Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Địa chất môi trường (Mã môn học: KKT19MH35) được biên soạn theo chương trình đào tạo của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, ban hành kèm theo Quyết định số 192/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Tài liệu do ThS. Phạm Thị Nụ làm chủ biên cùng sự tham gia biên soạn của tác giả Hoàng Trọng Quang, lưu hành nội bộ phục vụ đào tạo nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí ở trình độ Cao đẳng.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, môn học có thời lượng 2 tín chỉ (tổng cộng 30 giờ, gồm 28 giờ lý thuyết và 2 giờ kiểm tra), thuộc khối môn học và mô đun kỹ thuật cơ sở (II.1). Học phần được bố trí giảng dạy trước các môn học và mô đun chuyên môn ngành nghề như Địa chất dầu khí (KKT19MH32), Cơ sở khoan (KKT19MH33), Cơ sở khai thác (KKT19MH34) và các mô đun thực hành vận hành thiết bị công nghệ.

Về chuẩn đầu ra và mục tiêu học tập, giáo trình xác lập ba nhóm tiêu chuẩn cụ thể:

  • Kiến thức (A1): Trình bày các khái niệm cơ bản về môi trường, phát triển bền vững và đánh giá tác động môi trường (ĐTM); mô tả được các biến động môi trường do quá trình địa chất tự nhiên cũng như từ hoạt động khai thác tài nguyên của con người.
  • Kỹ năng (B1): Thiết lập quy trình xử lý khí khi xảy ra tai biến tràn dầu; nhận diện và phân tích các nguồn tác động môi trường thực tế tại các công trình dầu khí.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Hình thành phương pháp làm việc khoa học, kỷ luật học tập, năng lực cộng tác nhóm và sự cẩn trọng khi thực thi nhiệm vụ kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình gồm 4 chương được thiết kế theo tiến trình logic: đi từ cơ sở lý thuyết đại cương, quy trình và phương pháp luận ĐTM, các vấn đề môi trường trong khai thác tài nguyên nước, đến các vấn đề môi trường chuyên sâu và kỹ thuật quản lý rủi ro trong chuỗi hoạt động dầu khí ngoài khơi và trên đất liền.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Chương 1: Đại cương (Thời lượng: 2 giờ lý thuyết)

Cung cấp định nghĩa về môi trường và địa chất môi trường – ngành ứng dụng tri thức địa chất để giải quyết các vấn đề phát sinh do con người khai thác tự nhiên hoặc các tai biến của Trái Đất. Nội dung xác định đối tượng nghiên cứu gồm các hoạt động tự nhiên (nội sinh như dịch chuyển mảng, macma; ngoại sinh như trượt lở, sụt lún, xói mòn) và hoạt động nhân sinh (khai thác khoáng sản, xây dựng công trình).

Hệ phương pháp nghiên cứu được chuẩn hóa qua 3 bước: thu thập thông tin, quan trắc biến động và xử lý thông tin (áp dụng công nghệ viễn thám với ảnh máy bay, ảnh vệ tinh LANDSAT, SPOT, POLAR, radar ERS/RADARSAT và hệ thống thông tin địa lý GIS). Chương này làm rõ 4 chu trình địa chất nền tảng: chu trình kiến tạo, chu trình đá, chu trình nước và chu trình sinh địa hóa.

Chương 2: Đánh giá tác động môi trường trong hoạt động địa chất (Thời lượng: 5 giờ lý thuyết)

Trình bày định nghĩa, bản chất và 4 cấp độ thực hiện ĐTM: ĐTM sơ bộ, ĐTM chi tiết, xác định hiện trạng môi trường (EIS) khi có sự cố, và ĐTM chiến lược. Phân tích quy trình ĐTM chuẩn 6 bước: Đăng ký, Nghiên cứu, Hướng dẫn, Báo cáo, Thẩm định và Tư vấn.

Đồng thời, chương giới thiệu 5 phương pháp kỹ thuật ĐTM: phương pháp liệt kê; phương pháp danh mục (danh mục đơn giản, mô tả, theo mức độ, trọng số, dạng câu hỏi); phương pháp ma trận (ma trận đơn giản, ma trận định lượng Leopold gồm trục tung 88 yếu tố môi trường và trục hoành là mức độ tác động từ 1 đến 10, ma trận tương tác); phương pháp chồng gối thông tin (Overlays) tích hợp GIS; và phương pháp sơ đồ mạng lưới theo chuỗi quan hệ nhân - quả bậc I, II, III.

