TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP DẦU, KHÍ VÀ NHỮNG KHÁI NIỆM THƯỢNG NGUỒN, TRUNG NGUỒN VÀ HẠ NGUỒN

Dầu mỏ, khí đốt, kể  từ  khi mới phát hiện tới nay đã trở thành loại tài nguyên vô cùng quan trọng trong đời sống kinh tế, chính trị và xã hội. Dầu mỏ, khí đốt càng  được hiểu biết bao nhiêu thì nhu cầu dầu, khí đối với mọi hoạt động kinh tế, kỹ thuật, đời sống dân sinh càng lớn bấy nhiêu.

Vì thế, các hoạt động dầu, khí càng được đẩy mạnh, nhanh chóng phát triển và những hoạt động này đã trở thành một ngành công nghiệp phát triển hiện đại và quan trọng bậc nhất trong toàn bộ các ngành kinh tế kỹ thuật ngày nay của thế giới.

Vậy công nghiệp dầu mỏ, khi đốt ( Công nghiệp dầu, khí ) là gì? “ Đó là một tổ hợp các cơ cấu, tổ chức nhân lực, máy móc, trang thiết bị nhằm triển khai các hoạt động tìm kiếm thăm dò, khai thác, vận chuyển tàng trữ và chế biến dầu, khí phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế và đời sống dân sinh” .

Với vai trò nhiệm vụ và mục đích của mình, ngành công nghiệp dầu mỏ, khí đốt có những đặc điểm sau: Rủi ro cao, nhưng hiệu quả kinh tế thì rất lớn (khâu tìm kiếm thăm dò, khai thác).Mang tính quốc tế hóa cao độ. Thu hút và sử dụng mọi tiến bộ khoa học kỹ thuật vào mục tiêu hoạt động của mình. Đầu tư lớn, bằng ngoại tệ mạnh.

Từ khái niệm và những đặc điểm nêu trên ngành công nghiệp dầu, khí được cơ cấu rất rõ ràng bởi ba lĩnh vực (Xem sơ đồ cơ cấu CNDK) :

Thượng nguồn (Upstream), Trung nguồn (Midstream) và Hạ nguồn (Downstream)

I .Thượng nguồn

Thượng nguồn, hay còn gọi là “Khâu Đầu”, bao gồm toàn bộ các hoạt động tìm kiếm thăm dò, khai thác.

Mục đích cuối cùng của hoạt động Thượng nguồn là tìm kiếm phát hiện và đưa dầu, khí vào khai thác.

Để có thể phát hiện được dầu mỏ, khí đốt và đưa chúng vào khai thác, các hoạt động của khâu Thượng nguồn được phân chia làm 2 loại hoạt động: tìm kiếm thăm dò và khai thác .

1. Hoạt động tìm kiếm thăm dò.

Hoạt động tìm kiếm thăm dò có nhiệm vụ phát hiện ra khu vực mà chúng ta đang nghiên cứu có dầu mỏ, khí đốt hay không.

Muốn hoạt động tìm kiếm thăm dò có hiệu quả, ngày nay, người ta đã thừa nhận và dựa vào cơ sở của học thuyết về nguồn gốc hữu cơ trầm tích – dịch chuyển của dầu mỏ. Nghĩa là, người ta thừa nhận vật liệu ban đầu để sinh ra dầu mỏ là các xác sinh vật. Sau khi chết, chúng được nước vận chuyển theo các dòng chảy của mình (sông, suối) cùng với các vật liệu vụn (sỏi, cát, sét …) tới lắng đọng trong môi trường ngập nước như đầm hồ, vũng, vịnh, ở đó thường là môi trường khử , khử yếu.

