CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU ĐÁ PHIẾN

CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU ĐÁ PHIẾN Số 3/2015 CỤC THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUỐC GIA Địa chỉ: 24, Lý Thường Kiệt, Hoàn Kiếm, Hà Nội Tel: (04)38262718, Fax: (04)39349127 Ban biên tập: TS Lê Xuân Định (Trưởng ban), KS Nguyễn Mạnh Quân, ThS Đặng Bảo Hà, ThS Phùng Anh Tiến Mục lục GIỚI THIỆU I TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Đá phiến dầu: Thành phần, tính chất phân loại 1.1.1 Xác định loại đá phiến dầu 1.1.2 Thành phần tính chất 1.1.3 Phân loại đá phiến dầu 1.2 Trữ lượng đá phiến dầu 1.3 Lịch sử ngành công nghiệp đá phiến dầu 1.4 Các thách thức môi trường 11 1.4.1.Tác động đến chất lượng khơng khí 12 1.4.2 Tác động đến chất lượng nước 14 1.4.3 Tác động đến chất lượng đất 15 1.5 Các thách thức kinh tế xã hội 16 1.6 Lợi ích kinh tế-xã hội hiệu từ đầu tư 16 1.6.1 Lợi ích kinh tế-xã hội 16 1.6.2 Hiệu từ đầu tư 17 II XỬ LÝ VÀ KHAI THÁC ĐÁ PHIẾN DẦU 17 2.1 Xử lý đá phiến dầu 17 2.1.1 Xử lý trường (Ex-in Situ) 17 2.1.2 Xử lý trường túy (True In Situ-TIS) 18 2.1.3 Xử lý trường cải tiến (Modified In-situ) 19 2.2 Khai thác đá phiến dầu 19 2.2.1 Khai thác lộ thiên 20 2.2.2 Khai thác hầm lò (dưới lòng đất) .22 2.2.3 Công nghệ nứt vỡ thủy lực .24 III CHƯNG CẤT DẦU ĐÁ PHIẾN 27 3.1 Chưng cất trường túy 28 3.2 Chưng cất trường cải tiến 29 3.3 Chưng cất mặt đất 30 3.3.1 Chưng cất tảng đá phiến 30 3.3.2 Chưng cất hạt đá phiến dầu .33 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 GIỚI THIỆU Đá phiến dầu loại đá trầm tích hạt mịn giàu chất hữu (thường gọi kerogen) chiết tách lượng lớn dầu khí đốt chưng cất phá hủy Phần lớn chất hữu khơng hịa tan dung mơi hữu thơng thường; đó, đá phiến phải phân hủy nhiệt để giải phóng chất Hầu hết định nghĩa đá phiến dầu đề cập đến tiềm thu hồi lượng loại đá này, bao gồm dầu đá phiến, khí đốt số sản phẩm phụ Một mỏ đá phiến dầu có tiềm kinh tế nói chung mỏ nằm đủ gần bề mặt để khai thác phương pháp lộ thiên hầm lị thơng thường phương pháp trường Các mỏ đá phiến dầu tìm thấy nhiều nơi giới Chúng có niên đại từ Kỷ Cambri đến Kỷ Đệ tam hình thành mơi trường trầm tích biển, đất hồ Các mỏ lớn biết Green River, miền Tây Hoa Kỳ, với tiềm sản xuất khoảng 1,5 nghìn tỷ thùng (1,5×1012 bbl) dầu đá phiến Trữ lượng mỏ đá phiến dầu quốc gia có tiềm sản xuất 2,8 nghìn tỷ thùng (2,8 × 1012 bbl) dầu đá phiến Những số dè dặt (1) số mỏ chưa khảo sát cách đầy đủ để đánh giá trữ lượng xác (2) số mỏ nhỏ không tổng hợp vào liệu Các tính chất dầu đá phiến thay đổi theo nguồn gốc q trình mà sản xuất Vì vậy, dầu đá phiến ngun liệu khó xử lý Với số lượng khác nguyên tử khác loại (nitơ, oxy, lưu huỳnh kim loại) đưa đến số khó khăn mà nhà máy lọc dầu sử dụng dầu đá phiến phần ngun liệu đầu vào Ngồi ra, khơng tương thích dầu đá phiến với nguyên liệu dầu khí điển hình vấn đề Tuy nhiên, tùy thuộc vào chất kỹ thuật áp dụng, dầu đá phiến nguồn nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu có chất lượng cao, so sánh tương thích với loại dầu thô thông thường tốt Trong