Khái niệm cơ bản về tài nguyên dầu khí

Kỳ I: Dầu khí là gì, có thành phần như thế nào

Loài người đã tìm thấy dầu từ hàng nghìn năm trước Công nguyên, thời đó dầu thường được sử dụng trong chiến tranh. Còn rất nhiều dấu tích của việc khai thác dầu mỏ được tìm thấy ở Trung Quốc khi dân cư bản địa khai thác dầu mỏ để sử dụng trong việc sản xuất muối ăn, để đốt làm bay hơi nước biển trong các ruộng muối vào khoảng thế kỷ IV. Trung Đông đã làm quen với văn minh dầu hỏa vào thế kỷ thứ VIII. Các thùng dầu đã được bày bán trên các con phố của Baghdad.

Mô phỏng khai thác dầu khí

Mũi khoan dầu đầu tiên trên thế giới đã được tiến hành ở biển Caspian (Bacu) năm 1848. Năm 1852, bác sĩ và là nhà địa chất người Canada tên là Abraham Gessner đã đăng ký một bằng sáng chế sản xuất một chất đốt rẻ tiền và đốt tương đối sạch. Năm 1855 nhà hóa học người Mỹ Benjamin Silliman đề nghị sử dụng axit sunfuric làm sạch dầu mỏ để làm chất đốt.

Giếng khoan dầu được toàn thế giới biết đến là của Edwin L. Drake vào ngày 27-8-1859 ở Oil Creek, Pennsylvania. Drake khoan dầu theo lời yêu cầu của nhà công nghiệp người Mỹ George H. Bissel và đã tìm thấy mỏ dầu lớn đầu tiên chỉ ở độ sâu 21,2m.

Các giếng khoan ở nước Nga được tiến hành vào năm 1864 tại lưu vực sông Kudako vùng Cuban bằng phương pháp khoan đập và vào năm 1871 tại vùng Bacu bằng phương pháp cơ học.

Từ đó đến nay ngành công nghiệp dầu khí thế giới không ngừng phát triển và hiện nay có 80 nước trên thế giới đang khai thác dầu khí.

Ở Việt Nam, từ khi những nhà địa chất Pháp sơ bộ đề cập đến tìm kiếm dầu mỏ và khí thiên nhiên cho đến nay cũng đã ngót 100 năm. Còn nếu tính từ khi Chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa quyết định thành lập đơn vị địa chất đầu tiên tìm kiếm thăm dò dầu khí đến nay cũng đã hơn nửa thế kỷ. Và nếu cho rằng, ngành Dầu khí Việt Nam được hình thành vào năm 1975 khi Chính phủ quyết định thành lập Tổng cục Dầu mỏ và Khí đốt Việt Nam thì ngành Dầu khí Việt Nam cũng đã tồn tại được hơn 40 năm. Dòng khí thiên nhiên được khai thác đầu tiên (19-4-1981) tại mỏ Tiền Hải C ở tỉnh Thái Bình. Tấn dầu thô đầu tiên (26-6-1986) khai thác từ mỏ Bạch Hổ ở thềm lục địa Nam Việt Nam. Đến nay, Việt Nam đã khai thác dầu và khí đốt từ nhiều mỏ ở cả trên đất liền và thềm lục địa, đưa ngành Dầu khí Việt Nam trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước, đưa Việt Nam vào danh sách các nước sản xuất dầu mỏ và khí đốt trên thế giới.

Theo Luật Dầu khí thì “Dầu khí” là dầu thô, khí thiên nhiên và hydrocarbon ở thể khí, lỏng, rắn hoặc nửa rắn trong trạng thái tự nhiên, kể cả sulphur và các chất tương tự khác kèm theo hydrocarbon nhưng không kể than, đá phiến sét, bitum hoặc các khoáng sản khác có thể chiết xuất được dầu.

Dầu thô, hay còn gọi là dầu mỏ, là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục, là một hỗn hợp các phân tử hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là hỗn hợp các hydrocarbon.

Trong điều kiện áp suất khí quyển, các thành phần hóa học của dầu mỏ được chia tách bằng phương pháp chưng cất phân đoạn bao gồm: xăng ête, xăng nhẹ, xăng nặng, dầu hỏa nhẹ, dầu hỏa, dầu diesel, dầu bôi trơn và các thành phần khác như hắc ín, nhựa đường…

Phụ thuộc vào tỷ trọng và độ nhớt tương đối mà dầu thô được chia ra dầu nặng, dầu nhẹ khác nhau. Phụ thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh có trong dầu thô mà chia ra dầu ngọt - chứa 0,5% lưu huỳnh hoặc ít hơn và dầu chua có hàm lượng lưu huỳnh 1-6%.

