BĂNG CHÁY( Khí Hydrate) - NGUỒN NĂNG LƯỢNG CỦA TƯƠNG LAI
Băng cháy là một thứ ở dạng rắn, hình thành từ khí thiên nhiên và nước, ở dưới điều kiện áp suất cao (trên 30 atm) và nhiệt độ thấp (dưới 0 độ C), có tên khoa học là Natural hydrate, hoặc Gas Hydrate. Khi hàm lượng methane vượt quá 75% thành phần của Gas Hydrate thì nó thường được gọi là methane hydrate. Chỉ cần nâng nhiệt độ hoặc giảm áp lực là băng cháy sẽ phân giải: 1m3 chất này khi phân giải cho ra 164 m3 khí methane và 0,8 m3 nước, đủ thấy năng lượng mà...
BĂNG CHÁY (KHÍ HYDRATE)
NGUỒN NĂNG LƯỢNG CỦA TƯƠNG LAI
CHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU,
ĐIỀU TRA CƠ BẢN VỀ TIỀM NĂNG KHÍ
HYDRAT Ở CÁC VÙNG BIỂN VÀ THỀM LỤC
ĐỊA VIỆT NAM
Tröông Quoác Laâm
GÑ TTTTCT Tö Töôûng Tænh
BL
THÁNG 10 - 2007
BĂNG CHÁY NGUỒN NĂNG
LƯỢNG CỦA TƯƠNG LAI
BĂNG CHÁY LÀ GÌ?
• Băng cháy (tiếng Anh: Clathrate
hydrates, gas clathrates, gas hydrates,
methane hydrate, clathrates, hydrates...)
là hỗn hợp rắn giống băng của khí
hydro carbon (chủ yếu là methane)
và nước, hình thành và tồn tại trong
điều kiện áp suất cao, nhiệt độ
thấp. Khi hàm lượng methane vượt
quá 75% thành phần của Gas
Hydrate thì nó thường được gọi là
methane hydrate
• Trong tự nhiên, băng cháy (loại
hydrat methane) có tỷ trọng 913kg/
m , khi bị phá huỷ sẽ giải phóng
3
164m khí methane và 0.87m
Cấu tạo của băng cháy
• Băng cháy không phải là hợp
chất hoá học. Sự thành tạo và
phá huỷ băng cháy là sự chuyển
pha bậc 1
• Trong tự nhiên, băng cháy có thể trong suốt hay mờ
đục, dạng tinh thể màu trắng, xám hoặc vàng, trong đó
các phân tử khí chiếm giữ những cái “lồng” được tạo
nên bởi các phân tử nước.
• Những cái lồng này không bền vững khi rỗng, có thể
đổ sập tạo thành cấu trúc tinh thể băng thông thường,
nhưng chúng sẽ trở nên ổn định khi chứa các phân tử
khí có kích thước thích hợp.
Cấu tạo của băng cháy
• Thường gặp 2 dạng cấu trúc tinh thể
lập phương (loại I và loại II); hiếm
gặp hơn là loại cấu trúc lục phương
(loại H).
• Ô cơ sở loại I gồm 46 phân tử nước,
loại II gồm 136 phân tử nước và loại
H có 34 phân tử nước.
• Loại I tạo ra hình 12 hoặc 24 mặt ngũ giác, thích hợp để
chứa khí methane, ethane (đường kính pt 5.2Ǻ).
• Loại II tạo ra hình 16 hoặc 36 mặt ngũ giác, thích hợp
để chứa propane, isobutane (kích thước pt 5.96.9Ǻ).
• Loại H chỉ mới tìm thấy ở Vịnh Mexico, thích hợp với các
phân tử khí lớn như butane.
Sự thành tạo của băng cháy
Điểm thành tạo băng cháy (hydrate) của một số loại khí tự nhiên. (Tại
nhiệt độ nhỏ hơn điểm thành tạo (bên trái) và áp suất lớn hơn điểm
thành tạo (phía trên) thì băng cháy sẽ được thành tạo)
Băng cháy hình thành và tồn tại ở
đâu?
