Thành phần chính của khí thiên nhiên là gì? Khai thác khí thiên nhiên ở Việt Nam

1. Khí thiên nhiên là gì?

Khí thiên nhiên (hay khí tự nhiên, khí metan, khí gas,..) là nhiên liệu hóa thạch và nguồn tài nguyên không tái tạo được hình thành khi các lớp chất hữu cơ (chủ yếu là vi sinh vật biển) phân hủy trong điều kiện yếm khí và chịu nhiệt độ cao và áp suất dưới lòng đất trong hàng triệu năm.

Trong thực tế, khí thiên nhiên tồn tại dưới dạng mỏ (trong mỏ dầu hoặc trong mỏ khí tự nhiên riêng biệt), thường được tìm thấy trong thềm lục địa và một số ít ở trong lòng đất.

Khí tự nhiên có thể được đốt để sưởi ấm, nấu ăn, và sản xuất điện . Đồng thời, khí tự nhiên còn được sử dụng làm nguyên liệu hóa học trong sản xuất nhựa và các hóa chất hữu cơ quan trọng về mặt thương mại khác.

2. Thành phần chính của khí thiên nhiên

Căn cứ tiết 1.4.4 Mục 1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01:2019/BCA ban hành kèm theo Thông tư 52/2019/TT-BCA quy định như sau:

Khí thiên nhiên là hỗn hợp của hiđrocacbon có thành phần chính là khí metan (CH4) với hàm lượng đến 98%. Trong thành phần của khí thiên nhiên còn có các hydrocacbon khác như etan, propan, butan... Khí thiên nhiên được sử dụng ở 2 dạng chính là khí nén ở áp suất cao và hóa lỏng

Như vậy, thành phần chính của khí thiên nhiên là: Khí metan (CH4), ngoài ra còn có etan, propan, butan… 

Có thể hiểu:

• Khí thiên nhiên dạng nén (Compressed Natural Gas, hay được gọi tắt là CNG) là khí thiên nhiên, khí metan được nén ở áp suất cao 200 - 250 bar.

• Khí thiên nhiên hóa lỏng (Liquefied Natural Gas, hay được gọi tắt là LNG) là khí thiên nhiên được làm lạnh tại nhiệt độ -162ºC để chuyển sang thể lỏng, do vậy sức chứa cao hơn rất nhiều so với CNG (gấp 2,4 lần).

Khí thiên nhiên có hàm lượng metan rất cao. Do năng lượng mà các sinh vật phân hủy ban đầu thu được từ mặt trời thông qua quá trình quang hợp được lưu trữ dưới dạng năng lượng hóa học trong các phân tử metan và các hydrocacbon khác.

3. Ứng dụng của khí thiên nhiên

Khí thiên nhiên có rất nhiều ứng dụng trong đời sống bởi một số ưu điểm như: Khí thiên nhiên rất dễ cháy do hàm lượng khí metan cao, có hiệu suất cao hơn đa phần các nhiên liệu khí khác; có trữ lượng lớn nên giá thành rẻ; thân thiện với môi trường hơn dầu mỏ và các nhiên liệu hóa thạch khác; dễ dàng lưu trữ và vận chuyển;...

Hiện nay, các nước như Hoa Kỳ, Nga, Trung Quốc, Iran và Nhật Bản là những nước tiêu thụ khí đốt tự nhiên lớn nhất thế giới. Chỉ riêng Hoa Kỳ chịu trách nhiệm về 21,7% lượng sử dụng khí đốt tự nhiên toàn cầu.

Các ứng dụng chủ yếu của khí tự nhiên là: 

3.1) Sử dụng khí đốt tự nhiên trong nhà: 

• Điện dân dụng 

• Làm nóng nước tại nhà vì nó tiết kiệm hơn và nóng nhanh hơn điện.

• Sưởi ấm 

• Nấu bằng khí tự nhiên giúp tiết kiệm hơn vì sử dụng lượng năng lượng thấp hơn so với lò nướng điện.

• Sấy vải bằng khí tự nhiên giúp tiết kiệm hơn vì chi phí chỉ khoảng hơn 50% so với máy sấy điện

3.2) Sử dụng khí đốt tự nhiên trong lĩnh vực công nghiệp

• Sử dụng làm khí đốt lò trong các nhà máy

• Được sử dụng để sản xuất amoniac có thể được sử dụng làm phân bón trong lĩnh vực nông nghiệp.

• Là nguyên liệu liệu để sản xuất khí Hidro- một nguyên liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp 

• Nó được sử dụng để di chuyển các tuabin nhằm thu được năng lượng từ gió và ánh sáng mặt trời.

• Các khí như propan, etan, butan được tách ra từ khí thiên nhiên là nguyên liệu quan trọng được sử dụng trong ngành hóa dầu giúp tạo nên một số sản phẩm như chất dẻo, bột giặt, dược phẩm,...

3.3) Sử dụng khí tự nhiên trong giao thông vận tải

• CNG thân thiện với môi trường hơn các nhiên liệu hóa thạch khác và có chi phí thấp, có thể thay thế cho các loại nhiên liệu khác gây hại cho môi trường hơn đang được sử dụng trong giao thông vận tải.

• Khí tự nhiên hóa lỏng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện nặng như xe tải địa hình và thậm chí cả tàu hỏa.