thực tế, dầu đá phiến số quan khoa học kỹ thuật xem nguồn nhiên liệu phản lực, nhiên liệu diesel nhiên liệu dầu tốt xăng Mặc dù số câu hỏi kỹ thuật chưa giải đáp, quy trình nâng cấp cải tiến để sản xuất sản phẩm có chất lượng cao Tổng luận đề cập đến việc sản xuất dầu đá phiến từ đá phiến dầu chuyển tải đến bạn đọc khía cạnh khác sản xuất dầu đá phiến, với chương đề cập đến (1) thành phần, tính chất, phân loại, trữ lượng đá phiến dầu; thách thức kinh tế-xã hội, môi trường, lợi ích kinh tế hiệu quẩ từ đầu tư ngành công nghiệp đá phiến dầu, (2) xử lý khai thác đá phiến dầu, (3) chưng cất đá phiến dầu Xin trân trọng giới thiệu bạn đọc CỤC THÔNG TIN KH&CN QUỐC GIA I TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Đá phiến dầu: Thành phần, tính chất phân loại Thuật ngữ đá phiến dầu thường dùng để loại đá trầm tích có chứa vật liệu bitum rắn (được gọi kerogen) giải phóng dạng chất lỏng giống dầu mỏ đá nung nóng q trình nhiệt phân hóa học Đá phiến dầu hình thành từ hàng triệu năm trước lắng đọng phù sa mảnh vụn hữu lòng hồ đáy biển Trải qua thời gian dài, nhiệt độ áp suất biến đổi vật liệu thành đá phiến dầu theo trình tương tự trình hình thành dầu mỏ nhiệt độ áp suất không lớn Đá phiến dầu thường chứa đủ dầu để cháy mà khơng cần xử lý thêm gọi “đá cháy” Đá phiến dầu khai thác xử lý để tạo dầu giống dầu bơm từ giếng dầu thông thường; nhiên, việc chiết xuất dầu từ đá phiến dầu phức tạp so với khai thác dầu thông thường chi phí cao Dầu đá phiến dầu thể rắn bơm trực tiếp lên mặt đất Đá phiến dầu trước tiên phải khai thác sau nung đến nhiệt độ cao - trình gọi chưng cất; chất lỏng thu sau phải tách thu hồi 1.1.1 Xác định loại đá phiến dầu Các loại đá phiến dầu xác định nhiều phương pháp khác với kết thể theo đơn vị khác Nhiệt trị đá phiến dầu xác định cách sử dụng dụng cụ đo nhiệt lượng Các giá trị thu phương pháp thể theo đơn vị Anh hay mét, chẳng hạn đơn vị nhiệt Anh (Btu) cho pound đá phiến dầu, calo gram đá (cal/gm), kilocalo kilogram đá (kcal/kg), megajun kilogram đá (MJ/kg) đơn vị khác Nhiệt trị có tác dụng xác định chất lượng đá phiến dầu đốt cháy trực tiếp nhà máy điện để sản xuất điện Mặc dù nhiệt trị loại đá phiến dầu đặc tính hữu ích đá, khơng cung cấp thơng tin số lượng dầu đá phiến hay khí đốt thu từ chưng cất (chưng cất phá hủy) Các loại đá phiến dầu cịn xác định cách đo sản lượng dầu mẫu đá phiến bình chưng cất phịng thí nghiệm Đây có lẽ loại phân tích phổ biến sử dụng để đánh giá trữ lượng đá phiến dầu Phương pháp thường sử dụng Hoa Kỳ gọi phương pháp “thí nghiệm Fischer sửa đổi” phát triển Đức, sau Cục Khai thác mỏ Hoa Kỳ phát triển cho phù hợp để phân tích đá phiến dầu hệ tầng Green River, miền Tây Hoa Kỳ Kỹ thuật sau tiêu chuẩn hóa thành Phương pháp D-3904-80 (1984) Hiệp hội Kiểm nghiệm Vật liệu Hoa Kỳ Một số phịng thí nghiệm tiếp tục sửa đổi phương pháp thí nghiệm Fischer để đánh giá tốt loại đá phiến dầu phương pháp xử lý đá phiến dầu khác Phương pháp thí nghiệm Fischer tiêu chuẩn hóa sử dụng để xác định lượng sinh dầu từ đá phiến Cho 100 gram mẫu đá phiến dầu nghiền đến kích thước hạt