• Trong tự nhiên, băng
cháy tập trung ở khu vực
băng vĩnh cửu và trầm
tích biển sâu.
• Ở khu vực băng vĩnh cửu
(Bắc cực) có thể chứa
hàng nghìn tỷ m khí
3
methane.
• Vùng đáy biển sâu, ở độ
sâu 500m, áp suất •Nơi băng cháy tồn tại ổn định gọi
khoảng 50atm, nhiệt độ là đới ổn định khí hydrat (gas
45 C, là điều kiện lý hydrate stability zone GHSZ) hay
tầng chứa. Băng cháy có thể tồn tại
o trong hoặc dưới lớp GHSZ, tuỳ
tưởng hình thành băng thuộc điều kiện vật lý môi trường.
cháy.
Băng cháy hình thành và tồn tại ở đâu?
Sơ đồ phân bố những điểm băng cháy trên thế giới
(theo USGS)
TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN BĂNG CHÁY
Dự báo trữ lượng băng cháy trên toàn thế giới là khoảng 400GtC ở vùng
Bắc cực (MacDonald, 1990, không có số liệu vùng Nam cực), và
khoảng 10.00011.000GtC ở các đại dương (MacDonald, 1990;
Kvenvolden, 1998), gấp hai lần trữ lượng các nhiên liệu hóa thạch đã
biết (than, dầu khí).
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY
TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC
• Các quốc gia, vùng lãnh thổ trong khu vực như Trung Quốc, Đài
Loan... cũng đã và đang đầu tư mạnh mẽ trong việc nghiên cứu băng
cháy.
• Đã có nhiều hội nghị quốc tế về băng cháy, trong đó có qui mô lớn và
toàn diện nhất là Hội nghị quốc tế về Băng cháy (International
Conference on Gas HydrateICGH) được tổ chức 3 năm một lần, bắt
đầu từ năm 1993 (New York, Hoa Kỳ), 1996 (Toulouse, Pháp), 1999
(Salt Lake City, Hoa Kỳ), 2002 (Yokohama, Nhật Bản), 2005
(Trondheim, Na Uy). Hội nghị ICGH tiếp theo sẽ được tổ chức ở
Vancouver, Canada vào 610 tháng 7 năm 2008.
• Băng cháy hiện đang được nhiều quốc gia đầu tư nghiên cứu, trong
đó dẫn đầu là các quốc gia như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Na Uy, Canada,
Hàn Quốc...;
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY TRÊN
THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC
Nhật Bản
• Năm 1974: đo vẽ, lập bản đồ địa
chất các vùng biển của Nhật Bản
bằng đo địa chấn BSR, đo vẽ địa
hoá mẫu nước lỗ rỗng trầm tích
đáy biển, đo nồng độ khí
methane/ethane bằng đầu dò
METS.
• Năm 1988: Sở Địa chất Nhật Bản
hợp tác với Sở Địa chất Mỹ
nghiên cứu và tổng hợp thành
công băng cháy trong phòng thí
nghiệm.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY TRÊN
THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC
Nhật Bản
• Nhật Bản đã xác định được nhiều vùng biển ở độ sâu từ 1.000
2.000 m nước có triển vọng methane hydrate, trong đó 12 vùng được
coi là rất có triển vọng với tài nguyên ước tính đến 74 nghìn tỷ m3 khí
methane (hơn 460 lần tổng lượng khí thiên nhiên tiêu thụ hàng năm
hiện nay của Nhật).
• Tháng giêng năm 2000 Nhật đã khoan ở vùng biển Nan Kai và khoan
bổ sung năm 2003 khẳng định sự có mặt các lớp methane hydrate
trong trầm tích cát đáy biển.