Chương 3: Các vấn đề về môi trường trong khai thác tài nguyên nước (Thời lượng: 8 giờ gồm 7 LT + 1 KT)

Phân tích thực trạng tài nguyên nước Việt Nam (năm 1994, nước mặt cấp 70,4% qua 98 nhà máy, nước dưới đất cấp 29,6% qua 61 nhà máy; phân bố thiếu hụt nước tại lưu vực sông Hồng vào tháng II - IV và nguy cơ hạn hán tại Đông Nam Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên).

Nội dung làm rõ các vấn đề suy thoái nước mặt (ô nhiễm hóa chất nông nghiệp, quá trình phèn hóa làm hạ độ pH, tai biến thủy văn do công trình hồ chứa, xâm thực bờ sông) và ô nhiễm nước dưới đất (bố trí giếng sai quy hoạch gần bãi rác/nghĩa trang, biến dạng mặt phân cách mặn - ngọt tạo phễu áp lực ngược, lỗi kỹ thuật trám xi măng cách ly gây hiện tượng thông tầng, giếng bỏ hoang tạo cửa sổ thủy văn, và hiện tượng sụt lún mặt đất vĩnh viễn do tháo khô chất lỏng). Đồng thời, chương hệ thống hóa 8 giải pháp bảo vệ tài nguyên nước theo quy chuẩn pháp lý và kỹ thuật.

Chương 4: Các vấn đề môi trường trong hoạt động dầu khí (Thời lượng: 15 giờ gồm 14 LT + 1 KT)

Tổng quan lịch sử thăm dò, khai thác dầu khí Việt Nam qua các mốc: trước năm 1975 tại trũng Hà Nội, bồn trũng Cửu Long, Nam Côn Sơn; thành lập Vietsovpetro (1981); khai thác mỏ Bạch Hổ (1986), mỏ Rồng, Đại Hùng, Rạng Đông, Ruby, Lan Tây - Lan Đỏ và các cụm công nghiệp Lọc dầu Dung Quất, Khí - Điện - Đạm Cà Mau, Phú Mỹ.

Chương phân loại chi tiết các nguồn thải và tác động môi trường (Bảng 7.1, 7.2, 7.3):

  • Nước vỉa chứa hydrocacbon (kiểm soát nồng độ dầu thải dưới 15 ppm), nước làm mát gây sốc nhiệt, nước rửa sàn boong.
  • Mùn khoan và bùn thải chứa kim loại nặng lắng đọng đáy biển.
  • Khí thải phát sinh từ quá trình đốt và rò rỉ: $\text{CO}_2$, $\text{CO}$, $\text{NO}_x$, $\text{SO}_2$, $\text{H}_2\text{S}$, $\text{CH}_4$.
  • Phân tích tai biến tràn dầu (các dạng tràn trên mặt nước, mặt đất, lòng đất; tác hại tới sinh vật phù du, rạn san hô, rừng ngập mặn; chi phí xử lý từ 300 - 2400 USD/thùng).
  • Các phương pháp ứng phó tràn dầu: phương pháp vật lý (phao quây boom, máy hút váng dầu skimmers); hóa học (chất phân tán, chất keo tụ); sinh học (kích hoạt vi sinh bản địa Biostimulation bằng bổ sung $\text{NH}_4\text{NO}_3$, $\text{K}_2\text{HPO}_4$, $\text{KH}_2\text{PO}_4$ và bổ sung vi sinh vật Bioaugmentation).
  • Cơ cấu tổ chức quản lý môi trường ngành dầu khí từ cấp Tổng công ty (RDCPSE) đến cấp cơ sở (PVSC, PVEP, Ban ATMT Vietsovpetro lập năm 1987, PTSC, PCGC) và các giải pháp kỹ thuật chuyên biệt như hệ thống xử lý mùn khoan kín Slamatoc tại mỏ Bạch Hổ (ống xả cách đáy biển 5m) và hệ thống Caisson của Úc.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết nền tảng (Fundamental theories): Lý thuyết về các chu trình vận chuyển vật chất và năng lượng trong vỏ Trái Đất (kiến tạo mảng, vòng tuần hoàn đá, chu trình thủy văn, chu trình địa hóa học); lý thuyết cơ học đất đá và thủy lực ngầm liên quan đến sự hạ thấp mực nước tĩnh và sụt lún bề mặt.
  • Nguyên lý cốt lõi (Core principles): Nguyên lý đánh giá cân bằng môi trường và tương tác nhân - quả theo ma trận Leopold; nguyên lý phân tầng và biến tính thủy địa hóa do hoạt động khoan khai thác; cơ chế oxy hóa sinh hóa và bẻ mạch hydrocacbon của vi sinh vật.
  • Khung phân tích chuẩn mực (Essential frameworks): Khung quy chuẩn 6 giai đoạn ĐTM; hệ thống tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng nước qua các chỉ số $\text{BOD}_5$, $\text{COD}$, $\text{DO}$, hợp chất Nitơ, Coliform/E.Coli; khung cơ cấu quản lý môi trường đa cấp của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Nhận dạng và phân loại nguồn thải rắn, lỏng, khí từ các công đoạn khoan, khai thác, tàng trữ, chế biến dầu khí; phân tích quy trình vận hành hệ thống thu hồi dầu Slamatoc; thiết lập sơ đồ thu gom dầu tràn bằng phao quây và máy hút skimmer.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Sử dụng phương pháp ma trận và sơ đồ mạng lưới để lượng hóa mức độ rủi ro môi trường; phân tích nguyên nhân các sự cố địa chất công trình và tai biến rò rỉ đường ống.
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Lập kế hoạch kiểm tra kỹ thuật định kỳ đường ống vận chuyển dầu khí (tối thiểu 1 lần/năm); áp dụng các quy chuẩn an toàn môi trường theo quy định nội bộ của doanh nghiệp dầu khí.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp tiếp cận sư phạm

