Bí mật công nghệ của “vũ khí” dầu đá phiến Mỹ
Theo Vietnamnet
Về bản chất, chính công nghệ nứt vỡ thủy lực đã tạo nên cuộc cách mạng dầu khí đá phiến tại Mỹ và là nguyên nhân đẩy giá dầu mỏ xuống đáy trong những ngày qua.
Về bản chất, chính công nghệ nứt vỡ thủy lực đã tạo nên cuộc cách mạng dầu khí đá phiến tại Mỹ và là nguyên nhân đẩy giá dầu mỏ xuống đáy trong những ngày qua.
Thực tế, con người đã phát hiện và sử dụng đá phiến dầu làm nhiên
liệu đốt từ thời tiền sử. Tuy nhiên, tới giữa thế kỷ 19, việc khai
khoáng dầu đá phiến với quy mô công nghiệp mới được tiến hành.
| ||
Trong
một thời gian dài, việc khái thác dầu đá phiến gắn liền với khai thác
mỏ theo phương pháp hầm lò. Cản sản phẩm từ quá trình này được vận
chuyển đi đốt phát điện hoặc trải qua quá trình xử lý để tạo ra các
thành phẩm.
Tuy nhiên, do đặc điểm các túi dầu phân tán và nằm sâu
dưới lòng đất nên việc khai thác dầu đá phiến gặp khá nhiều trở ngại,
sản lượng thấp và chi phí rất cao. Chính vì vậy, vào khoảng thập niên
50-60 của thế kỷ trước, hầu hết các quốc gia đều đã dừng các dự án khai
thác dầu đá phiến do dầu mỏ rẻ hơn đã sẵn trong khi chi phí xử lý dầu đá
phiến lại quá cao.
Sau cuộc khủng hoảng dầu năm 1973, sản lượng
dầu đá phiến trên thế giới đạt đến đỉnh là 46 triệu tấn trong năm 1980
và sau đó giảm xuống còn 16 triệu tấn năm 2000, do sự cạnh tranh của
chương trình dầu mỏ truyền thống giá rẻ thập niên 1980.
Công
nghiệp dầu đá phiến “phục sinh” trở lại vào những năm đầu thế kỷ XXI.
Với công nghệ nứt vỡ thủy lực (hydraulic fracturing hay fracking), nước
Mỹ đã tạo nên một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp dầu đá phiến
khi việc khai thác loại dầu này trở nên dễ dàng với chi phí và thời gian
ngắn hơn.
Nói cách khác, về bản chất, chính phần “lõi công nghệ”
nứt vỡ thủy lực là thủ phạm chính đẩy giá dầu mỏ “xuống đáy” trong những
ngày qua chứ không phải là bản thân dầu đá phiến.
Vậy, bí mật của công nghệ nứt vỡ thủy lực là gì?
Khai thác dầu đá phiến theo công nghệ nứt vỡ thủy lực. |
Thực
tế thì không phải tới đầu thế kỷ XXI, con người mới biết tới công nghệ
nứt vỡ thủy lực. Những mũi khoan thí nghiệm theo công nghệ này đã được
thực hiện vào năm 1947 và tới năm 1949 thì nó mới được áp dụng thương
mại lần đầu tiên.
Tuy nhiên, việc phát triển công nghệ nứt vỡ
thủy lực vào việc khai thác dầu đá phiến thì mới được phát triển vào
những năm 70 của thế kỷ trước với George Mitchell, người sau này được
mệnh danh là “cha đẻ kỹ thuật khai thác dầu khí đá phiến”.
Về cơ
bản, công nghệ nứt vỡ thủy lực là kỹ thuật bơm chất lỏng gồm hỗn hợp
nước, cát và hóa chất vào lỗ khoan với áp lực cực mạnh, làm nứt gãy các
vỉa đá phiến, từ đó tạo ra các lỗ hổng để tập trung dầu và khí trong đá
vào các giếng khoan để khai thác.
Trong thời gian dài sau đó, bất
chấp những nghi ngờ, thậm chí chế giễu, Mitchell vẫn cần mẫn phát triển
công nghệ nút vỡ thủy lực dùng cho khai thác dầu khí đá phiến. Mitchell
tin rằng, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, việc khai thác dầu khí
đá phiến bằng phương pháp này là hoàn toàn có thể.
Tới năm 2002,
thấy được tiềm năng của công nghệ nứt vỡ thủy lực, hãng Devon Energy của
Mỹ đã mua lại công ty của Mitchell với giá lên đến 3,5 tỉ đô la. Devon
đã 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 quả với chi phí thấp vào năm 2005.
Các
công đoạn khai thác dầu khí đá phiến bằng công nghệ nứt vỡ thủy lực:
1.
Lấy nguồn nước ngọt 2. Pha hóa chất 3. Bơm xuống giếng mỏ 4. Nước thải
chảy dội ngược lại 5. Chuyển nước thải đi. Dưới đất thì khí đốt len theo
kẽ nứt chảy vào giếng để bơm lên.
|
Quá trình khai thác dầu khí đá phiến bằng công nghệ nứt vỡ thủy lực gồm các công đoạn chính sau:
-
Đầu tiên người ta khoan thẳng xuống từ 1-3 km tùy theo độ sâu của các
vỉa đá phiến có chứa dầu khí. Tiếp đó, kỹ thuật khoan ngang sẽ giúp mũi
khoan bẻ cua một góc 90 độ và tiếp tục khoan ngang vào vỉa đá với độ sâu
từ 1-2km.
- Sau khi đã có giếng khoan rồi, người ta dùng một
thiết bị đặc biệt để cách ly từng vùng một trong giếng khoan ngang và
tạo ra các lỗ nhỏ trên thành giếng lẫn đá phiến bằng việc kích nổ các
chất nổ chứa trong thiết bị đó.
- Một hỗn hợp dung dịch gồm nước,
cát và hóa chất (trong đó, nước và cát chiếm đến 99,5%) được bơm thẳng
xuống giếng ngang với áp lực cao.
- Dưới áp lực cao, hỗn hợp dung
dịch bị đẩy mạnh vào các lỗ nhỏ trên thành giếng tiếp xúc trực tiếp với
đá phiến và khiến cấu trúc đá phiến bị phá vỡ tạo thành nhiều khe nứt li
ti về mọi hướng.
- Tiếp đó, nước được bơm ngược lên trên, chuyển
đi xử lý. Dầu và khí sẽ theo những khe nứt này di chuyển ngược lên và
được tách lọc trên mặt đất bằng những phương pháp tương tự như đã áp
dụng với dầu khí truyền thống.
Bất chấp những hoài nghi của “đối
thủ” Nga, việc hoàn thiện kỹ thuật nứt vỡ thủy lực trong khai thác dầu
khí đá phiến đã khiến sản lượng dầu và khí của Mỹ tăng vọt trong gần một
thập kỷ qua.
Từ năm 2005-2013, sản lượng khai thác dầu và khí đá
phiến ở Mỹ tăng từ 5% lên đến 35% tổng lượng dầu khí khai thác ở nước
này. Hiện Mỹ đã vượt Nga, trở thành nước sản xuất khí đốt lớn nhất thế
giới. Còn dầu thì từ năm 2008 đến nay, sản lượng Mỹ khai thác đã tăng
đến 70%, lên mức 8,7 triệu thùng/ngày. Thậm chí, Mỹ nhiều lần tuyên bố
trở thành nước sản xuất dầu lớn nhất thế giới trong năm 2014.
Tuy vậy, vũ khí bí mật tạo nên cuộc cách mạng dầu khí đá phiến của Mỹ cũng đang gây ra nhiều tranh cãi.