Hóa học quanh ta
Kết nối để chia sẻ video clip, hình ảnh hóa học
Khám phá thế giới tri thức
Chemistry for our life, our future
Videoclip Hóa học
Tra cứu Hóa học

Gas-shale-extractionNguồn năng lượng nhiều triển vọng

Trong thời gian gần đây, tại các nước phát triển đã bàn luận nhiều về triển vọng khai thác và sử dụng khí đá phiến. Theo một số chuyên gia, trữ lượng khí đá phiến rất lớn và có thể cạnh tranh mạnh với khí thiên nhiên.

Vừa qua, tại Moskva đã tổ chức nhiều cuộc họp về khí đá phiến, trong đó có cuộc hội thảo do Ủy ban năng lượng thuộc Duma Nga tổ chức bàn về Triển vọng nguồn tiềm năng khí đá phiến, và quan điểm của các nhà khoa học Nga và chuyên gia năng lượng về khí đá phiến.

Đá phiến là loại đá biến chất yếu có thể tách dễ dàng thành những tấm mỏng. Đá phiến gồm các loại đá phiến lớp, hạt mịn, đồng nhất, mặt nhẵn láng có màu đen, xám. Đá phiến bitum giàu chất hữu cơ và khí đá phiến đã được biết đến từ đầu thế kỷ XIX và ở Mỹ đã khoan trong đá phiến ở Mỹ từ năm 1821.

Từ những năm 70 của thế kỷ XX, để bảo đảm an ninh năng lượng của Mỹ, chính phủ Hoa Kỳ ngày càng quan tâm nhiều đến việc tìm kiếm khí trong đá phiến. Đã tiến hành công tác thăm dò và phát hiện bốn cấu tạo đá phiến lớn: Barnett, Haynesville, Fayetteville và Marcellus, phân bố trên hàng chục ngàn km vuôngvới dự báo trữ lượng khí tự nhiên rất lớn.

Khí đá phiến bắt đầu khai thác công nghiệp vào những năm 80 của thế kỷ trước. Tại bang phía đông bắcTexas đã khoan một số giếng chiều sâu 150-750 m và dùng phương pháp nứt vỉa thủy lực để khai thác khí từ diệp thạch sét. Sản lượng của mỗi giếng là 3.000 m3/ngày đêm; trữ lượng của giếng tính trung bình khoảng 7 triệu m3 khí.

Công nghệ khai thác dần dần được hoàn thiện. Năm 2002, bắt đầu giai đoạn công nghệ mới khai thác bằng các giếng khoan ngang, nứt vỉa thủy lực nhiều giai đoạn và bơm vật chèn đáy bằng các hạt alumisilicat.

Tại Mỹ, năm 2002 đã khai thác khí được 13 tỉ m3 và năm 2005 đạt được 23 tỉ m3. Từ năm 2003 bắt đầu phát triển thăm dò diệp thạch tại vùng Oklahoma, Penxillvin, Lousiane và các bang khác. Năm 2009, đã khoan 13.740 giếng khai thác khí (theo số liệu của DOE) và sản lượng khí tăng đến 67 tỉ m3 và đạt 11,3% tổng lượng khai thác khí tại Hoa kỳ.

Theo một số dự báo, khai thác khí đá phiến tại Mỹ vào năm 2015 có thể tăng đến 180 tỉ m3 một năm. Và trong năm 2020, ở Bắc Mỹ sẽ khai thác 900 tỉ m3 khí/một năm. Vào năm 2013, sản lượng khai thác khí trong các thành tạo đá phiến sét sẽ cung cấp lên đến 40% nhu cầu khí đốt ở Mỹ, từng bước thay thế cho các nguồn năng lượng truyền thông đang suy giảm.

Nói chung, các tầng đá phiến phân bố rất rộng, nhưng không phải tất cả đều chứa khí. Để đạt được giá trị công nghiệp, các tầng đá phiến chứa khí phụ thuộc vào bốn yếu tố chính: Thứ nhất, hàm lượng sét không quá 50%, đủ bảo đảm tính thấm của nó. Thứ hai – để khí tích tụ với trữ lượng công nghiệp, cần phải vượt 1%, tốt nhất là 2-5%. Thứ ba – mức độ trưởng thành của vật chất hữu cơ, và thứ tư-  độ lỗ rỗng của đất đá, chiếm lớn hơn 1%.

