§aÞ häc quèc gia hµ néi ®¹i häc khoa häc tù nhiªn Khoa ĐỊA LÝ =========== BÀI BÁO CÁO Dầu mỏ Nhóm thực hiện: Phạm Thị Liên Hoàng Thị Lý Nguyễn Thị Thúy Trần Lệ Thanh Vũ Thị Hoài Vân Mục lục I. Tổng quan 1. Các khái niệm cơ bản 2. Quá trình hình thành 3. Tính chất của dầu mỏ 1 3.1 Tính chất vật lý 3.2 Tính chất hóa học 4. Ứng dụng II. Hiện trạng 1. Đặc điểm phân bố ,trữ lượng 2. Khai thác 3. Chế biến 4. Tác động đến môi trường I.Tổng quan: Ngày nay, khi xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng và khai thác tài nguyên ngày càng tăng. Bình quân đầu người trong một ngày ở giai đoạn cách mạng nông nghiệp (cách đây chừng 10 – 12 vạn năm) là 4000 – 5000 kcal.Giai đoạn bắt đầu đô thị khi nông nghiệp truyền thống khá phát triển (vào khoảng 500 năm trước Công nguyên) đã là 12000 kcal . Vào thế kỉ XV đến khoảng 1850 là 26.000 kcal. 2 Hiện nay ở các nước công nghiệp phát triển con số ấy là 200.000 kcal. Trên hình ta có thể thấy cho thấy sự gia tăng rất lớn trong tiêu thụ năng lượng trên thế giới đã diễn ra trong khoảng 200 năm qua. Việc gia tăng này chủ yếu từ tăng cường sử dụng nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, than). Trong đó, tính đến năm 1979, toàn thế giới đã tiêu thụ 64 triệu tấn dầu mỏ. Từ 2009 đến 2010 tiêu thụ dầu toàn cầu tăng 2,8 triệu thùng dầu mỗi ngày. Từ năm 2010 đến năm 2011, tiêu thụ tăng 1 triệu thùng dầu mỗi ngày. Năm 2011 là 88.9 triệu tấn/ ngày. 3 Nguồn dự trữ khổng lồ dầu mỏ và khí đốt nằm ở Trung Đông (≈ 64%). Người ta dự đoán dầu mỏ còn sử dụng khoảng 37 – 42 năm nữa. Tuy nhiên con số này chỉ mang tính tương đối. và có nhiều ý kiến khác nhau về trữ lượng dầu mỏ mà chúng ta có hiên này. Đài Tiếng nói nước Nga đưa tin, theo các nghiên cứu của Hội đồng năng lượng thế giới (WEC), trong lòng đất còn 223 tỷ tấn dầu và 209.000 tỷ mét khối khí đốt. Với mức độ tiêu thụ hiện tại, khối lượng này sẽ chỉ đủ dùng trong khoảng 50 năm nữa. Trong khi đó Theo con số công bố gần đây nhất của Hãng BP (công ty năng lượng toàn cầu cả Anh), trữ lượng xác minh của dầu trên thế giới có thể khai thác được là khoảng 234 tỉ tấn, mỗi năm cả thế giới tiêu thụ khoảng 4 tỉ tấn. Do đó, với mức tiệu thụ như hiện nay, lượng dầu này có thể sử dụng được trong khoảng 60 năm. Năm 2006, các nhà khoa học Mỹ là Colin Campbell và Jean Laharrere (số liệu được báo“Rossiyskaya Gazeta” dẫn) cho rằng nhân loại có khả năng khai thác 1 nghìn tỉ thùng dầu theo cách hiện nay. Trước đó, vào năm 2000 Hiệp hội Địa lý Mỹ đánh giá trữ lượng dầu mỏ thế giới là 3 nghìn tỉ thùng. 4 Dầu mỏ không những được coi là một những loại khoáng sản cháy mà nó còn được xếp vào loại tài nguyên không phục hồi. Trong bài báo cáo này, chúng tôi sẽ giới thiệu về dầu mỏ là một trong những loại tài nguyên không phục hồi để thấy mức độ cấp thiết, quan trọng của việc tiết kiệm và sử dụng hợp lý loại tài nguyên này. 1. Các khái niệm cơ bản: Theo Bách khoa toàn thư việt Nam: Tài nguyên năng lượng là tất cả các dạng vật chất có thể sử dụng để cung cấp nhiệt nhằm duy trì các hoạt động sống của các sinh vật trên Trái Đất và phục vụ các hoạt động sống của con người như sưởi ấm, đun nấu, sản xuất, vv… · Tài nguyên