Khoan thăm dò khai thác dầu khí

Theo thời gian, lớp sau nằm trên lớp trước, lớp vật liệu có lẫn các xác sinh vật này phải chịu một quá trình nhấn chìm liên tục càng ngày càng sâu hơn, cũng có nghĩa là áp suất và nhiệt độ mà nó phải chịu dần dần tăng lên làm cho chính những vật liệu và các xác sinh vật ấy bị biến đổi tới một mức nhất định, xác những vật liệu sinh vật này sẽ dần chuyển thành những vi dầu, nhất là trong các lớp sét, những vi dầu này ngày một tăng lên tới một giá trị nồng độ nhất định, mà người ta gọi là nồng độ tới hạn, thì những vi dầu sẽ bị đẩy ra khỏi nơi nó được sinh ra thâm nhập vào các lớp đất đá có khả năng thấm tốt hơn liền kề với chúng, người ta gọi sự di chuyển đó là di chuyển nguyên sinh.

Trong lớp đá có độ thấm tốt hơn ấy, những vi dầu sẽ tiếp tục di chuyển, liên kết với nhau thành những váng dầu, di chuyển cùng nhau, từ nơi này tới nơi khác, nhờ nước ngầm theo xu hướng từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp hơn. Hình thức di chuyển như vậy được gọi là sự di chuyển thứ sinh của dầu mỏ.

Nếu, trên đường di chuyển ấy những váng dầu này gặp những nơi có điều kiện thuận lợi, người ta gọi là bẫy thì những váng dầu (vi dầu) này sẽ được tập trung lại dần trở thành những tích tụ dầu mỏ. Những tích tụ đó chính là những đối tượng, mục tiêu của công tác tìm kiếm thăm dò và khai thác ngày nay. Đó là những nét cơ bản của học thuyết nguồn gốc hữu cơ trầm tích- dịch chuyển của dầu mỏ.

Song, nếu chỉ dựa vào học thuyết nguồn gốc hữu cơ trầm tích- dịch chuyển của dầu mỏ nêu trên thì còn là quá rộng , vẫn chỉ là định hướng , mà muốn tìm kiếm thăm dò dầu, khí một cách hiệu quả hơn người ta phải căn cứ vào những tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm.

Tiền đề: Đó là những thông tin giúp chúng ta hiểu biết được nơi chúng ta muốn tìm kiếm thăm dò dầu, khí có thể có và cũng có thể không có dầu, khí. Muốn khẳng định có hay không người ta phải đầu tư nghiên cứu xác định.

Dấu hiệu: Đó là những thông tin chỉ cho chúng ta biết rõ nơi chúng ta muốn tiến hành tìm kiếm thăm dò dầu, khí ấy khẳng định là cónhững biểu hiện của dầu mỏ hoặc khí đốt. Nhưng có như thế nào, chất lượng ra sao, trữ lượng bao nhiêu chúng ta cần phải đầu tư nghiên cứu, xác định.

Từ cơ sở khoa học nêu trên, muốn phát hiện được những tích tụ dầu, khí người ta phải triển khai các phương pháp tìm kiếm thăm dò cụ thể, những phương pháp tìm kiếm thăm dò này thường được triển khai theo thứ tự.

Các phương pháp tìm kiếm:

Những phương pháp tìm kiếm dầu, khí này thường được triển khai theo thứ tự

sử dụng các phương pháp:

Sau khi đã khoanh vùng được, chỉ ra được những vùng có triển vọng (play), người ta sẽ tiến hành các phương pháp:

Các phương pháp thăm dò:

Sau khi khoan, phát hiện được các tầng chứa dầu, kết hợp với những phương pháp địa hóa giếng khoan, thủy địa hóa thì công tác tiếp theo là việc triển khai những phương pháp thăm dò:

Tất cả những phương pháp này sẽ thu thập những thông tin nhằm khẳng định kết quả của công tác tìm kiếm trước đó và thu thập thêm những cơ sở dữ liệu (CSDL) phục vụ cho thiết kế khai thác.

2. Công tác khai thác .

Như trên đã giới thiệu về nội dung mục đích cơ bản của công tác tìm kiếm thăm dò, kết quả của công tác tìm kiếm thăm dò là đã phát hiện được dầu, khí. Dầu mỏ, khí đốt đã phát hiện được cần được khai thác đưa lên mặt đất và chuyển tới những cơ sở xử lý chế hóa nhằm tạo ra những sản phẩm mới theo nhu cầu của các ngành kinh tế kỹ thuật trong xã hội .

