá phiến dầu chứa lưu huỳnh, amoniac, nhôm, tro soda Na2CO3, urani, NaHCO3 Giữa năm 1946 1952, loại đá phiến sét có nguồn gốc biển Dictyonema dùng để tách urani sản xuất Sillamäe, Estonia, năm 1950 1989 khí từ đá phiến dầu tổng hợp Thụy Điển sử dụng đá phiến sét phèn cho mục đích tương tự Khí tổng hợp sử dụng để thay khí thiên nhiên, năm 2008, việc sản xuất khí để sử dụng giống khí thiên nhiên thực lý kinh tế Hiện trạng: Sau lệnh cấm vận dầu mỏ năm 1970, Quốc hội Mỹ đưa chương trình tổng hợp nhiên liệu để đẩy mạnh phát triển thương mại dầu khí đá phiến nguồn tài nguyên khác Tuy nhiên sau khoảng mười năm chương trình buộc phải kết thúc giá dầu bắt đầu tuột dốc sản lượng tăng đột biến Một quãng thời gian sau, giá dầu tăng cao khiến cho dầu khí đá phiến lần nhận quan tâm Năm 2005, Mỹ nhận dầu khí đá phiến chiến lược tài nguyên nội địa quan trọng Bằng cách khai thác, sử dụng dầu khí đá phiến Mỹ giảm lệ thuộc vào nguồn dầu từ nước tăng cường anh ninh quốc gia Cuộc cách mạng khai thác dầu khí đá phiến đột phát diễn tiến liên tục hàng ngày giới, làm thay đổi cán cân quyền lực cường quốc lượng Đây xem biến chuyển quan trọng, có tầm vóc lịch sử, góp phần lớn vào việc giảm sâu giá dầu, mang đến lợi ích chung cho nhiều quốc gia dân chúng 12 Tiềm kinh tế: a) Ổn định lượng: Đá phiến dầu ý đến nguồn lượng mà giá dầu thô thông thường tăng cao lựa chọn khu vực phụ thuộc vào lượng cung cấp từ bên Đá phiến dầu tốt dùng để chưng cất sản phẩm trung bình kerosen, nhiên liệu động cơ, diesel Nhu cầu giới sản phẩm chưng cất này, đặc biệt dùng làm nhiên liệu diesel, tăng nhanh chóng thập niên 1990 2000 Tuy nhiên, trình chưng cất thích hợp tương tự cracking hiđrô chuyển đá phiến dầu thành hydrocacbon nhẹ xăng b) Tầm quan trọng dầu khí đá phiến Mỹ: Nhờ thành tựu vượt bậc kỹ thuật khai thác dầu khí đá phiến nên Mỹ sớm vượt qua nước khác lĩnh vực Từ năm 2005-2013, sản lượng khai thác dầu khí đá phiến Mỹ tăng từ 5% lên đến 35% tổng lượng dầu khí khai thác nước Theo ước tính Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), trữ lượng dầu khí đá phiến Mỹ vào khoảng 58 tỉ thùng, chiếm 1/4 tổng trữ lượng dầu mỏ nước này, giới, dầu khí đá phiến chiếm 1/10 tổng trữ lượng 13 Hiện Mỹ vượt Nga để trở thành quốc gia sản xuất khí đốt lớn giới Vẫn theo thống kê tổ chức trên, tính tổng sản lượng dầu thô quy đổi – bao gồm dầu thô loại khí thiên nhiên dạng lỏng (natural gas liquids) – Mỹ đạt mức 11,5 triệu thùng/ngày, dẫn đầu giới Viện Nghiên cứu McKinsey dự báo, ngành công nghiệp dầu khí đá phiến giúp GDP Mỹ tăng bình quân 4% hàng năm (tương đương 690 tỉ USD Mỹ), đem lại 2,1 triệu việc làm đóng góp 74 tỉ USD tiền thuế cho ngân sách Mỹ năm 2012 Dự báo đến năm 2020, ngành công nghiệp đem lại cho Mỹ triệu việc làm Hơn nữa, nhờ tiến khoa học kỹ thuật phí sản xuất dầu khí đá phiến Mỹ ngày giảm, giúp sản lượng khai thác ngày tăng Cụ thể, chi phí sản xuất dầu khí đá phiến Mỹ từ 60 USD/thùng năm 2014 dự báo hạ không phanh đến mức 12 USD/thùng vào cuối năm 2015 Do đó, giá dầu thô dù có giảm xuống tới 30 USD/thùng Mỹ có lãi khai