Phân tích số liệu khai thác khí đá phiến cho phép đưa ra một số kết luận chung về tính khả thi khai thác khí đá phiến. Tỉ trọng tiềm năng trên diện tích phân bố đá phiến sét có thể từ 150 đến 3500 triệu mét khối trên một mét vuông. Sản lượng của giếng khoan trong thời kỳ đầu là 0,5 triệu mét khối/ngày đêm, nhưng chúng chóng bị suy giảm, vì vậy chu kỳ hoạt động không lớn – trung bình là 10 năm. Theo tính toán A. Berman, vòng đời của các giếng trong khai thác khí đốt đá phiến trong Barnett không vượt quá 8-12 năm, và chỉ có một vài trường hợp vẫn còn lợi nhuận sau 15 năm hoạt động.

Năm 2006, Ủy ban dầu mỏ quốc gia Hoa kỳ công bố đánh giá đầu tiên về tài nguyên khí đá phiến trên toàn thế giới, khoảng 460 nghìn tỉ mét khối. Trong đó tại Bắc Mỹ chiếm 110 nghìn tỉ mét khối (24% tiềm năng thế giới), Trung Quốc – 100 nghìn tỉ mét khối (22%), các nước thuộc Liên xô cũ – 17,7 nghìn tỉ mét khối (3,8%). Hệ số thu hồi khí trung bình từ đá phiến là 0,2, có nghĩa là trữ lượng khí đá phiến thu hồi được trên toàn thế giới – 92 nghìn tỉ mét khối. Trong khi đó, theo các chuyên gia Liên bang Nga, thì tiềm năng khí thiên nhiên truyền thống  ban đầu của thế giới là 643 nghìn tỉ mét khối, lớn gấp 6 lần tiềm năng khí đá phiến.

Tại các nước châu Âu như Ba Lan, Đức, Thụy điển, Áo, Pháp, được đánh giá là những vùng có nhiều tiềm năng khí, đã thành lập các liên hiệp nghiên cứu khoa học và một số công ty liên quốc gia lớn đã nhận được giấy phép thăm dò. Mỹ Conoco Phillips, và ExxonMobil, cũng như Shell của Anh-Hà Lan có được giấy phép để sản xuất khí đá phiến sét ở Ba Lan, Thụy Điển, và Đức ...

Tại LB Nga, khí đá phiến chưa phải là vấn đề phải quan tâm nhiều. Trước hết, nước Nga có tiềm năng khí thiên nhiên rất lớn. So với khí đá phiến, giá thành khai thác khí thiên nhiên hiện nay bằng một phần mười, mặc dù phải vận chuyển từ các vùng khai thác khí xa xôi – đông bắc Xiberi, còn ở phần lãnh thổ châu Âu thường đắt hơn – dưới 80-1000 dola một mét khối. Vì vậy, tại LB Nga, khí đá phiến được sử dụng cho nhu cầu địa phương, nằm cách xa hệ thống tuyến đường ống dẫn khí, vì nếu đặt đường ống dẫn khí xét về hiệu quả kinh tế sẽ đắt hơn.

Về khía cạnh môi trường, khi khai thác khí đá phiến đòi hỏi khối lượng lớn nước được trộn với cát và hóa chất. Các phân tích tiến hành ở tiểu bang Wyoming, nơi đang có những mỏ lớn nhất, cho thấy rằng các hóa chất này có thể thâm nhập vào nước ngầm, và đã tìm thấy trong các giếng gần đó.

Ngoài ra, phải diện tích rất rộng để có thể khoan hàng ngàn giếng ở các khu vực hàng ngàn km vuông, điều đó trong trong các nước Châu Âu dân cư đông đúc, khó có đủ khả năng đáp ứng được,  từ đó cũng làm giảm sức hấp dẫn của các dự án khai thác khí đá phiến.

