CHƯƠNG I: QUÁ TRÌNH KHAI THÁC KHÍ ❖ GIỚI THIỆU BÀI 1 Bài 1 giới thiệu các kiến thức cơ bản về khí tự nhiên và quá trình khai thác khí tự nhiên để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận công việc sau này. ❖ MỤC TIÊU BÀI 1 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được sơ đồ công nghệ và các trang thiết bị của quá trình khai thác khí. ➢ Về kỹ năng: - Vận hành hệ thống khai thác khí đúng quy trình. ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an toàn, PCCC, nội quy phòng học/ phòng mô hình/ xưởng thiết bị và quy chế của nhà trường.
- Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên quan. - Xác định được công việc phải thực hiện, hoàn thành các công việc theo yêu cầu, không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị. - Hướng dẫn, kèm cặp nhân viên vận hành bậc dưới cải thiện kỹ năng, kiến thức vận hành để đảm nhiệm nhiệm vụ tương tự. ❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 - Đối với người dạy: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết, thực hành hoặc tích hợp phù hợp với bài học.
Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. + Tổ chức giảng dạy: Chia ca, nhóm (phụ thuộc vào số lượng sinh viên/lớp) - Đối với người học: + Chuẩn bị tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ; + Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng; + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập; + Tuần thủ quy định an toàn, giờ giấc. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 Trang 10 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng mô hình - Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu. - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo án, giáo trình, quy trình thực hành.
- Các điều kiện khác: Không có ❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun. + Nghiêm túc trong quá trình học tập.
- Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: Vấn đáp) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 1 điểm kiểm tra (hình thức: Câu hỏi) ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: Không NỘI DUNG BÀI 1 Trang 11 1. QUÁ TRÌNH KHAI THÁC KHÍ Khí thiên nhiên có cùng nguồn gốc với dầu mỏ. Việc tìm nguồn gốc của khí vẫn còn là vấn đề rất phức tạp. Có hai giả thuyết về nguồn gốc dầu và khí: Giả thuyết về nguồn gốc vô cơ và giả thuyết về nguồn gốc hữu cơ.
Tuy nhiên với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, giả thuyết thứ 2 được nhiều nhà khoa học nhất trí. Theo giả thuyết đóquá trình hình thành khí có thể chia làm 4 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Tích đọng các vật liệu hữu cơ ban đầu. Trong nước biển có rất nhiều các loại vi khuẩn nên khi các loại động thực vật sống dưới biển bị chết hoặc xác các động thực vật sống trên cạn bị các dòng sông cuốn trôi ra biển lập tức bị chúng phân huỷ để tạo thành khí và các sản phẩm tan trong nước. Phần còn lại không bị phân hủy dần lắng đọng tạo nên các lớp trầm tích dưới đáy biển.
Đây chính là các vật liệu hữu cơ ban đầu của dầu khí Giai đoạn 2: Biến đổi các vật liệu hữu cơ ban đầu thành các hydrocacbon ban đầu của dầu khí. Các vật liệu hữu cơ bền vững không bị phân huỷ bởi các vi sinh vật chính là các hợp chất lipip (protein, chất béo…). Các chất này theo thời gian bị lún sâu xuống đáy biển. Càng lún sâu, nhiệt độ và áp suất càng tăng, có thể lên đến 100 2000C và 200 1000 atm.
Với điều kiện nhiệt độ, áp suất và thời gian như vậy cùng với sự có mặt của các khoáng sét, vi khuẩn, các chất hữu cơ bền vững bị biến đổi tạo thành các hydrocacbon ban đầu của dầu khí. Trang 12 Giai đoạn 3: Di cư của các hydrocabon ban đầu đến các bồn chứa thiên nhiên. Các hydrocacbon ban đầu được tạo thành nằm rãi rác trong các lớp trầm tích. Do áp suất trong các lớp trầm tích cao nên các hydrocacbon ban đầu này bị đẩy ra ngoài và di cư đến nơi ở mới.
Quá trình di cư đó thường diễn ra trong các lớp sa thạch đá vôi hoặc các loại nham thạch có độ rỗng, xốp được gọi là "đá chứa". Sự di chuyển tiếp tục xảy ra cho đến khi chúng gặp điều kiện địa hình thuận lợi để có thể ở lại đấy và tích tụ thành mỏ dầu. Đó là những cái "bẫy" mà dầu có thể vào được nhưng không ra được. Trong suốt quá trình di cư, các hydrocacbon ban đầu chịu nhiều biến đổi hoá học, kết quả là chúng nhẹ dần.
Giai đoạn 4: Biến đổi tiếp tục trong các bồn chứa thiên nhiên. Các hydrocabon ban đầu thường có phân tử lượng rất lớn, ở giai đoạn này chúng tiếp tục bị biến đổi. Ở độ sâu càng lớn, nhiệt độ áp suất càng cao, các hydrocacbon có phân tử lượng lớn , mạch dài, cấu trúc phức tạp sẽ càng bị phân hủy tạo thành các chất có khối lượng phân tử bé hơn, cấu trúc đơn giản hơn…Chính vì vậy tuổi thọ dầu càng cao, độ lún chìm càng sâu thì dầu được tạo thành càng chứa nhiều hydrocacbon có khối lượng phân tử càng nhỏ, sâu hơn nữa có thể chuyển hoàn toàn thành khí. Tóm lại, dầu và khí trong thiên nhiên đều có cùng một nguồn gốc.
Tuy nhiên, do quá trình di cư có thể khác nhau nên chúng có thể tồn tại ở những nơi khác xa nhau. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Trang 13 Khí thiên nhiên và khí dầu mỏ đã được con người sử dụng từ nhiều thế kỷ trước. Các ghi chép lịch sử đã cho thấy khí thiên nhiên đã được đốt ở Trung Quốc từ năm 250. Vào thế kỷ 17, khí thiên nhiên đã được sử dụng để sưởi ấm và chiếu sáng ở miền Bắc Ý.
