Khí đốt tự nhiên là một trong những nguồn năng lượng thiết yếu trong thời đại hiện nay, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất điện, công nghiệp và dân dụng. Với nhu cầu ngày càng gia tăng và xu hướng chuyển đổi sang năng lượng sạch, câu hỏi “Khí đốt tự nhiên được khai thác từ đâu?” trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ về nguồn gốc, quy trình hình thành, khai thác và chế biến khí đốt tự nhiên.
Khí Đốt Tự Nhiên Được Khai Thác Từ Đâu – Nguồn Gốc Và Sự Hình Thành
Khí đốt tự nhiên là sản phẩm của một quá trình địa chất lâu dài, diễn ra âm thầm sâu dưới lòng đất. Sự hình thành khí đốt không phải là điều ngẫu nhiên, mà là kết quả của sự tích tụ, biến đổi và dịch chuyển của vật chất hữu cơ trong điều kiện đặc biệt. Dưới đây là ba giai đoạn chính trong quá trình hình thành khí đốt tự nhiên:
Giai đoạn tích tụ vật chất hữu cơ
Mọi thứ bắt đầu từ các đại dương nguyên thủy, nơi sinh vật phù du, vi khuẩn, tảo biển và các loài sinh vật nhỏ sống, phát triển rồi chết đi. Khi những sinh vật này chết, xác của chúng chìm xuống đáy biển, hình thành lớp trầm tích hữu cơ. Trải qua thời gian, các lớp trầm tích mới như bùn, cát, đá tiếp tục chồng lên, chôn vùi hoàn toàn phần vật chất hữu cơ này.
Điều đặc biệt ở đây là môi trường đáy biển lúc bấy giờ có nồng độ oxy thấp, là điều kiện lý tưởng để ngăn chặn quá trình phân hủy hoàn toàn xác sinh vật, từ đó giúp giữ lại các hợp chất giàu carbon và hydro, là nguyên liệu thô để hình thành khí đốt sau này.
Giai đoạn biến đổi hóa học
Dưới tác động của áp suất gia tăng từ các lớp trầm tích chồng chất và nhiệt độ tăng cao ở độ sâu hàng ngàn mét dưới lòng đất (từ 60 đến trên 150°C), các hợp chất hữu cơ trong xác sinh vật bắt đầu trải qua phản ứng nhiệt phân – tức là bị phân hủy thành các hợp chất nhỏ hơn.
Tùy vào mức nhiệt độ và độ sâu, vật chất hữu cơ sẽ chuyển hóa thành ba dạng chính:
- Ở điều kiện nhiệt độ thấp hơn (~60–100°C): hình thành dầu mỏ.
- Ở điều kiện cao hơn (trên 100–150°C): hình thành khí đốt tự nhiên, chủ yếu là methane (CH₄).
- Trong một số điều kiện khác, có thể hình thành than đá.
Quá trình này được gọi là diagenesis và catagenesis – giai đoạn “nấu chín” vật chất hữu cơ trong lòng đất để chuyển hóa chúng thành nhiên liệu hóa thạch.
Giai đoạn di chuyển và tích tụ
Khi khí tự nhiên được hình thành, nó bắt đầu dịch chuyển lên trên do nhẹ hơn nước và dầu. Khí này sẽ xuyên qua các tầng đá có độ rỗng cao như đá cát (sandstone) hoặc đá vôi (limestone), đi qua các khe nứt, lỗ hổng trong lòng đất.
Tuy nhiên, nếu gặp các lớp đá không thấm (cap rock), thường là đá phiến sét hoặc đá sét, khí sẽ không thể tiếp tục đi lên mà sẽ bị “mắc kẹt” bên dưới, tạo thành các túi tích tụ khí đốt, hay còn gọi là bẫy địa chất (geological traps). Đây chính là nơi các công ty năng lượng thăm dò để khoan khai thác khí đốt tự nhiên ngày nay.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Hình Thành Khí Đốt Tự Nhiên
Sự hình thành khí đốt tự nhiên không chỉ phụ thuộc vào thời gian mà còn bị chi phối bởi nhiều yếu tố địa chất và sinh học:
- Nhiệt độ và áp suất: Là yếu tố quan trọng nhất trong việc chuyển hóa vật chất hữu cơ thành khí đốt. Nhiệt độ cao giúp phân hủy sâu, còn áp suất cao tạo điều kiện lý tưởng để giữ lại khí và tránh rò rỉ.