Muốn triển khai công tác khai thác một cách hiệu quả phải dựa trên cơ sở :

Những cơ sở dữ liệu như vậy sẽ được xử lý phục vụ cho khâu đưa mỏ vào khai thác.

Dựa trên cơ sở dữ liệu mà tìm kiếm thăm dò đã thu thập được, các chuyên gia khai thác sẽ xử lý những thông tin thu thập từ những hoạt động tìm kiếm thâm dò nhằm:

Nhìn chung quá trình khai thác dầu, khí từ các mỏ đã phát hiện thường phải triển khai hai quá trình công nghệ, một là công nghệ đưa dầu từ vỉa chảy vào giếng khai thác và hai là quá trình đưa dầu từ trong giếng khai thác lên mặt đất.

Cho tới cuối năm 2012, Việt Nam chúng ta đã đưa khoảng 30 mỏ vào khai thác. Sản lượng đạt khoảng 25 triệu m³ quy dầu/ năm. Sản lượng khí khoảng 10 tỷ m3/ năm.

II. Hạ nguồn (Downstream) – lọc, hóa dầu.

Để, dầu mỏ có thể đưa vào sử dụng trong cuộc sống , kinh tế xã hội của con người, đáp ứng nhu cầu phát triển của các ngành kinh tế quốc dân, dầu mỏ phải được trải qua những quá trình xử lý, chế hóa rất khác nhau tùy theo mục đích sử dụng của nó. Vì vậy, khâu hạ nguồn của công nghiệp dầu, khí đã được hình thành và phát triển nhanh chóng, ngày nay các hoạt động trong lĩnh vực hạ nguồn đã trở thành một lĩnh vực công nghiệp độc lập (công nghiệp lọc, hóa dầu) .

1. Cơ sở của việc lọc, hóa dầu :

Bởi vì, dầu mỏ chứa quá nhiều các hợp chất mang những đặc tính kỹ thuật khác nhau. Hàm lượng của các hợp chất ấy trong các dầu thô khai thác được trên thế giới cũng rất khác nhau. Cần phải chế biến chúng thành các sản phẩm tiện ích, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của mọi lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật. Dựa vào đặc điểm thành phần, tính chất vật lý của dầu mỏ và dựa vào khả năng về thiết bị kỹ thuật và điều kiện kinh tế hiện hành mà công nghiệp lọc hóa dầu được triển khai. Đồng thời cũng bằng những cách đó mà nâng cao giá trị của dầu mỏ.

Các hướng chế hóa cơ bản

1. Công nghiệp lọc dầu

Nhà máy lọc dầu Dung Quất

Dầu thô là hỗn hợp các chất hữu cơ hydrocarbon mạch thẳng (CnH2n+2)và các chất vô cơ. Lọc dầu,bằng phương pháp chưng cất, cho ta các sản phẩm là hỗn hợp các hydrocarbon trong một phân đoạn điểm sôi khác nhau. Thí dụ hỗn hợp hydrocarbon có khoảng nhiệt độ sôi từ 35-180 oC là xăng, dầu hỏa là hỗn hợp hydrocarbon có khoảng nhiệt độ sôi từ 180-250 oC.

Sản phẩm của nhà máy lọc dầu cho ta các loại nhiên liệu như khí gas, xăng, dầu hỏa, nhiên liệu phản lực, nhiên liệu cho động cơ diesel (DO), nhiên liệu đốt lò (FO). Sản phẩm không làm nhiên liệu là các loại dung môi cho công nghiệp cao su, sản xuất sơn, dầu nhờn, mỡ bôi trơn, nhựa đường, sáp, parafin.

2. Công nghiệp hóa dầu

Công nghiệp hóa dầu là ngành công nghiệp hóa học làm thay đổi cấu trúc phân tử của nguyên liệu đầu vào là dầu mỏ, sản phẩm nhà máy lọc dầu để thu được những sản phẩm phục vụ nhu cầu quốc kế, dân sinh.

Sản phẩm của công nghiệp hóa dầu là tơ nhân tạo, cao su nhân tạo và khoảng trên 2000 sản phẩm khác.