Các vấn đề môi trường

Khai thác đá phiến dầu gây ra một số tác động môi trường, đặc biệt là khai thác lộ thiên sẽ tác động nhiều hơn khi khai thác hầm lò. Các yếu tố tác động như nước axít mỏ, các kim loại cuốn theo dòng nước mặt và nước dưới đất, tăng xói mòn, phát thải khí lưu huỳnh, và ô nhiễm không khí từ các nhà máy xử lý, khâu vận chuyển và các hoạt động hỗ trợ khác trong khai thác và chế biến. Năm 2002, ngành công nghiệp năng lượng ở Estonia sử dụng đá phiến dầu làm nguồn nguyên liệu chính phát thải khí là nguyên nhân cho 97% ô nhiễm không khí, 86% ô nhiễm chất thải và 23% ô nhiễm nước.

Khai thác đá phiến dầu có thể phá hủy giá trị của đất về mặt sinh học và giải trí, và hệ sinh thái trong khu vực khai thác mỏ. Các quá trình đốt và tạo nhiệt phát sinh ra nhiều chất thải rắn và thải vào khí quyển các chất khí như điôxít cacbon, khí nhà kính. Các nhà môi trường học phản đối sản xuất và sử dụng đá phiến dầu vì nó tạo ra thậm chí là nhiều khí nhà kính hơn các nguyên liệu hóa thạch thông thường. Trong điều 526 của Đạo luật Độc lập và An ninh Năng lượng (Energy Independence And Security Act) cấm các cơ quan Chính phủ Hoa Kỳ mua dầu được sản xuất từ các quá trình xử lý mà việc phát thải khí nhà kính nhiều hơn so với dầu mỏ thông thường. Các quá trình biến đổi dầu tại hiện trường mang tính thử nghiệm và các công nghệ hấp thụ và chứa cacbon có thể làm giảm thiểu những lo lắng này trong tương lai nhưng cùng lúc nó có thể gây ra những vấn đề môi trường khác như ô nhiễm nước dưới đất.

Một số nhà phê bình thì nhấn mạnh đến việc sử dụng nước trong ngành công nghiệp đá phiến dầu. Ví dụ, năm 2002, công nghiệp năng lượng đốt đá phiến dầu ở Estonia sử dụng 91% tổng lượng nước tiêu thụ của nước này. Tùy thuộc vào công nghệ, đối với chưng cất đá phiến dầu trên mặt đất sử dụng từ 1 đến 5 thùng nước để sản xuất ra 1 thùng dầu. Năm 2007 bản báo cáo hiện trạng tác động môi trường được Cục địa chính Hoa Kỳ phát hành chỉ ra rằng các hoạt động khai thác mỏ lộ thiên và lọc dầu tạo ra từ 8–38 lít nước thải trên mỗi tấn đá phiến dầu được xử lý. Theo một đánh giá, quá trình xử lý tại hiện trường sử dụng khoảng 1/10 lượng nước như trên.

Mối quan tâm về nước trở thành vấn đề đặc biệt nhạy cảm đối với các khu vực khô cằn như miền tây Hoa Kỳ và sa mạc Negev của Israel, vì nơi này các dự án có từ trước mở rộng chiết tách dầu bất chấp sự cạn kiệt nguồn nước.

Các nhà hoạt động môi trường, bao gồm các thành viên của tổ chức Hòa bình xanh đã tổ chức các cuộc phản đối mạnh mẽ đối với ngành công nghiệp đá phiến dầu. Một trong những kết quả đạt được là công ty Tài nguyên Năng lượng Queensland (Queensland Energy Resources) buộc phải dừng dự án đá phiến dầu Stuart (Stuart Oil Shale Project) ở Úc trong năm 2004.

Trương Quang (Theo Nefgaz-JPT-Slb-Nhedra)

Nguồn Wikipedia/Viện CN Khoan

Hits smaller text tool iconmedium text tool iconlarger text tool icon

Comments powered by H2N2

Tin liên quan:
Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

DANH MỤC TÀI LIỆU

Khai thác Khí đá phiến- nguồn năng lượng nhiều triển vọng?!