Ở Hoa Kỳ, khí thiên nhiên lần đầu đã được phát hiện ở Fredonia, New York, năm 1821. Năm 1858, Công ty kinh doanh khí thiên nhiên đầu tiên của Hoa Kỳ được thành lập – Fredonia Gas Light Company. Năm 1885, Robert Bunsen phát minh đèn đốt bằng hỗn hợp khí thiên nhiên và không khí, dùng trong đun nấu và sưởi. Và đến năm 1900, khí thiên nhiên được phát hiện tại 17 tiểu bang của Hoa Kỳ.
Ngày nay, khí thiên nhiên đã được phát hiện và khai thác ở nhiều nơi trên thế giới đồng thời cũng đóng vai trò quan trọng trong ngành năng lượng. Do khí thiên nhiên ở dạng khí khó vận chuyển bằng các phương tiện thông thường, nên trong lịch sử, khí thiên nhiên thường được sử dụng ở các khu vực gần mỏ khí. Khi ngành công nghiệp dầu khí phát triển vào thế kỷ 19 và thế kỷ 20, khí thiên nhiên được phát hiện cùng dầu mỏ (khí đồng hành) từ các mỏ ngầm, thường được xử lý như chất phụ phẩm phế thải và thường được đốt bỏ ngay trên giàn khoan. Ngày nay, khí thiên nhiên được vận chuyển thông qua các mạng lưới đường ống dẫn khí rộng lớn hoặc được hóa lỏng và chở bằng tàu bồn.
HIỆN DIỆN VÀ TRỮ LƯỢNG Khí thiên nhiên đã được phát hiện trên khắp các châu lục. Trữ lượng khí thiên nhiên thế giới tổng cộng vào khoảng 150 tỷ tỷ m³ (150 × 1018). Trữ lượng khí thiên nhiên Trang 14 lớn nhất, tổng cộng khoảng 50 tỷ tỷ m³ đang nằm ở Nga. Trữ lượng lớn thứ nhì thế giới, khoảng 48 tỷ tỷ m³, nằm ở Trung Đông.
Trữ lượng khí thiên nhiên ở Hoa Kỳ tổng cộng khoảng 5 tỷ tỷ m³. Ở Canada, tổng trữ lượng khí tự nhiên là 1,7 tỷ tỷ m³. Các mỏ có trữ lượng khác nằm rải rác ở các nơi ở châu Á, châu Phi và Úc. Bản đồ sản lượng khí thiên nhiên theo quốc gia (các quốc gia màu nâu và tiếp theo là màu đỏ là những quốc gia có sản lượng lớn nhất) Hình 1.
Trữ lượng khí xác minh theo khu vực cuối năm 2004 Trang 15 Hình 1. Trữ lượng khí xác minh của một số nước Châu Á (cuối năm 1999) Đến cuối năm 2004, trữ lượng khí xác minh của thế giới được dự đoán ở mức 179. Khu Vực Trữ lượng (x1012 m3) Tỉ lệ (%) Tỉ số R/P/năm Trung Đông 72.6 >100 Trang 16 Châu Âu 64.1 10 Trung và Nam Mĩ 7.0 55 Trữ lượng toàn cầu 179.0 67 Việt Nam được nhìn nhận là một quốc gia dầu khí non trẻ trong cộng đồng các quốc gia dầu khí trên thế giới. Tuy nhiên, Việt Nam có tiềm năng khí khá lớn với trữ lượng tiềm năng khoảng 150 tỷ m3 gồm 160 tỷ m3 khí đồng hành, 1.130 tỷ m3 khí tự nhiên và khoảng 200 m3 condensate.
Trong đó, trữ lượng xác minh khoảng 500 tỷ m3 và khí tự nhiên có thể thu hồi được 90%.Theo tổng công ty khí Việt Nam ( PV Gas), tiềm năng nguồn khí Việt Nam tập trung ở một số vùng trũng chính: trũng Sông Hồng, trũng Cửu Long, trũng Nam Côn Sơn, trũng Mã Lai- Thổ Chu và một số trũng khác. - Bồn trũng Cửu Long: có trữ lượng tiềm năng khoảng 700 đến 800 triệu m3 quy dầu, trữ lượng xác minh 20 triệu m3 dầu với 56 tỷ m3 khí đồng hành. - Bồn trũng Nam Côn Sơn: có trữ lượng tiềm năng khoảng 650 ÷ 750 triệu m3 quy dầu (17%), trữ lượng xác minh chủ yếu là khí gồm 74 triệu m3 dầu, 15 tỷ m3 khí đồng hành, 159 tỷ m3 khí không đồng hành. Trữ lượng này đảm bảo khai thác trong 15 năm với công suất 2.
- Bồn trũng Sông Hồng: trữ lượng tiềm năng khoảng 550 ÷ 700 triệu m3 quy dầu, trữ lượng xác minh khoảng 208 tỷ m3 khí, chủ yếu là khí có hàm lượng CO2 cao. Trang 17 - Trũng Mã Lay- Thổ Chu: trữ lượng tiềm năng khoảng: 250 ÷ 350 triệu m3 quy dầu (5%), trữ lượng xác minh gồm 12 triệu m3 dầu, 3 tỷ m3 khí đồng hành và 45 tỷ m3 khí không đồng hành. - Bồn trũng Phú Khánh: trữ lượng tiềm năng 300 ÷ 700 triệu m3 quy dầu (10%). - Bồn trũng Vũng Mây: trữ lượng tiềm năng 1 ÷ 1,5 tỷ m3 quy dầu (30%), chủ yếu là khí.