Để sản xuất ra nhiều loại sản phẩm như trên, công nghiệp hóa dầu cần sử dụng rất nhiều phương pháp hóa học khác nhau để tạo ra những sản phẩm chất lượng ngày càng cao phục vụ cho yêu cầu của các ngành kỹ thuật phát triển hiện nay của thế giới. Vì thế, ngày nay, rất nhiều phương pháp được sử dụng trong công nghệ hóa dầu như:

Ngoài việc sử dụng các phương pháp nêu trên, người ta còn sử dụng các quá trình:

Xu hướng chung của công nghiệp lọc, hóa dầu hiện nay, đối với thế giới hầu như công nghệ lọc dầu và chế biến nông đã hoàn chỉnh, chế biến sâu thì không ngừng đổi mới và ngày càng hoàn thiện để thỏa mãn nhu cầu sản phẩm với chất lượng ngày càng cao, tiêu chuẩn ngày càng nghiêm ngặt hơn.

Công suất của các nhà máy lọc, hóa dầu thường từ 1-5 triệu tấn/năm, ít khi lớn hơn, tùy thuộc vào tình hình an ninh và nhu cầu cụ thể của mỗi quốc gia, mỗi khu vực nhất định.

Ở Việt Nam việc xây dựng cơ sở lọc, hóa dầu đã và đang được triển khai theo quy hoạch. Hiện tại chúng ta có 3 cơ sở đang hoạt động :

Cơ sở Nghi Sơn, Long Sơn và Vũng Áng đang triển khai.

III. Trung nguồn( Midstream ) – vận chuyển , tàng trữ và phân phối dầu, khí.

1. Khái niệm :

Khâu trung nguồn bao gồm toàn bộ các hoạt động vận chuyển, tàng trữ và phân phối.Nghĩa là dầu mỏ, khí đốt được khai thác từ mỏ phải được chuyển tới cơ sở xử lý, chế hóa thành những sản phẩm phù hợp với yêu cầu quốc kế dân sinh.Sau đó những sản phẩm của sự chế hóa đó cần được đưa tới các hộ tiêu thụ khác nhau (công nghiệp hoặc dân sinh), thông qua một hệ thống đại lý trực tiếp hoặc gián tiếp bằng những phương tiện và hình thức rất khác nhau.

1. Hình thức vận chuyển và tàng trữ

Để đưa những sản phẩm của dầu mỏ, khí đốt đến với các hộ tiêu thụ, cần thiết phải tổ chức xây dựng những hệ thống phân phối,vận chuyển và tàng trữ một cách hợp lý.

2. Hình thức vận chuyển :

Việc vận chuyển dầu mỏ, khí đốt và những sản phẩm của chúng có thể sử dụng ba hình thức :

Để đáp ứng nguồn nhiên liệu, thỏa mãn nhu cầu năng lượng nói chung của các hộ tiêu thụ trong hoạt động kinh tế, quốc phòng thì khâu hoạt động trung nguồn cần phải tính đến khả năng dự trữ, đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định cho mọi hoạt động của nền kinh tế quốc dân trong mọi tình huống, trong thời bình cũng như thời chiến.

Chính vì vậy mà các hoạt động tàng trữ nhiên liệu dầu, khí được đặt ra, thường nhiên liệu được tàng trữ trong các dạng :

Đối với việc tàng trữ bằng các kho, bồn, hoặc ở trạm thì chúng ta rất dễ hiểu, nhưng việc tàng trữ bằng két chứa ngầm thì đối với mọi người còn là điểu mới mẻ. Két chứa ngầm ở đây được hiểu như là một kho chứa tự nhiên dưới lòng đất, nơi mà những đặc điểmchứa, chắn của két chứa đã được nghiên cứu đánh giá giống như một bẫy, một mỏ, ở đó dầu hoặc khí hoặc muối đã được khai thác hết, phần còn lại chỉ là cái vỏ – như một két chứa “rỗng“ có thể bơm dầu, nhiên liệu dự trữ vào đó được.