được chia làm 3 loại: · Tài nguyên không phục hồi (than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên, vv.), · Tài nguyên có thể phục hồi (gỗ củi, các loại thực vật, phân động vật phơi khô, vv.), · Tài nguyên phục hồi (năng lượng Mặt Trời, năng lượng địa nhiệt, điện năng sinh ra từ việc lợi dụng năng lượng các dòng chảy, vv…). · Dầu mỏ là chất lỏng màu đen, xám nâu, là hợp chất của nhiều loại cacbuahydro lỏng. Thành phần hóa học của dầu mỏ chủ yếu là C và H (chiếm 95 – 98%). Dầu mỏ được cấu thành từ các dãy hợp chất cacbuahydro: metan, 5 polymetylen và cacbuahydro thơm, cũng như các hợp chất nitơ và oxy. · Dầu mỏ và khí tự nhiên là hai “chị em sinh đôi” và phần nhiều bắt gặp ở lòng đất dưới đáy thềm lục địa và sườn lục địa. · Có nhiều loại dầu mỏ khác nhau do việc hình thành nên chúng được bắt đầu từ các vật thể nhỏ bé khác nhau dưới độ sâu và áp suất khác nhau trong những thời kì địa chất khác nhau. 2. Quá trình hình thành Có 2 giả thuyết chính: Thuyết vô cơ và thuyết hữu cơ. · Thuyết vô cơ (Dmitri Ivanovich Mendeleev - cuối TK 19) Dầu mỏ được phát sinh từ phản ứng hóa học giữa các hợp chất chứa carbon (muối cacbonnat, cacbua kim loại…) và nước (chứa Hidro) tại nhiệt độ và áp suất cao ở độ sâu trong lòng đất với sự có mặt của các chất xúc tác như các loại sét. Đa số các nhà khoa học không chấp nhận vì việc tổng hợp các chất vô cơ thành các chất hữu cơ về nguyên tắc có thể thực hiện được nhưng là vô cùng khó khăn. · Thuyết hữu cơ Theo thuyết này dầu khí có nguồn gốc từ xác các động thực vật được chôn sâu trong lòng đất. Trong điều kiện yếm khí với áp suất và nhiệt độ thích hợp và dưới tác dụng của các chất xúc tác vô cơ hoặc các vi sinh vật các xác sinh vật này được chuyển thành các hydrocacbon, cũng như các chất hữu cơ khác. Điều này giúp lý giải dễ dàng sự có mặt trong dầu của 1 số chất hữu cơ nói trên mà thuyết vô cơ đành phải gán cho sự “bí ẩn của thiên nhiên”. Như vậy để có những túi dầu lớn như đã phát hiện ở Arap xeut, Iran, Irac, cooet thì khối lượng xác 6 sinh vật đã bị chôn vùi hàng chục triệu năm trước đây phải hết sức khổng lồ. Chính điều này đã gây ra sự khó hiểu đối với thuyết hữu cơ. Tuy nhiên theo lý thuyết hình thành các mỏ dầu khí thì không nhất thiết dầu khí sinh ra ở đâu chỉ cư trú ở đó, chúng có thể di chuyển ra nơi khác nếu ở đó không có đủ điều kiện giữ chúng lại. Các mỏ dầu khí thường có các kiểu cấu trúc lồi dạng vòm, dạng nêm, vòm muối diapia… Cấu trúc cơ bản của mỏ dầu gồm 3 lớp: Lớp đá chứa dầu Lớp đá chắn Lớp đá sinh dầu *Lớp đá chứa dầu Trong quá khứ địa chất, khí hậu ấm áp và ẩm ướt, ở các vịnh, cửa sông, nước biển rất giàu chất dinh dưỡng và chất hữu cơ từ nước sông chảy ra khiến cho các sinh vật ở đây sinh sôi và phát triển vô cùng mạnh mẽ, đặc biệt là rong tảo và phù du. Theo tính toán, trong tầng nước bề mặt đại dương đến độ sâu khoảng 100m nước chỉ riêng tàn tích sinh vật phù du chết có thể sản sinh đến 60 tỉ tấn chất hữu cơ 1 năm. Khi các sinh vật này chết đi, xác của chúng sẽ chìm xuống đáy biển thành tầng tầng lớp lớp, sau đó bị các lớp trầm tích chôn lấp. Chuyển động của các mảng kiến tạo, sự sụt lún nhanh và vượt trội bồi