• Tháng 2 năm 2007, Nhật Bản thông báo đã bắt gặp lớp methane
hydrate nằm ở độ sâu không lớn trong trầm tích đáy biển vùng
Nigata, bắc Joetsu gần 30 km.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY TRÊN
THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC
Hàn Quốc
• Từ 2000 2004, Hàn Quốc đã đo vẽ địa vật lý khu vực với 14.000
km tuyến trên các bể trầm tích ở các vùng biển sâu được dự báo
là có triển vọng.
• Đến nay, đã có đủ những tài liệu về kiến tạo, cấu trúc, trầm tích,
thành phần băng cháy để lựa chọn là nơi tập trung làm rõ giá trị
kinh tế các mỏ băng cháy trong bể trầm tích Ulleung ở biển Đông
Hàn Quốc (còn có tên là biển Nhật Bản).
• Hàn Quốc cũng đã có chương trình phát triển băng cháy với 3
pha, trong 10 năm (2005 2014) do Bộ Công thương và Năng
lượng chủ trì với sự tham gia của Tập đoàn Khí, Tập đoàn Dầu
mỏ, Viện Khoa học Trái đất và Khoáng sản:
– Pha 1: (2005 2007) hoàn thiện phương pháp, công nghệ điều tra; đo
địa vật lý (địa chấn chi tiết 2D, 3D), khoan thử;
– Pha 2: (2008 2011) đo ĐVL như pha 1 và các phương pháp hỗ trợ,
định vị lỗ khoan, nghiên cứu công nghệ sản xuất băng cháy;
– Pha 3: (2012 2014) sản xuất thử nghiệm, định hình công nghệ sản
xuất bền vững.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY TRÊN
THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC
Trung Quốc
• Bên cạnh việc phối hợp với Nhật, Hàn Quốc nghiên cứu,
điều tra băng cháy ở các vùng biển sâu phía đông bắc, từ
năm 2000 Trung Quốc đã điều tra băng cháy ở vùng sườn
phía Bắc biển Nam Trung Hoa (tương đương thuật ngữ biển
Đông của Việt Nam).
• Từ năm 2001 Cục Địa chất biển Quảng Châu (GMGS) đã
liên tục điều tra địa chất, địa vật lý, địa hoá ở vùng này để
tìm kiếm băng cháy. Các phương pháp cơ bản là đo địa
chấn phân giải cao, đo sâu hồi âm, địa hoá (đo khí methane
đáy biển và lấy mẫu nước lỗ rỗng trầm tích biển), lấy mẫu
bằng thiết bị “cua TV" (một loại robot dạng con cua được
điều khiển từ xa).
• Các kết quả đo đạc và phân tích mẫu xác định được một số
dị thường địa hoá có thể liên quan đến sự thành tạo và phân
ly băng cháy như dị thường bọt khí bề mặt trầm tích, đồng vị
cacbon của methane, dị thường hàm lượng Br, Cl, SO42,
đồng vị O18, tỷ số Sr87/Sr86 của nước lỗ rỗng.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY TRÊN
THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC
Trung Quốc
• Trong khu vực
biển Đông (South
China Sea), Trung
Quốc đã phát hiện
1 điểm băng cháy
và đã khoan lấy
mẫu thành công ở
khu vực phía bắc
biển Đông, gần
đảo Dongsha.
• Hiện nay, theo thông báo của Ủy ban Cải
cách và Phát triển quốc gia, Trung quốc
đã có kế hoạch đầu tư 800 triệu nhân dân
tệ (100 triệu USD) để thăm dò băng cháy
trong thời gian 10 năm tới
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY TRÊN
THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC
Các nước khác đã tiến
hành các nghiên cứu về
băng cháy
Hoa kỳ, Liên bang Nga, Ấn
độ, Australia, Indonesia,
Ireland, Mexico, Norway,
New Zealand, South Africa,
Chi lê, Brazil, Hàn Quốc,
Đài Loan, Turkey, Ukraine,
Tây phi (Công-Gô)
NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY Ở VIỆT NAM
•Trên lãnh hải Việt Nam, vùng biển
Đông đã chứng tỏ là khu vực tiềm năng
dầu khí lớn. Hơn nữa, biển Đông là một
vùng biển nước sâu rộng lớn, có những
tiền đề thuận lợi cho việc thành tạo và
tích tụ băng cháy.