Với hình thức như vậy, việc tàng trữ rất an toàn và khối lượng dự trữ lại rất lớn. Điển hình nhất cho việc sử dụng két chứa ngầm kiểu này, có thể kể tới nước Pháp. Một nhà nước sớm có chủ trương cho phép các công ty dầu mỏ của mình tham gia hoạt động đầu tư thăm dò, khai thác dầu, khí ở nước ngoài không bán mà đưa về dự trữ trong các mỏ nơi dầu, khí đã khai thác cạn kiệt trong nước.

Vận chuyển dầu khí bằng đường ống

Ở Việt Nam trong những năm cuối của thế kỷ trước, Tổng công ty Dầu mỏ và khí đốt Việt Nam, nay là Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam đã có chủ trương nghiên cứu tìm kiếm các két chứa ngầm tự nhiên. Song mới chỉ dừng lại ở khâu khảo sát địa chất ban đầu tại khu vực Đông Bắc Sài Gòn, Đồng Nai. Đáng tiếc là không có sự hiện diện của các mỏ dầu, khí .

Từ những nội dung nêu trên về đặc điểm của các hoạt động chuyển tải, tàng trữ dầu, khí của Việt Nam đang ở vào giai đoạn khởi đầu của sự phát triển. Cơ sở hạ tầng cho việc phân phối các sản phẩm dầu, khí vẫn trong triển khai theo quy hoạch. Các tuyến đường ống dẫn khí từ biển vào đất liền mới chỉ tập trung ở phần thềm lục địa phía Nam và Tây Nam, cung cấp khí cho các cụm công nhiệp Khí điện đạm Cà Mau và Khí điện đạm Phú Mỹ.

3. Hệ thống phân phối.

Những hình thức vận chuyển, tàng trữ dầu, khí ở trên phản ánh toàn bộ hạ tầng cơ sở, hình thức vận chuyển. Song, để đưa sản phẩm dầu, khí tới phục vụ tận nơi, hộ tiêu thụ. Lĩnh vực trung nguồn cần phải xây dựng hệ thống phân phối.

Hệ thống phân phối thường được hiểu như mạng lưới các đại lý. Đại lý có thể là cấp 1, 2, 3, có thể là đại lý độc lập hay phụ thuộc.

Song xây dựng hệ thống đại lý như thế nào hoàn toàn tùy thuộc vào đặc điểm và nhu cầu của các hộ tiêu thụ. Các hộ tiêu thụ có thể là hộ tiêu thụ công nghiệp hoặc là giao thông vận tải, hoặc là khí dân sinh (City gas) hoặc hộ tiêu thụ cá thể.

Đối với các nước có nền kinh tế phát triển, hệ thống cung cấp khí cho các khu đô thị phục vụ dân sinh, không khác gì việc xây dựng hệ thống cung cấp nước sạch, như một phần của quy hoạch xây dựng , phát triển tổng thể mới hoặc mở rộng một đô thị cụ thể. Hệ thống phân phối của họ, đặc biệt khí cho dân sinh, khá hoàn chỉnh và rất tiện ích.

Từ những nội dung giới thiệu khái quát về công nghiệp dầu mỏ, khí đốt ở trên, cùng với những khái niệm chức năng nhiệm vụ của các khâu Thượng nguồn, Hạ nguồn, Trung nguồn một cách tổng quan, nhưng không phải quốc gia nào cũng có một ngành công nghiệp dầu, khí hoàn chỉnh, bao gồm đủ 3 khâu Thượng nguồn, Hạ nguồn, Trung nguồn như vậy. Nhiều nước có ngành công nghiệp dầu, khí phát triển nhưng chỉ ở hai khâu mà thiếu mất một khâu nào đó, thường nhiều quốc gia thiếu khâu thượng nguồn, nghĩa là đất nước họ không có mỏ, thì ngành công nghiệp dầu khí như vậy gọi là ngành công nghiệp dầu, khí không hoàn chỉnh. May mắn cho Việt Nam chúng ta là một quốc gia có nền công nghiệp dầu, khí hoàn chỉnh. Hy vọng, trong tương lai chúng ta sẽ có một hệ thống phân phối khí đốt phục vụ dân sinh như hệ thống cung cấp nước sạch phục vụ cho các khu đô thị hiện nay vậy.