Hiện nay, thế giới đang có xu hướng chuyển sang các nguồn năng lượng sạch và bền vững hơn. Vì vậy khí thiên nhiên (natural gas) trở thành một giải pháp quan trọng nhờ có tính linh hoạt, hiệu suất cao và mức phát thải thấp hơn so với các nhiên liệu hóa thạch truyền thống. Hãy cùng Metagas tìm hiểu tất tần tật những kiến thức về khí thiên nhiên.
Khí thiên nhiên là gì? Khái niệm và nguồn gốc
Khí thiên nhiên hay khí tự nhiên, là một loại nguyên liệu hóa thạch, một hỗn hợp khí cháy được với thành phần chủ yếu là khí methane và các loại hydrocarbon khác.
Khí thiên nhiên được hình thành từ sự phân hủy hữu cơ của động, thực vật tích tụ dưới lòng đất hàng triệu năm, dưới tác động của nhiệt độ cao và áp suất lớn. Quá trình này tương tự như sự hình thành của dầu mỏ, nên khí thiên nhiên thường được tìm thấy ở các tầng địa chất sâu hoặc đồng thời với mỏ dầu.
Đặc điểm của khí thiên nhiên
Các thành phần của khí thiên nhiên
- Methane (CH₄): thành phần chiếm phần lớn thể tích, khoảng 70-90%
- Ethane, propane, butane: Các hydrocarbon nặng hơn. Khí ethane chiếm khoảng 5-15%, propane và butane có tỉ lệ ít hơn nhưng là chất quan trọng trong sản xuất khí LPG (khí dầu mỏ hóa lỏng)
- Khí không cháy: CO₂, nitơ (N₂), hydro sunfua (H₂S) có tỉ lệ rất nhỏ và cần loại bỏ trong quá trình tinh chế khí tự nhiên.
Tính chất vật lý và hóa học
- Không màu, không mùi.
- Tỷ trọng nhẹ hơn không khí, giúp khí thoát lên cao nếu rò rỉ.
- Nhiệt độ hóa lỏng rất thấp và không dẫn điện.
- Dễ cháy, khi phản ứng oxy tạo ra nhiệt, nước và carbon dioxide.
- Nhiệt trị cao, đốt cháy sinh nhiều năng lượng hơn dầu hay than.
Phân loại khí thiên nhiên
Phân loại theo thành phần
- Khí khô: Chủ yếu là methane, ít tạp chất, được dùng làm nhiên liệu.
- Khí ướt: Chứa nhiều ethane. Ngoài ra còn có butane, propane, cần tách chiết để sử dụng riêng.
- Khí chua: Chứa nhiều hydro sunfua (H₂S), CO₂. Có mùi trứng thối, là khí độc.
- Khí ngọt: có hàm lượng hydro sunfua (H₂S) thấp, ít độc tố.
Phân loại theo trạng thái
- CNG (Compressed Natural Gas): Khí nén ở áp suất cao để tăng mật độ năng lượng, phù hợp để dùng cho giao thông.
- LNG (Liquefied Natural Gas): Khí được hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp để dễ vận chuyển, có trữ lượng cao.
Khai thác và xử lý khí thiên nhiên
Các mỏ khí thiên nhiên lớn tại Việt Nam
- Miền Nam: Khu vực phía Nam sở hữu nhiều mỏ khí lớn và có sản lượng khai thác cao, tiêu biểu như Bạch Hổ, Đại Hùng, Rồng, Rạng Đông, Hồng Ngọc và PM3. Những mỏ này đóng vai trò chủ lực trong việc cung cấp khí thiên nhiên cho các nhà máy nhiệt điện, khu công nghiệp và dân sinh tại đồng bằng sông Cửu Long và vùng Đông Nam Bộ.