lắng trầm tích => Vật chất hữu cơ bị chôn vùi nhanh. Theo thời gian, xác chúng bị vùi lấp trong điều kiện thiếu oxy + áp lực nén của các lớp trầm tích => nhiệt độ tăng và các vi sinh vật yếm khí phát huy tác dụng phân hủy, các sinh vật thôi rữa dần biến thành dầu khí dưới dạng phân tán. Các vật liệu hữu cơ ban đầu bị biến thành các hạt vi dầu cùng quá trình tạo đá chung của tầng đá mẹ trong điều kiện địa chất kiến tạo khu vực. Điều kiện hóa lý của quá trình này t 0 = 50 – 80 0 C; P=350 atm. Việc tách các hạt vi dầu ra khỏi tầng đá mẹ xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao hơn (t 0 = 250- 200 0 C; P=1700 – 2000 atm). Trong tự nhiên, dầu mỏ thường nằm trong các loại đá trầm tích: đá vôi, đá đolomit, …Dầu mỏ có trong trầm tích tất cả các tuổi từ Cambri đến Plioxen. Các mỏ dầu lớn trên thế giới thường tập trung trong trầm tích Neogen, Paleogen và Mezozoi. Oil window hay ngưỡng sinh dầu của dầu mỏ nằm trong khoảng 650 – 1500 7 C ở độ sâu 2133m- 5486 m. Các số liệu phân tích điều kiện hóa lý các tầng chứa dầu cho thấy, sự hình thành dầu khí trong đá sét xảy ra ở độ sâu 1,5 – 2,5km với nhiệt độ 80 -150 0 C. *Lớp đá chứa dầu Dầu lỏng được tích lại trong các thành tạo đá có lỗ rỗng như đá cát hoặc cát bột, chiếm 10 -30% không gian rỗng hơn 1 nửa không gian rỗng còn lại là do nước chiếm chỗ. Chất lượng của tầng chứa được quyết định bởi 2 thuộc tính quan trọng: Khả năng chứa (độ rỗng) và khả năng di chuyển của dòng dầu khí trong môi trường rỗng (độ thấm). *Lớp đá sinh dầu Các đá hạt mịn như đá sét thường đóng vai trò là đá chắn dầu, phân bố ở trên đá chứa dầu. Một cấu tạo địa chất trong lòng đất chỉ có thể là một mỏ dầu hoặc mỏ khí nếu nó đáp ứng các tiêu chí sau: - Phải là nơi sinh ra dầu khí hoặc tiếp nhận dầu khí từ nơi khác di chuyển đển - Phải có khả năng giữ được dầu khí tức là phải có cấu trúc tạo đá rỗng - Phải có tầng chắn ngăn không cho dầu khí thoát lên khí quyển. 8 Ngoài ra còn có trường hợp các mỏ chứa dầu ở tầng đá móng là loại đá theo khái niệm thông thường không có độ rỗng nào cả nhưng các hệ thống khe nứt của nó có thể chứa dầu di chuyển từ các nơi khác đến. 3.Tính chất của dầu mỏ 3.1.Tính chất vật lý Dầu mỏ là chất lỏng sánh, màu nâu đen, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước, không tan trong nước, tan tốt trong benzen, ete,cacbondisunfua,cloroform, không dẫn điện Tỉ trọng của dầu mỏ từ 0.75 – 0.97 g/cm3, trung bình là 0.8 – 0.9 g/cm3 Dầunặng:>0.9g/cm3Dầunhẹ:0.85–0.9g/cm3 1. Thành phần cất Dầu mỏ và các sản phẩm của nó là hỗn hợp của nhiều các hợp chất hydrocacbon có nhiệt độ sôi trong khoảng rộng. Thành phần cất là khái niệm dùng để biểu diễn phần trăm của mẫu bay hơi trong điều kiện tiến hành thí nghiệm theo nhiệt độ hoặc ngược lại. Thục tế người ta sử dụng những khái niêm sau: Nhiệt độ sôi đầu: Là nhiệt độ đọc được trên nhiệt kế vào lúc giọt chất lỏng ngưng tụ đầu tiên chảy ra từ cuối ống ngưng tụ. Nhiệt độ sôi cuối: Là nhiệt độ cao nhất đạt được trong qúa trình chưng cất. Nhiệt độ sôi 10% (t10%), t50%, t90%, t95%, Là nhiệt độ đọc trên nhiệt kế tương ứng khi thu được 10%, 50%, 90%, 95% chất lỏng ngưng tụ trong ống thu. Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa phần cất thu đươc và nhiệt độ được gọi là đường cong chưng cất. Tuỳ theo thiết bị sử dụng khi tiến hành chưng cất mà ta có nhiều loại đường cong khác nhau như đường cong chưng cất đơn giản, đường cong điểm sôi thực … 2. Nhiệt độ sôi trung bình của phân đoạn. Thành phần chưng cất của phân đoạn dầu mỏ có liên quan nhiều đến các tính chất sử dụng của phân đoạn, nhưng các tính chất vật lý trung bình của phân đoạn như độ nhớt, tỷ trọng, trọng lượng phân tử, hệ số đặc trưng, nhiệt cháy, các tính chất tới hạn lại có liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ sôi trung bình của phân đoạn đó. Nhiệt độ sôi trung bình của phân đoạn dầu mỏ xác định dựa theo đường cong chưng cất. 3. Áp suất hơi bão hoà. 9 Áp suất hơi đặc trưng cho tính chất các phân tử ở bề mặt pha lỏng có xu hướng thoát khỏi bề mặt này để chuyển sang pha hơi ở nhiệt độ nào đó. Áp suất hơi bảo hoà chính là áp suất hơi mà tại đó thể hơi nằm cân bằng với thể lỏng trong một nhiệt độ nhất định Sự sôi của một hydrocacbon hay của một phân đoạn dầu mỏ chỉ xảy ra khi áp suất hơi của nó bằng với áp suất hơi của hệ. Vì vậy, khi áp suất hệ tăng lên, nhiệt độ sôi của nó sẽ tăng theo nhằm tạo ra một áp suất hơi bằng áp suất của hệ. Ngược lại, khi áp suất của hệ giảm, nhiệt độ sôi của nó cũng giảm đi tương ứng. Đối với các hydrocacbon riêng lẻ, áp suất hơi của nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và vì vậy ở một áp suất nhất định chỉ có một nhiệt độ sôi tương ứng. Đối với một phân đoạn dầu mỏ thì áp suất hơi của nó ngoài sự phụ thuộc vào nhiệt độ, còn phụ thuộc vào thành phần các hydrocacbon có áp suất riêng phần khác nhau. Như vậy, áp suất hơi bảo hoà đặc trưng cho các phần nhẹ trong dầu thô cũng như các phân đoạn dầu mỏ. Đối với xăng nhiên liệu thì giá trị này có ảnh hưởng lớn đến khả năng khởi động của động cơ, khi giá trị này càng lớn thì động cơ càng dễ khởi động. Nhưng nếu giá trị này lớn quá thì chúng sẽ gây mất mát vật chất và dễ tạo ra hiện tượng nút hơi. 4.Tỷ trọng Tỷ trọng của một chất nào đó là tỷ số giữa khối lượng riêng của nó với khối lượng riêng của chất chuẩn được đo trong những điều kiện xác định. Tỷ trọng của phân đoạn dầu mỏ là một hàm số của nhiệt độ mà không phụ thuộc vào áp suất nói chung, dù phân đoạn có mang đặc tính gì thì sự thay đổi của chúng theo nhiệt độ hầu như giống nhau. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao, áp suất bắt đầu có ảnh hưởng đến tỷ trọng. Tỷ trọng của dầu mỏ cho biết dầu nặng hay nhẹ, thông qua đó có thể ước lượng được sơ bộ hiệu suất thu các sản phẩm trắng của loại dầu mỏ đó. Đối với các sản phẩm dầu mỏ thì ý nghĩa của tỷ trọng sẽ khác nhau. Ở nhiên liệu diesel hoặc nhiện liệu cho động cơ phản lực thì tỷ trong sẽ liên quan đến khả năng phun nhiên liệu vào buồng cháy hay ảnh hưởng đến quá trình bay hơi và cháy của nhiên liệu. 5. Độ nhớt Độ nhớt là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra giữa các phân tử khi chúng có sự chuyển động trượt lên nhau. Vì vậy, độ nhớt có liên quan đến khả năng thực hiện các quá trình bơm, vận chuyển chất lỏng trong các hệ đường ống, khả năng thực hiện các quá trình phun, bay hơi của nhiên liệu trong buồng cháy, đồng thời nó liên quan đến khả năng bôi trơn của các phân đoạn khi sử dụng làm dầu nhờn. Độ nhớt có thể được biểu diễn theo nhiều cách khác nhau: Độ nhớt tuyệt đối (hay độ nhớt động lực) được rút ra từ phương trình Newton đối 10 [...]