Tweet
Cát dầu ở Alberta (Canada)
Cát dầu (oil sands, tar sands hay bituminous sands) thường lẫn với nước và đất sét dưới dạng bùn dầu (tar), mỏ cát dầu được xem là một bể chứa dầu khô cạn tự nhiên sau nhiều thế kỷ.
Khối lượng dầu thô có thể khai thác ra được từ các mỏ cát dầu được xem là có tiềm năng rất lớn để thay thế cho các mỏ dầu hiện có đang cạn dần. Theo cơ quan WEC (Wisconsin Energy Corporation), trên khắp thế giới có khoảng 598 mỏ cát dầu phân bố ở 23 quốc gia mà những nơi có trữ lượng lớn nhất là Canada (176.8 tỷ thùng), Kazakhstan (42.009 tỷ thùng) và Nga (28.38 tỷ thùng). Các mỏ cát dầu ở Hoa Kỳ thường tập trung ở tiểu bang Utah (32 tỷ thùng). Một thùng dầu (oil barrel) có dung tích khoảng 42 gallons.
Tùy theo vị trí tự nhiên của mỏ cát dầu, người ta có thể khai thác trên bề mặt hay khoan sâu xuống lòng đất.
• Kỹ thuật khai thác bề mặt (surface mining): Khi mỏ cát dầu có độ sâu nhỏ hơn 250 ft.
- Máy xẻng (mining shovel) xúc cát dầu lên những xe tải lớn. Những xe này đưa quặng cát thô đến những máy nghiền (crusher) để đập vỡ những tảng lớn và loại bỏ đá cứng.
- Hơi nước nóng sau đó được dùng để chuyển quặng đến nhà máy. Trong khi di chuyển, dầu nặng (bitumen) được tách rời khỏi cát và đất sét.
- Sau khi được đưa đến bồn lắng (separation vessel), dầu nặng có dạng bọt (froth) nổi lên phía trên sẽ được bơm đi nơi khác và những tạp chất (tailings) khác nặng hơn lắng đọng ở bên dưới sẽ được để cho ngưng tụ một thời gian rồi thải ra ngoài.
Dầu nặng rất đặc, sẽ qua 4 giai đoạn chế biến để có được dạng dầu thô thông thường:
- Phân đoạn bằng nhiệt độ (coking): Phương pháp này dùng hơi nóng để bẻ gãy bớt các mối nối carbon của các phân tử để có được hợp chất hydrocarbon đơn giản hơn.
- Chưng cất (distillation): Tách rời hợp chất hydrocarbon thành những nhóm có tính chất riêng biệt.
- Phân đoạn bằng hóa chất (catalytic conversion): Chọn những nhóm hydrocarbon đặc trưng để tạo thành những kết nối của dầu thô thông dụng.
- Phân đoạn bằng hydrogen (hydrotreating): Sử dụng hydrogen để tách rời những độc chất như lưu huỳnh (sulfure) và nitro (nitrogen) ra khỏi dầu thô.
• Kỹ thuật khoan sâu (drilling): Khi mỏ cát dầu nằm sâu hơn 250 feet tính từ mặt đất.
Bơm dầu (pumpjack, nodding donkey hay horsehead pump)
Với các mỏ dầu thông thường, người ta khoan những giếng dầu (oil well) thông với các bể chứa sâu dưới mặt đất (petroleum reservoir), từ đó dầu thô tràn lên phía trên dưới áp suất tự nhiên. Sau một thời gian, áp suất tự nhiên giảm dần nên người ta phải dùng bơm (pumpjack) để hút dầu, bơm nước (water flooding) hay hơi nén áp suất cao (gas injection) xuống bể chứa để lấy dầu lên.
Với các mỏ dầu cát, do bùn dầu có độ nhờn cao nên lưu chuyển rất chậm vì vậy để gia tăng tốc độ khai thác người ta phải dùng kỹ thuật ‘in-situ’ là bơm hơi nước (steam), chất hòa tan (solvent) và hơi nóng (hot air) để làm lỏng bùn dầu. Số lượng nước và năng lượng sử dụng trong trường hợp này cao hơn nhiều khi so sánh với việc khai thác dầu thô ở dạng lỏng.
Lượng dầu thô sản xuất hàng năm của Hoa Kỳ đang tăng rất nhanh do:
- Số lượng giếng dầu đang được khai thác đang tăng dần.
- Sản lượng dầu từ các mỏ dầu trong đá xốp (oil shale) cũng tăng do Hoa Kỳ phát triển được kỹ thuật khai thác (hydraulic fracturing hay fracking), dùng nước áp lực cao để đẩy dầu ra khỏi đá xốp có hiệu quả hơn so với nhiều quốc gia khác cũng có những mỏ đá này.
Đá xốp chứa dầu (oil shale)
- Hợp tác với Canada để lọc dầu lấy từ cát qua đường ống dẫn từ Alberta đến Texas.
Đường ống dẫn dầu nặng Keystone dài 2700 Km nối liền mỏ dầu Alberta và nhà máy lọc Houston
Vì thế việc phụ thuộc vào các nguồn dầu từ các nước Ả Rập ngày càng giảm nhẹ. Điều này giúp cho Hoa Kỳ không cần phải quan tâm nhiều đến việc bảo vệ các giếng dầu và các tuyến đường biển vận chuyển dầu thô ở vùng này. Tránh được việc liên can đến những cuộc chiến tranh không cần thiết giúp Hoa Kỳ có thêm điều kiện để phát triển kinh tế trong những tháng ngày sắp tới.
Tuy nhiên, muốn sản xuất được một thùng dầu thô (barrel) cần có 2 tấn cát dầu và rất nhiều nước. Sau khi rút hết dầu ( khoảng 75 %), cát được trả về mỏ để lấp đầy những khoảng trống. Lượng nước đã dùng, khối khói bụi khổng lồ và mùi hôi phát ra từ các nhà máy lọc sẽ tạo nên một nguồn ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường. Đây cũng là cái giá phải trả cho những quốc gia phụ thuộc nặng nề vào việc xuất cảng dầu để sống còn.
Hùng Nguyễn tổng hợp
References:
http://www.ems.psu.edu/~pisupati/ACS...Oil_Sands.html
http://ngm.nationalgeographic.com/20...ds/kunzig-text
Comment