- Miền Trung: Tại miền Trung, mỏ Cá Voi Xanh là mỏ khí tự nhiên có quy mô lớn nhất, với trữ lượng ước tính hàng trăm tỷ mét khối. Đây là dự án có tầm quan trọng chiến lược, được kỳ vọng sẽ cung cấp lượng khí đáng kể cho sản xuất điện và công nghiệp hóa dầu, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.
- Cụm mỏ Lan Tây – Lan Đỏ: Nằm trong lô 06.1, đây là dự án khai thác khí đầu tiên tại Việt Nam có sự tham gia của vốn đầu tư nước ngoài. Khí từ cụm mỏ này chủ yếu được cung cấp cho các nhà máy điện và sản xuất phân đạm, góp phần ổn định nguồn cung năng lượng cho khu vực phía Nam.
- Cụm mỏ Lô B – Ô Môn: Đây là một trong những dự án phát triển mỏ khí trọng điểm quốc gia, bao gồm nhiều mỏ nhỏ đang được triển khai đồng bộ. Dự án Lô B – Ô Môn sẽ bổ sung nguồn khí ổn định cho các trung tâm điện lực tại miền Tây Nam Bộ, đáp ứng nhu cầu năng lượng trong dài hạn.
- Mỏ Tiền Hải (Thái Bình): Là mỏ khí tự nhiên đầu tiên được phát hiện và khai thác tại Việt Nam. Dù hiện tại trữ lượng và sản lượng không còn dồi dào, mỏ Tiền Hải vẫn có ý nghĩa lịch sử đặc biệt, đánh dấu bước khởi đầu cho ngành công nghiệp khí Việt Nam.
Quy trình khai thác khí tự nhiên từ lòng đất
- Thăm dò và xác định mỏ khí
Quá trình bắt đầu bằng việc khảo sát địa chất và địa vật lý để xác định các khu vực có khả năng chứa khí thiên nhiên. Các nhà địa chất sử dụng công nghệ như sóng địa chấn, phân tích cấu trúc địa tầng để khoanh vùng tiềm năng, trước khi tiến hành khoan thăm dò xác nhận sự hiện diện và trữ lượng khí.
- Khoan và khai thác
Khi đã xác định được mỏ khí, các giếng khoan được thi công để tiếp cận tầng đá chứa khí nằm sâu trong lòng đất. Tùy vào áp suất tự nhiên của mỏ, khí có thể tự trào lên mặt đất hoặc cần đến hệ thống bơm chuyên dụng để đưa khí lên. Trong nhiều trường hợp, mỏ được trang bị thêm các thiết bị hỗ trợ để duy trì áp suất và tối ưu sản lượng khai thác.
- Xử lý khí sau khai thác
Khí thiên nhiên thô thường chứa nhiều tạp chất như hơi nước, CO₂, H₂S và các hydrocarbon nặng. Trước khi được đưa vào sử dụng, khí phải trải qua quá trình xử lý tại nhà máy chuyên biệt nhằm tách loại tạp chất, đảm bảo chất lượng khí đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn.
- Vận chuyển khí
Sau khi xử lý, khí thiên nhiên được đưa đến nơi tiêu thụ thông qua nhiều phương thức như:
- Đường ống dẫn khí áp suất cao (phổ biến nhất tại Việt Nam)
- Tàu chuyên dụng vận chuyển khí hóa lỏng (LNG) đối với thị trường xuất khẩu hoặc các vùng không có hệ thống ống dẫn
- Xe bồn chứa khí nén (CNG) cho các ứng dụng nội địa hoặc khu vực xa
Ứng dụng của khí thiên nhiên
Làm nhiên liệu
- Gia dụng: Khí thiên nhiên được sử dụng phổ biến trong sinh hoạt hàng ngày như nấu ăn, sưởi ấm và cung cấp nước nóng tại các hộ gia đình, chung cư, khách sạn và khu bếp công nghiệp.