Hiện nay trên thế giới, việc đo sản lượng dầu được sử dụng theo 2 đơn vị là tấn (theo trọng lượng) và thùng (barell) là đơn vị dùng để đo khối lượng dầu thô trong thương mại, giao dịch toàn cầu. Thể tích của 1 thùng dầu thô là 158,97 lít. Phụ thuộc vào tỷ trọng của dầu ở mỗi mỏ mà quy đổi thùng ra tấn và ngược lại. Mỗi tấn dầu dao động trong khoảng khoảng 7-8 thùng, phụ thuộc vào tỷ trọng của dầu.

Việc xác định công thức tính giá các loại dầu thô hiện nay dựa trên giá các loại dầu thô chuẩn sau đây: Dầu Brent: bao gồm 15 loại dầu mỏ từ các mỏ thuộc hệ thống mỏ Brent và Ninian trong khu vực lòng chảo Đông Shetland trên biển Bắc. Dầu mỏ được đưa vào bờ thông qua trạm Sullom Voe ở Shetlands. Dầu mỏ sản xuất ở châu Âu, châu Phi và dầu mỏ khai thác ở phía Tây của khu vực Trung Cận Đông được định giá theo giá của dầu này, nó tạo thành một chuẩn định giá dầu;

Dầu West Texas Intermediate (WTI) được làm chuẩn định giá cho dầu mỏ Bắc Mỹ;

Dầu Dubai được sử dụng làm chuẩn cho khu vực Châu Á - Thái Bình Dương của dầu mỏ Trung Cận Đông;

Dầu Tapis từ Malaysia, được sử dụng làm tham chiếu cho dầu mỏ nhẹ Viễn Đông;

Dầu Minas từ Indonesia, được sử dụng làm tham chiếu cho dầu mỏ nặng Viễn Đông.

Giỏ dầu OPEC bao gồm dầu của các mỏ: Arab Light (Arập Xêút, Bonny Light (Nigeria), Fateh (Dubai), Isthmus (Mexico), Minas (Indonesia), Saharan Blend (Algérie) và Tia Juana Light (Venezuela).

Khí thiên nhiên hay khí đốt là toàn bộ hydrocarbon ở thể khí, khai thác từ giếng khoan, bao gồm cả khí ẩm, khí khô, khí đầu giếng khoan và khí còn lại sau khi chiết xuất hydrocarbon lỏng từ khí ẩm.

Theo nguồn gốc hình thành khí đốt có thể chia làm 3 loại: Khí tự nhiên, khí đồng hành, khí ngưng tụ.

Khí tự nhiên: là các khí chứa trong các mỏ riêng biệt. Trong khí, thành phần chủ yếu là khí mêtan (93-99%), còn lại là các khí khác như êtan, propan và một ít butan và các chất khác (N2, S…).

Khí đồng hành: là khí nằm lẫn trong dầu mỏ được hình thành cùng với dầu, thành phần chủ yếu là các khí nặng hơn như propan, butan, pentan.

Khí ngưng tụ (condensate) thực chất là dạng trung gian giữa dầu mỏ và khí, bao gồm các hydrocacbon như propan, butan và một số hydrocacbon khác như pentan, hexan.

Trong công nghiệp và thương mại người ta dùng khí tự nhiên nén - CNG (Compressed Natural Gas); khí tự nhiên bị lỏng hóa - LNG (Liquefied Natural Gas); Khí dầu (C3+C4) bị lỏng hóa - LPG (Liquefied Petroleum Gas).

Khí tự nhiên và khí đồng hành bao gồm hai phần: Phần hydrocacbon và phần phi hydrocacbon. Theo mức độ chứa axit có thể chia ra khí chua và khí ngọt. Theo hàm lượng C3+ được phân chia ra khí béo và khí gầy. Khí béo là khí có khối lượng riêng lớn hơn 150g/cm3, có thể sản xuất ra khí tự nhiên hóa lỏng - LNG, khí dầu mỏ hóa lỏng- LPG và sản xuất một số hydrocacbon riêng biệt cho công nghệ tổng hợp hóa dầu. Khí gầy là khí có khối lượng riêng nhỏ hơn 50g/cm3, làm nhiên liệu cho công nghiệp và đời sống.

Theo hàm lượng C2+ được phân chia ra khí khô và khí ẩm. Khí khô là khí có hàm lượng C2+ nhỏ hơn 10%. Khí ẩm là khí có hàm lượng C2+ lớn hơn 10%.

Đơn vị đo sản lượng khí là mét khối (m3), bộ khối (feet3) trong đó 1m3 khí tương đương 35,3 ft3; 1 bộ khối tương đương 0,028m3. Ngoài ra một số đơn vị khác thường dùng trong công nghiệp khí như BCF (1 tỉ ft3 = 28 tr m3) và TCF ( 1.000 BCF tương đương 28 tỉ m3).

(Xem tiếp kỳ sau)

TSKH Trần Lê Đông