thác Giá nhiên liệu lại tác động lớn đến kinh tế quốc gia Một giá nhiên liệu giảm, dân chúng người hưởng lợi: cước vận tải giảm, giá lương thực giảm, chi phí sinh hoạt giảm… Mặt khác, quốc gia làm chủ công nghệ khai thác dầu khí đá phiến giữ thượng phong đồ địa trị giới Tuy nhiên theo sách phát triển, khai thác Mỹ, dầu khí đá phiến nguồn dự trữ cần bảo tồn phát triển Nó sử dụng tình ngặt nghèo, khó khăn Vì với sốt fracking: giếng đá phiến sớm cạn Sau lúc đầu tuôn dầu khí, sau năm trữ lượng giếng giảm gần nửa, sản lượng rớt nhanh, trì mức thấp thời gian dài cạn kiệt Tuổi thọ ước tính kéo dài đến năm 2020, 2030 2035 Mức độ sụt giảm sản lượng dầu khí đá phiến làm cho hầu hết nhà đầu tư hoạch định sách bối rối Đến lượng lượng 14 thu từ việc khai thác đá phiến không lớn so với lượng tiêu tốn cho việc khai thác, thêm vào phải tính đến chi phí vận chuyển IV MẶT TIÊU CỰC CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ ĐÁ PHIẾN: Sản lượng khai thác so với than đá: Một báo tạp chí Pétrole Informations xuất năm 1972 so sánh sản lượng dầu từ đá phiến dầu với sản phẩm lỏng từ than sản phẩm hóa lỏng từ than đắt hơn, tạo nhiều dầu hơn, tác động đến môi trường chiết tách từ đá phiến dầu Bài báo nêu tạo 650 lít (170 galon Mỹ; 140 imp gal) dầu từ than, tạo 150 lít (40 galon Mỹ; 33 imp gal) dầu từ đá phiến dầu Do người ta tính toán khả khai thác đá phiến dầu tới hạn dựa vào tỷ số lượng sản xuất đá phiến dầu lượng sử dụng công trình khai thác mỏ trình xử lý nó, tỷ số gọi "Năng lượng thu hồi dựa lượng đầu tư" EROEI (Energy Returned on Energy Invested) Kết nghiên cứu vào năm 1984 ước tính EROEI mỏ đá phiến dầu thay đổi khoảng 0,7–13,3 số liệu từ dự án khai thác đá phiến dầu cho thấy tỷ số dao động từ đến 10 Tác động môi trường: Việc khai thác xử lý đá phiến dầu liên quan đến vấn đề môi trường như: sử dụng đất, chất thải, sử dụng nước, quản lý nước thải, phát thải khí nhà kính ô nhiễm không khí Khu vực xử lý đá phiến dầu Kiviõli nhà máy hóa chất Ida-Virumaa, Estonia Khai thác đá phiến dầu gây số tác động môi trường, đặc biệt khai thác lộ thiên tác động nhiều khai thác hầm lò Các yếu tố tác động nước axít mỏ, kim loại theo dòng nước mặt nước đất, tăng xói mòn, phát thải khí lưu huỳnh, ô nhiễm không khí từ nhà máy xử lý, khâu vận chuyển hoạt động hỗ trợ khác khai thác chế biến Năm 2002, ngành công nghiệp 15 lượng Estonia sử dụng đá phiến dầu làm nguồn nguyên liệu phát thải khí nguyên nhân cho 97% ô nhiễm không khí, 86% ô nhiễm chất thải 23% ô nhiễm nước Khai thác đá phiến dầu phá hủy giá trị đất mặt sinh học giải trí, hệ sinh thái khu vực khai thác mỏ Các trình đốt tạo nhiệt phát sinh nhiều chất thải rắn thải vào khí chất khí điôxít cacbon, khí nhà kính Các nhà môi trường học phản đối sản xuất sử dụng đá phiến dầu tạo chí nhiều khí nhà kính nguyên liệu hóa thạch thông thường Trong điều 526 Đạo luật Độc lập An ninh Năng lượng (Energy Independence And Security Act) cấm quan Chính phủ Hoa Kỳ mua dầu sản xuất từ trình xử lý mà việc phát thải khí nhà kính nhiều so với dầu mỏ thông thường a) Ô nhiễm