- Công nghiệp: Được dùng làm nhiên liệu đốt lò hơi, lò nung trong các ngành như xi măng, gạch ngói, gốm sứ, luyện kim, thủy tinh và nhiều lĩnh vực sản xuất khác, giúp tối ưu hiệu suất và giảm phát thải ô nhiễm.
- Nhiệt điện: Là nguồn nhiên liệu chính trong các nhà máy điện khí, nơi khí thiên nhiên được đốt để quay tua-bin phát điện, góp phần quan trọng trong hệ thống điện quốc gia.
- Giao thông vận tải: Khí thiên nhiên nén (CNG) và hóa lỏng (LNG) được sử dụng làm nhiên liệu cho xe buýt, xe tải, tàu hỏa và các phương tiện vận tải khác. Đây là giải pháp tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường.
Làm nguyên liệu đầu vào
- Hóa dầu: Khí thiên nhiên là nguyên liệu quan trọng để sản xuất các sản phẩm hóa dầu như phân bón (ammonia, urea), chất dẻo, dược phẩm, bột giặt, sơn và dung môi công nghiệp.
- Sản xuất hóa chất: Được dùng làm nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành công nghiệp hóa chất cơ bản và tinh chế, đóng vai trò trong chuỗi cung ứng toàn cầu.
- Thức ăn chăn nuôi: Trong một số quy trình công nghiệp, khí thiên nhiên được sử dụng để tổng hợp thức ăn giàu đạm (protein concentrate) phục vụ chăn nuôi gia súc, gia cầm.
Ứng dụng khác
- Sản xuất khí hydro (H₂): Thông qua quá trình reforming methane, khí thiên nhiên là nguồn nguyên liệu chính để tạo ra hydro – thành phần quan trọng trong công nghiệp lọc dầu, sản xuất phân bón và năng lượng sạch (pin nhiên liệu).
- Làm lạnh (LPG): Trong các hệ thống làm lạnh công nghiệp, một số dẫn xuất từ khí tự nhiên như propane, butane (LPG) được sử dụng như chất làm lạnh hiệu quả và an toàn.
>>> Xem thêm tại: Ứng dụng và lợi ích của khí thiên nhiên
Lợi ích của khí thiên nhiên
Ít gây ô nhiễm môi trường
So với than đá và dầu mỏ, quá trình đốt cháy khí tự nhiên tạo ra ít khí thải độc hại hơn, đặc biệt là CO₂, SO₂, NOx và bụi mịn. Việc sử dụng khí thiên nhiên giúp giảm lượng phát thải gây hiệu ứng nhà kính, góp phần cải thiện chất lượng không khí và sức khỏe cộng đồng.
Thay thế các nhiên liệu gây ô nhiễm cao
Khí thiên nhiên có thể thay thế hiệu quả các loại nhiên liệu truyền thống như than và dầu trong công nghiệp, giao thông và sinh hoạt. Điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng gây ô nhiễm, hỗ trợ quá trình chuyển dịch sang mô hình năng lượng sạch, bền vững.
Nguồn cung ổn định và sẵn có
Khí thiên nhiên là một nguồn năng lượng ổn định, dễ khai thác và phân phối, đặc biệt tại các quốc gia có trữ lượng khí lớn như Việt Nam. Với hệ thống đường ống và công nghệ nén – hóa lỏng hiện đại, khí tự nhiên có thể đáp ứng liên tục nhu cầu sử dụng trong dân dụng, công nghiệp và phát điện.
Khí thiên nhiên là một nguồn năng lượng sạch, linh hoạt hơn và hiệu quả hơn, rất phù hợp trong bối cảnh thế giới đang hướng đến năng lượng xanh và phát triển bền vững. Từ công nghiệp đến dân dụng, khí tự nhiên không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giúp giảm thiểu tác động môi trường nếu được khai thác và sử dụng đúng cách. Liên hệ với Metagas ngay hôm nay để được tư vấn các giải pháp tối ưu về năng lượng sạch.