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích cực kết hợp giữa thuyết trình ngắn, phương pháp dạy học nêu vấn đề (problem-based learning) và đối thoại trực tiếp trên lớp. Đối với người dạy, bài giảng được chuẩn hóa với hệ thống giáo án, máy chiếu, mô hình thiết bị học tập và hướng dẫn sinh viên khai thác tài liệu chuyên ngành.

Đối với sinh viên, mô hình học tập kết hợp giữa nghiên cứu cá nhân và làm việc nhóm được triển khai xuyên suốt: mỗi nhóm từ 8 đến 10 thành viên được phân công một chủ đề thảo luận trước khi lên lớp, cử nhóm trưởng điều phối, viết báo cáo và đại diện thuyết trình.

Bài tập tình huống và phân tích dữ liệu thực tế

Nội dung bài tập gắn liền với các sự cố và số liệu kỹ thuật có thật:

  • Phân tích chuỗi tai nạn giàn khoan trên thế giới: sự cố gãy giàn Alexander Keilland (biển Bắc, 1980, 123 người chết), nổ giàn Piper Alpha (1988, 167 người chết), đắm tàu khoan Mỹ tại biển Nam Trung Hoa (1981, 81 người chết), sự cố chìm giàn khoan của Petronas ngoài khơi Brasil (2001), thảm họa nổ giàn Deepwater Horizon tại Vịnh Mexico (2010).
  • Khảo sát các sự cố tại Việt Nam: sự cố tràn dầu mỏ Bạch Hổ (1992, tràn 300 - 700 tấn dầu thô), đứt ống dẫn dầu mỏ Đại Hùng (1995, tràn 15,73 $\text{m}^3$), vỡ container chứa 145 thùng dầu nặng HDF200 tại cảng Vieco Vũng Tàu (1995), đắm tàu Leal tại Quy Nhơn (1989, tràn 200 tấn dầu FO), sự cố tàu Promex Cita (1997).
  • Bài toán cân bằng nước và suy thoái nguồn nước tại các lưu vực sông Việt Nam (Phả Lại, đồng bằng Bắc Bộ).

Phương thức đánh giá kết quả học tập

Quy trình đánh giá tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, tính theo thang điểm 10 quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4:

  • Điểm kiểm tra thường xuyên và định kỳ (Trọng số 40%):
    • Đánh giá thường xuyên: 1 cột điểm vấn đáp sau 7 giờ giảng dạy (đánh giá chuẩn đầu ra A1, C1, C2).
    • Đánh giá định kỳ: Các cột kiểm tra tự luận, trắc nghiệm hoặc báo cáo nhóm sau 15 giờ và 30 giờ (đánh giá chuẩn đầu ra A1, A2, B1, C1, C2).
  • Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Bài thi viết tổng hợp kết hợp giữa tự luận và trắc nghiệm sau khi hoàn tất 30 giờ đào tạo (đánh giá toàn diện chuẩn A1, A2, B1, C1, C2).

Hướng dẫn tự học cho người học

  • Đọc và chuẩn bị giáo trình cùng các câu hỏi ôn tập cuối mỗi chương trước buổi học.
  • Quy định chuyên cần: Sinh viên phải tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết trên lớp; trường hợp vắng quá 30% thời lượng bắt buộc phải học lại môn học.
  • Khai thác nguồn tài liệu từ thư viện nhà trường và thực hiện các chuyến khảo sát thực địa tìm hiểu các tác động môi trường tại địa phương (như liên hệ thực tế sử dụng nguồn nước máy tại thành phố Vũng Tàu).

Điểm nổi bật và cập nhật

Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn đào tạo

Giáo trình ban hành năm 2020 cập nhật theo khung chương trình đào tạo nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí của Trường Cao đẳng Dầu khí, chuẩn hóa các tiêu chuẩn kỹ năng nghề quốc gia và quy định của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam trong công tác an toàn – môi trường.

Tích hợp công nghệ hiện đại trong địa chất môi trường

  • Ứng dụng Viễn thám và GIS: Giáo trình cập nhật việc khai thác ảnh máy bay và ảnh vệ tinh đa phổ (POLAR, LANDSAT, SPOT) cùng các hệ thống ảnh radar (ERS, RADARSAT) phục vụ quan trắc biến động môi trường, xác định đường bờ, phát hiện vết dầu loang và theo dõi bồi lắng, xoáy lở ven biển.
  • Công nghệ sinh học trong xử lý dầu tràn: Cung cấp cơ chế phân hủy sinh học theo 2 kỹ thuật: Kích hoạt vi sinh vật bản địa (Biostimulation) thông qua bổ sung chất dinh dưỡng vô cơ ($\text{NH}_4\text{NO}_3$, $\text{K}_2\text{HPO}_4$, $\text{KH}_2\text{PO}_4$) kết hợp chất hoạt động bề mặt sinh học; và Bổ sung vi sinh vật ngoại lai nuôi cấy (Bioaugmentation).

Phản ánh trực tiếp thực tiễn công nghiệp dầu khí Việt Nam

  • Mô tả chi tiết cấu trúc hoạt động của các đơn vị chuyên trách: Trung tâm Nghiên cứu phát triển an toàn và Môi trường dầu khí (RDCPSE), Ban An toàn – Môi trường và Đội ứng cứu sự cố tràn dầu thành lập năm 1987 của Xí nghiệp Liên doanh Vietsovpetro, Đội ứng cứu tràn dầu của PTSC, Công ty PVEP, PVSC và PCGC.
  • Cập nhật công nghệ xử lý mùn khoan thải kín Slamatoc tại các giàn khai thác mỏ Bạch Hổ (thu hồi pha dầu tái sử dụng, xả mùn khoan rắn cách đáy biển 5m nhằm hạn chế phát tán tầng nước mặt) và đối chiếu với giải pháp công nghệ Caisson của Úc.
  • Thiết lập các giới hạn kỹ thuật vận hành: quy chuẩn kiểm soát nồng độ dầu trong nước thải vỉa xả biển dưới 15 ppm; tiêu chuẩn chống chấn động và quy định kiểm định đường ống dẫn định kỳ hàng năm.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Người học thuộc chương trình đào tạo chính quy

  • Đối tượng bắt buộc: Học viên và sinh viên hệ Cao đẳng nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí và nghề Khoan khai thác tại Trường Cao đẳng Dầu khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức chung và các môn cơ sở nền tảng: Địa chất cơ sở (KKT19MH31), Hóa đại cương (CNH19MH09), An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Điện kỹ thuật cơ bản (KTĐ19MH11).

Người học các chuyên ngành kỹ thuật liên quan

Giáo trình đóng vai trò là tài liệu tham khảo chuyên môn cho học viên hệ Trung cấp nghề Khoan khai thác và Vận hành thiết bị khai thác dầu khí; sinh viên các ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Hàn, Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, và Vận hành nhà máy điện.

Giảng viên và cán bộ quản lý đào tạo

  • Sử dụng làm giáo trình khung để xây dựng đề cương chi tiết bài giảng, lập kế hoạch thực hiện các bài tập thảo luận nhóm (quy mô 8-10 sinh viên), và tổ chức ngân hàng câu hỏi kiểm tra đánh giá theo 3 hình thức: vấn đáp, bài kiểm tra viết tự luận/trắc nghiệm, và thi kết thúc học phần.
  • Căn cứ vào các chuẩn đầu ra A1, B1, C1 để thiết kế phiếu chấm điểm quá trình (40%) và bài thi cuối kỳ (60%).

Tự học và tra cứu kỹ thuật thực địa

Tài liệu phục vụ kỹ sư vận hành, kỹ thuật viên giám sát an toàn môi trường tại các trạm thu gom, công trình lọc hóa dầu, hệ thống đường ống và giàn khoan dầu khí tham khảo các quy trình ứng phó sự cố tràn dầu, kiểm tra nồng độ xả thải và xử lý mùn khoan đáy biển.


Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế bắt buộc cho học viên trình độ Cao đẳng nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí và Khoan khai thác. Ngoài ra, tài liệu phù hợp làm nguồn tham khảo cho học viên hệ Trung cấp nghề dầu khí, sinh viên ngành chế biến lọc hóa dầu, điện công nghiệp, cũng như cán bộ kỹ thuật phụ trách an toàn – bảo vệ môi trường tại các cơ sở khai thác, vận chuyển dầu khí.

2. Cần kiến thức nền nào để học tốt giáo trình này?

Người học cần trang bị kiến thức nền tảng từ các môn học kỹ thuật cơ sở đã học trước đó trong chương trình khung: Địa chất cơ sở (hiểu về cấu trúc thạch quyển, các lớp đất đá), Hóa đại cương (hiểu về tính chất hydrocacbon, các phản ứng oxy hóa, chỉ số hóa học $\text{pH}$, $\text{BOD}$, $\text{COD}$, $\text{DO}$), và An toàn vệ sinh lao động (nắm các nguyên tắc kiểm soát rủi ro công nghiệp).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu địa chất môi trường đại cương khác là gì?

Điểm khác biệt cốt lõi là tính chuyên biệt hóa cho ngành công nghiệp dầu khí. Thay vì chỉ trình bày lý thuyết địa chất chung, giáo trình tập trung sâu vào các công đoạn công nghệ dầu khí ngoài khơi (nước vỉa, mùn khoan, khí đồng hành, xử lý mùn khoan Slamatoc tại Bạch Hổ); mô hình tổ chức bảo vệ môi trường đặc thù của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (RDCPSE, Ban ATMT Vietsovpetro); và các phương pháp kỹ thuật xử lý tai biến tràn dầu (vật lý, hóa học, sinh học Biostimulation / Bioaugmentation).

4. Làm sao để tự học và nghiên cứu giáo trình hiệu quả?

Học viên cần đọc trước nội dung từng chương và trả lời hệ thống câu hỏi thảo luận ở cuối mỗi chương trước khi đến lớp; chủ động làm việc theo nhóm (8-10 người) để giải quyết các bài tập tình huống sự cố thực tế; tìm hiểu các văn bản quy phạm pháp luật liên quan (Luật Bảo vệ môi trường, Luật Tài nguyên nước); và liên hệ thực tế với các vấn đề môi trường địa phương (như xâm nhập mặn vùng duyên hải, xử lý nước ngầm).

5. Có tài liệu bổ trợ nào được khuyến nghị kèm theo giáo trình?

Giáo trình trích dẫn và khuyến nghị người học tham khảo 3 tài liệu học thuật cơ sở:

  1. PGS. Huỳnh Thị Minh Hằng (2008), Địa chất môi trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
  2. Trần Anh Châu (1984), Địa chất đại cương, Nhà xuất bản Giáo dục.
  3. Đoàn Thiên Tích (2001), Dầu khí Việt Nam, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

Kết luận

Giáo trình Địa chất môi trường (KKT19MH35) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về mối tương tác giữa các quá trình địa chất tự nhiên và hoạt động công nghiệp nhân sinh, trọng tâm là chuỗi hoạt động thăm dò, khai thác, vận chuyển và chế biến dầu khí. Tài liệu kết hợp chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết địa chất, phương pháp luận đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và các giải pháp kỹ thuật công nghệ xử lý chất thải, kiểm soát sự cố tràn dầu tại Việt Nam.

Lộ trình học tập đề xuất:

  1. Tiếp thu kiến thức đại cương về các chu trình địa chất và công nghệ viễn thám/GIS (Chương 1).
  2. Nắm vững phương pháp luận và kỹ năng lập báo cáo ĐTM 6 bước (Chương 2).
  3. Đánh giá các biến động thủy địa chất và giải pháp bảo vệ tài nguyên nước mặt, nước dưới đất (Chương 3).
  4. Làm chủ các giải pháp kỹ thuật quản lý nguồn thải và quy trình ứng cứu tai biến môi trường trong công nghiệp dầu khí thực tế (Chương 4).

Người học cần kết hợp nghiên cứu giáo trình cùng các tài liệu tham khảo bổ trợ của PGS. Huỳnh Thị Minh Hằng, GS. Trần Anh Châu, tác giả Đoàn Thiên Tích và các quy chuẩn kỹ thuật an toàn môi trường hiện hành của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam để hoàn thiện đầy đủ chuẩn đầu ra theo yêu cầu đào tạo.