4. Ảnh hưởng của khí thiên nhiên tới môi trường

Khí thiên nhiên được biết đến là một loại nhiên liệu hóa thạch thải ra ít khí thải hơn (CO2 và một số khí khác) so với các nhiên liệu hóa thạch khác như than đá và dầu mỏ. Điều này dễ gây nhầm lẫn rằng khí thiên nhiên là một nhiên liệu “xanh”. 

Trên thực tế, khí thiên nhiên vẫn thải ra một lượng lớn carbon vào khí quyển dưới dạng cả CO2 và metan. Những khí này là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính đang diễn ra phức tạp gần đây.

4.1) Khí thải khi sử dụng gây ảnh hưởng tới môi trường không khí

• CO2 được giải phóng trong quá trình đốt cháy trở thành nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính.

• Quá trình đốt cháy khí tự nhiên tạo ra oxit nitơ (NOx), là tiền thân của khói bụi và một lượng nhỏ lưu huỳnh, thủy ngân và các hạt dạng hạt. Những chất này gây ra ô nhiễm không khí và ảnh hưởng tới sức khỏe con người.

4.2) Rò rỉ khí thiên nhiên

• Khí metan bị rò rỉ với số lượng lớn trong quá trình khai thác và vận chuyển khí tự nhiên. Metan là một loại khí nhà kính mạnh hơn CO2 khoảng 87 lần trong khoảng thời gian 20 năm.

• Các nghiên cứu cho thấy lượng khí thải mêtan toàn cầu đã tăng vọt kể từ năm 2002. Điều này chủ yếu là do sự bùng nổ trong khai thác khí đốt tự nhiên ở Hoa Kỳ. Khí mêtan bị rò rỉ có thể hủy bỏ mọi nỗ lực giảm thiểu khí CO2 bằng cách sử dụng khí tự nhiên thay thế các nhiên liệu khác.

Ngoài ra, việc xây dựng các giếng khoan và thực hiện khai thác khí tự nhiên còn làm xáo trộn hệ sinh thái, ô nhiễm nguồn nước xung quanh và có nguy cơ cao bị rò rỉ các hóa chất độc hại được sử dụng trong khai thác ra môi trường.

Như vậy, ngoài rất nhiều ưu điểm và ứng dụng thì khí thiên nhiên còn gây ra những ảnh hưởng xấu tới môi trường. Đây không phải là nguồn nhiên liệu “xanh” mà nhiều người vẫn lầm tưởng. Việc khai thác và sử dụng khí thiên nhiên cần nhiều nghiên cứu và hoàn thiện để hạn hạn chế tối đa ảnh hưởng tới môi trường.

5. Cách khai thác khí thiên nhiên như thế nào? 

Một số bước cơ bản đang được áp dụng để khai thác khí thiên nhiên trên thế giới như sau:

• Bước 1: Thực hiện thăm dò những nơi có những điều kiện kiện cần thiết để tạo nên các mỏ dầu/ mỏ khí tự nhiên và xác định vị trí mỏ.

• Bước 2: Chuẩn bị giàn khoan, cơ sở hạ tầng, đường ra- vào

• Bước 3: Khoan tiếp cận mỏ:

Có 2 cách khoan đang được dùng là khoan dọc và khoan ngang.

• Bước 4: Đặt và thử nghiệm ống khoan: 

Khi đạt được khoảng cách mục tiêu, ống khoan được tháo ra và ống thép được đẩy xuống đáy. “Vỏ giếng” này được gắn cố định tại chỗ. Các thử nghiệm nghiêm ngặt được thực hiện để đảm bảo đường ống không thấm nước trước khi tiến hành sản xuất khí tự nhiên hoặc dầu.

• Bước 5: Mở giếng

• Bước 6: Thu dầu và khí tự nhiên

Chất lỏng fracking được bơm ở áp suất cao qua các lỗ đục để tạo ra những vết nứt mỏng như tờ giấy trong đá phiến, giải phóng dầu và khí tự nhiên bị mắc kẹt bên trong.

Việc khai thác khí tự nhiên đã được nghiên cứu và cải tiến nhiều bước để hạn chế tối đa tác động tới môi trường. Tuy nhiên quá trình này vẫn cần nhiều nỗ lực hơn trong việc hạn chế rò rỉ khí metan như đã nói ở trên.

Việt Nam cũng đang phát triển việc khai thác khí thiên nhiên với nhiều cụm lưu vực quan trọng. Tính đến năm 2021, trữ lượng khí thiên nhiên ước tính của Việt Nam là khoảng 150 tỷ m3, với sản lượng khai thác hàng năm đạt khoảng 10 tỷ m3. 

Các cụm lưu vực lấy khí thiên nhiên quan trọng bao gồm cụm lưu vực vùng vịnh Bắc Bộ, miền Trung và vùng biển phía Nam. Tiêu biểu là dự án Cá Voi Xanh ở khu vực miền Trung có ước tính trữ lượng rất lớn khoảng vài chục tỷ m3.

6. Kết luận

Khí thiên nhiên là một nhiên liệu hết sức quan trọng và có nhiều ứng dụng trên thế giới. Bài viết trên đã giải đáp cơ bản những vấn đề chính xoay quanh khí thiên nhiên và thành phần của khí thiên nhiên. Hi vọng qua bài viết, các bạn đã có thêm những kiến thức hữu ích và có thể ứng dụng trong cuộc sống.