•Theo đánh giá của Sở Địa
chất Hoa Kỳ, tiềm năng băng
cháy của Việt Nam nằm trong
nhóm có tiềm năng trung bình
của châu Á, theo thứ tự giảm
dần gồm có: Philipin,
SriLanka, Malaysia, Việt
Nam, Biển Nam Trung Hoa,
Nhật Bản, Trung Quốc và
Pakistan.
NGHIÊN CỨU BĂNG CHÁY Ở VIỆT NAM
•Ngày 22 tháng 8 năm 2007, Bộ Tài nguyên và Môi
trường đã tổ chức hội nghị về “Chương trình điều tra,
nghiên cứu tổng hợp tiềm năng băng cháy trên các
vùng biển và thềm lục địa Việt Nam”. Hội nghị đã
thống nhất sử dụng thuật ngữ “khí hydrat” thay thế cho
thuật ngữ “băng cháy.
•Chương trình có mục tiêu, nhiệm vụ cụ thể sau:
– Làm rõ tiềm năng khí hydrat trên các vùng biển Việt Nam
để đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai, góp phần
bảo vệ quyền chủ quyền quốc gia trên các vùng biển, bảo
đảm quốc phòng, an ninh và bảo vệ môi trường biển Việt
Nam;
– Xây dựng hệ thống văn bản quy phạm pháp luật về điều
tra, đánh giá, thăm dò, khai thác, chế biến và vận chuyển
khí hydrat.
CHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU, ĐIỀU TRA CƠ BẢN VỀ
TIỀM NĂNG KHÍ HYDRAT Ở CÁC VÙNG BIỂN VÀ THỀM
LỤC ĐỊA VIỆT NAM
MỞ ĐẦU
PHẦN I
CÁC CĂN CỨ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH
PHẦN II
CÁC QUAN ĐIỂM, MỤC TIÊU NHIỆM VỤ VỀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC,
ĐIỀU TRA CƠ BẢN ĐÁNH GIA TIỀM NĂNG, THĂM DÒ VÀ QUẢN LÝ NHÀ
NƯỚC VỀ KHÍ HYDRAT Ở CÁC VÙNG BIỂN VÀ THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM
PHẦN III
TỔ CHỨC, CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH VÀ DỰ KIẾN
KINH PHÍ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU, ĐIỀU TRA CƠ
BẢN VỀ TIỀM NĂNG KHÍ HYDRAT Ở CÁC
VÙNG BIỂN VÀ THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM
Mục tiêu của Chương trình
Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu, điều tra về tiềm năng khí hydrat khí hydrat trên các vùng biển
Việt Nam để xác lập các luận cứ khoa học nhằm: định hướng cho công tác thăm
dò đánh giá trữ lượng; quy hoạch tổng thể phát triển công nghiệp năng lượng nói
chung và ngành dầu khí nói riêng; đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai;
xây dựng hệ thống văn bản quy phạm pháp luật quản lý nhà nước về tài nguyên
khí hydrat và góp phần bảo vệ quyền chủ quyền quốc gia trên các vùng biển,
bảo đảm quốc phòng, an ninh và bảo vệ môi trường biển Việt Nam.
Xây dựng hệ thống trang thiết bị kỹ thuật để phục vụ công tác nghiên cứu,
điều tra cơ bản về tiềm năng khí hydrat cũng như, thăm dò, khai thác, chế biến
(thu hồi) và vận chuyển khí hydrat đạt trình độ tiên tiến trong khu vực; đào tạo
được đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuât có trình độ cao trong lĩnh vực này.