nước: Một số nhà phê bình nhấn mạnh đến việc sử dụng nước ngành công nghiệp đá phiến dầu Năm 2002, công nghiệp lượng đốt đá phiến dầu Estonia sử dụng 91% tổ ng lượng nước tiêu thụ nước Tùy thuộc vào công nghệ, chưng cất đá phiến dầu mặt đất sử dụng từ đến thùng nước để sản xuất thùng dầu Năm 2007 báo cáo trạng tác động môi trường Cục địa Hoa Kỳ phát hành hoạt động khai thác mỏ lộ thiên lọc dầu tạo từ 8– 38 lít nước thải đá phiến dầu xử lý Theo đánh giá, trình xử lý trường sử dụng khoảng 1/10 lượng nước Đầu tiên ta xét đến việc công nghệ nứt vỡ thủy lực tiêu tốn lượng nước lớn Vào năm 2009, Hội đồng Bảo vệ Nguồn nước ngầm Hoa Kỳ công bố lượng nước trung bình cần sử dụng để khoan hút giếng dầu khí đá phiến từ khoảng 8.000-15.000 m3 để có 300 xe tải dầu Trong đó, theo báo cáo đưa năm 2011 Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), lượng nước sử dụng cho khai thác đá phiến Mỹ lên đến 530 triệu m3, tương đương 1/5 tổng lượng nước tiêu thụ Thụy Điển năm 2010 Mối quan tâm nước trở thành vấn đề đặc biệt nhạy cảm khu vực khô cằn miền tây Hoa Kỳ sa mạc Negev Israel, nơi dự án có từ trước mở rộng chiết tách dầu bất chấp cạn kiệt nguồn nước Đây vấn đề lớn 38% trữ lượng dầu khí đá phiến giới phải đối mặt với tình trạng thiếu nước địa phương, việc khai thác lại đòi hỏi lượng nước lớn 16 Điều đáng nói lượng nước hàng ngàn m3 sau trộn với hóa chất bơm xuống giếng dầu đá phiến hút ngược trở lên trở thành nước thải với nhiều chất nguy hại môi trường Việc xử lý khối lương nước thải khổng lồ trở thành vấn đề lớn doanh nghiệp khai thác dầu khí đá phiến công nghệ nứt vỡ thủy lực Các biện pháp tái sử dụng lượng nước thải khai thác dầu đá phiến tích cực triển khai chưa khả thi Nhiều nhà hoạt động môi trường lo lắng rằng, hóa chất sử dụng để trộn với nước công nghệ nứt vỡ thủy lực ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm sức khỏe người Theo nghiên cứu Đại học Missouri, khoảng 700 - 800 loại hóa chất sử dụng trình phân rã thủy lực, nhiều loạt bị liệt vào danh sách hóa chất gây rối loạn hốc-môn Những hóa chất tác động đến hệ nội tiết, ảnh hưởng đến trình tăng trưởng, sinh dục trình trao đổi chất thể, dẫn đến dị tật bẩm sinh trẻ gây bệnh ung thư Đây lý nhiều hiệu dạng “Chúng cần nước không cần dầu” nhà hoạt động môi trường đưa để phản đối việc khai thác dầu khí đá phiến công nghệ nứt vỡ thủy lực Các nhà hoạt động môi trường, bao gồm thành viên tổ chức Hòa bình xanh tổ chức phản đối mạnh mẽ ngành công nghiệp đá phiến dầu Một kết đạt công ty Tài nguyên Năng lượng Queensland (Queensland Energy Resources) buộc phải dừng dự án đá phiến dầu Stuart (Stuart Oil Shale Project) Úc năm 2004 Mặc dù đem lại cho Mỹ vị độc tôn việc sản xuất dầu mỏ, song tác động tới sức khỏe môi trường công nghệ khiến dư luận cảm thấy lo ngại b) Ô nhiễm không khí: Một vấn đề khác công nghệ khai thác dầu đá phiến việc sử dụng cát Theo nghiên cứu Viện Vệ sinh Lao động Quốc gia Mỹ (NIOSH) công bố hồi tháng 8/2013 cho thấy, người công nhân làm việc giếng khoan dầu đá phiến có nguy 17 tiếp xúc với không khí có nồng độ bụi vượt ngưỡng cho phép Trong đó, nghiêm trọng cát, loại chất gây bệnh bụi phổi silic Nghiên cứu tiến hành với 100 mẫu không khí lấy từ 11 điểm khai thác dầu khí đá phiến toàn nước Mỹ Cát sử dụng để trộn với nước tạo thành dung dịch hỗn hợp cho trình nứt vỡ thủy lực Các nhà nghiên cứu cho rằng, người công nhân hít phải bụi cát trình vận chuyển phối trộn hỗn hợp fracking Theo nhà khoa học, bệnh bụi phổi silic phát tác vòng từ 5-20 năm với triệu chứng khó thở chí dẫn tới tử vong c) Động đất: Một hậu tai hại cho bắt nguồn từ công nghệ nứt vỡ thủy lực động đất Tháng năm nay, quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) công bố chứng cho thấy, có mối liên quan chặt chẽ công nghệ nứt vỡ thủy lực dùng khai thác dầu khí đá phiến với tượng động đất gia tăng Mỹ năm gần Nghiên cứu USGS rằng, tỉ lệ trận động đất dọc khu vực dọc theo ranh giới tiểu bang Colorado New Mexico từ năm 2001 tới tăng lên gấp lần kể từ đầu kỷ XX Sự gia tăng trùng với thời gian người bắt đầu khai thác dầu khí từ đá phiến khu vực Hiện, nhà nghiên cứu chưa tính toán xác mối quan hệ nhân trực tiếp từ hoạt động khai thác dầu khí tới trận động đất Tuy nhiên, họ khẳng định rằng, “nó phần gây tượng động đất ngày gia tăng” Thực tế, nghiên cứu USGS nghiên cứu tượng Trước có nhiều nghiên cứu độc lập số nước giới khẳng định trình nứt vỡ thủy lực có mối liên hệ với động đất Anh Những tranh cãi quanh tác động công nghệ nứt vỡ thủy lực đến sức khỏe môi trường khiến nhiều quốc gia “quay lưng” với công nghệ dù thành công Mỹ Pháp quốc gia tiên phong kiên việc cấm sử dụng công nghệ nứt vỡ thủy lực Vào cuối năm 2011, Bắc Ireland cấm sử dụng phương pháp Một số quốc gia Bulgaria, Romanie, Cộng hòa Séc,… cấm có kế hoạch cấm sử dụng phương pháp vài năm tới V TÀI LIỆU THAM KHẢO: La Thị Chích, Thạch học, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM Tống Duy Thanh, Địa chất sở, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Web: https://vi.wikipedia.org/wiki/Đá_phiến_dầu 18 Lê Văn, Bài báo Sự thật “thủ phạm” giảm giá dầu: Bí mật công nghệ “vũ khí” dầu đá phiến Mỹ, Báo điện tử Vietnamnet.vn, 28/12/2015 Lê Văn, Bài báo Sự thật “thủ phạm” giảm giá dầu: Hiểm họa khôn lường từ “vũ khí” dầu đá phiến, Báo điện tử Vietnamnet.vn, 30/12/2015 Thi Ca tổng hợp từ tài liệu Trần Hữu Hiếu – Nhóm nghiên cứu dầu khí Houston, Hoa Kỳ nhà báo Nguyễn Vạn Phú, Dầu khí đá phiến cách mạng kỹ thuật khai thác dầu khí, web: http://oisp.hcmut.edu.vn, 13/01/2015 19 ... phiến dầu thành đá phiến giàu cacbonat loại giàu silica Thành phần: Trong đá phiến dầu kerogen chưa chuyển đổi thành dầu mỏ yếu tố nhiệt áp suất Nhiệt phân biến đổi kerogen đá phiến dầu thành khí... độ sâu từ 1-2 km - Sau có giếng khoan rồi, người ta dùng thiết bị đặc biệt để cách ly vùng giếng khoan ngang tạo lỗ nhỏ thành giếng lẫn đá phiến việc kích nổ chất nổ chứa thiết bị - Một hỗn hợp... lực cao - Dưới áp lực cao, hỗn hợp dung dịch bị đẩy mạnh vào lỗ nhỏ thành giếng tiếp xúc trực tiếp với đá phiến khiến cấu trúc đá phiến bị phá vỡ tạo thành nhiều khe nứt li ti hướng - Tiếp đó,