- Thời gian: Quá trình hình thành khí đốt mất hàng triệu đến hàng trăm triệu năm. Vật chất hữu cơ càng được “nấu” lâu trong điều kiện lý tưởng, thì lượng khí sinh ra càng nhiều và ổn định.
- Loại vật chất hữu cơ: Vật chất hữu cơ giàu lipid, protein từ tảo và sinh vật phù du tạo ra lượng khí methane cao hơn. Ngược lại, xác thực vật hoặc gỗ sẽ tạo ra nhiều than hơn là khí.
Chế Biến Và Vận Chuyển Khí Tự Nhiên
Quy trình chế biến và vận chuyển khí thiên nhiên
- Khai thác: Khí thiên nhiên được khai thác từ các mỏ dầu khí, sau đó được đưa đến các nhà máy xử lý.
- Xử lý:
- Loại bỏ tạp chất: Khí thiên nhiên thô thường chứa các tạp chất như nước, hydro sunfua (H2S), carbon dioxide (CO2), và các hydrocacbon nặng. Các nhà máy xử lý sẽ loại bỏ những thành phần này để đạt được chất lượng khí tiêu chuẩn.
- Tách các thành phần: Các hydrocacbon khác (như ethane, propane, butane) và các chất lỏng khác cũng có thể được tách ra để sử dụng riêng.
- Vận chuyển:
- Đường ống: Phần lớn khí thiên nhiên được vận chuyển bằng hệ thống đường ống dẫn khí, bao gồm đường ống thu gom, đường ống nội bang/liên bang, và đường ống phân phối.
- Hóa lỏng (LNG): Đối với vận chuyển đường biển hoặc đến các khu vực xa xôi, khí thiên nhiên có thể được hóa lỏng thành LNG (khí thiên nhiên hóa lỏng) để giảm thể tích và dễ dàng vận chuyển hơn.
- Phân phối: Khí thiên nhiên sau khi được xử lý và vận chuyển đến các khu vực tiêu thụ, sẽ được phân phối đến các hộ gia đình, nhà máy công nghiệp, hoặc các trạm nạp nhiên liệu.
Các công nghệ chính
- Hệ thống đường ống: Hệ thống đường ống dẫn khí là phương tiện chính để vận chuyển khí trên đất liền, bao gồm các trạm nén để duy trì áp suất cần thiết.
- Hóa lỏng khí tự nhiên (LNG): Quá trình hóa lỏng khí thiên nhiên ở nhiệt độ thấp (-162°C) giúp giảm đáng kể thể tích, thuận tiện cho việc vận chuyển đường dài và lưu trữ.
- Các công nghệ tách: Hấp thụ và hút bám là hai phương pháp phổ biến để loại bỏ các tạp chất như H2S và CO2.
Công Nghệ Hiện Đại Trong Khai Thác Và Chế Biến
Khai thác tiên tiến:
- Khoan định hướng và thủy lực (fracking): Tăng khả năng tiếp cận các mỏ khó.
- Tự động hóa giàn khoan: Giảm thiểu rủi ro và nhân lực.
- Robot & cảm biến giám sát: Tối ưu hiệu suất và an toàn.
Chế biến hiện đại:
- Công nghệ lọc cao cấp: Tối ưu hiệu quả xử lý khí.
- Hóa lỏng LNG mô-đun: Giảm chi phí đầu tư.
- Tái chế khí thải CO₂: Biến chất thải thành nguyên liệu đầu vào cho công nghiệp khác.
Khí đốt tự nhiên là nguồn năng lượng sạch và hiệu quả, đang dần thay thế các nhiên liệu hóa thạch truyền thống như than đá và dầu mỏ. Được hình thành qua hàng triệu năm, việc khai thác và chế biến khí đòi hỏi công nghệ tiên tiến cùng quy trình nghiêm ngặt. Trong xu hướng chuyển đổi năng lượng toàn cầu, việc lựa chọn khí tự nhiên không chỉ giúp giảm phát thải mà còn mang lại hiệu quả kinh tế bền vững cho doanh nghiệp. Liên hệ ngay với MetaGas để được tư vấn các giải pháp chuyển đổi sang khí đốt tự nhiên và LNG, giúp tối ưu chi phí, giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao hiệu suất vận hành.