... tách ra và lúc bấy giờ sẽ xuất hiện các tinh thể nước đá chúng sẽ tích tụ lại trên đường ống hay trên các bộ phận lọc làm sai lệch hàm lượng hoặc áp suất trên trên hệ thống cung cấp nhiên liệu Trong dầu nhờn, nếu có mặt nước dù ít, cũng làm giảm tính cách điện của nó Nói chung độ bảo hòa của nước trong các phân đoạn dầu mỏ tăng lên theo nhiệt độ và rất ít phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của phân đoạn... nitơ - Các hợp chất của Oxy trong dầu mỏ Trong dầu mỏ, các hợp chất chứa oxy thường có dưới dạng các axit (tức có nhóm -COOH) các xêtôn (có nhóm -C=O) các phenol, và các loại ester và lacton nữa Tuy vậy trong số này các hợp chất chứa oxy dưới dạng các axit là quan trọng hơn cả * Các Kim loại trong dầu mỏ Kim loại có trong dầu mỏ không nhiều, thường từ vài phần triệu đến vài phần vạn Chúng nằm trong dầu. .. được khai thác và một số phát hiện khác ở ngoài khơi vịnh Bắc Bộ Bể Malay – Thổ Chu : Phát hiện cả dầu và khí trong đó các mỏ dầu – khí : Bunga Kekwa – Cái Nước, Bunga Raya, Bunga Seroja ở vùng chồng lấn giữa Việt Nam và Malaysia đang được khai thác 2 Trữ lượng Trong năm 2012 sản lượng dầu khai thác trên toàn cầu được ước tính lên tới 86,89 triệu thùng / ngày Một phần ba của tổng khối lượng dầu khai thác. .. thay thế cho các chất sử dụng trong việc sản xuất các tấm pin mặt trời hiện nay Con người đã biết dùng các chất từ thiên nhiên để trang điểm làm đẹp từ cách đây nhiều thế kỷ Tuy nhiên, phần lớn các mỹ phẩm làm đẹp hiện nay như son môi, phấn kẻ mi mắt được sản xuất từ các chất từ dầu mỏ, như crylate, nhựa than đá và propylenglycol II.Hiện trạng 1, Đặc điểm phân bố Phân bố trữ lượng dầu mỏ thế giới Trữ... hoá học của dầu mỏ nói chung rất phức tạp Khi khảo sát thành phần của nhiều mỏ dầu trên thế giới, đều thấy không dầu nào giống hẳn dầu nào, có bao nhiêu mỏ dầu thì có bấy nhiêu loại dầu mỏ Ngay trong bản thân một lổ khoan, dầu mỏ lấy từ các tầng dầu khác nhau, cũng đều khác nhau Tuy vậy trong dầu mỏ đều có một điểm chung là thành phần các hợp chất 14 hydrocacbon (tức là chỉ có C và H trong phân tử)... Phương Đông 15-2 JVPC 2008 Cá Ngừ Vàng 09-2 HVJOC 2008 Sông Đốc 46-02 TSJOC 2008 29 Kĩ thuật khai thác Muốn khai thác dầu, người ta khoan những lỗ khoan gọi là giếng dầu Khi khoan trúng lớp dầu lỏng, dầu sẽ tự phun lên do áp suất cao của khí dầu mỏ Khi lượng dầu giảm thì áp suất khí cũng giảm, người ta phải dùng bơm hút dầu lên hoặc bơm nước xuống để đẩy dầu lên Các nguyên tắc chính khi khai thác dầu. .. đáy nhân tạo để đẩy dầu từ dưới lên mà còn tạo khoảng cách cần thiết giữa đới bơm ép và đới khai thác để kéo dài giai đoạn khai thác không có nước trong sản phẩm của các giếng khai thác Bơm đúng khối lượng là cần lựa chọn khối lượng nước bơm ép và áp suất bơm ép phù hợp để có thể đẩy dầu bằng tạo điều kiện thuận lợi để nước bơm ép phân bố một cách đồng đều trong móng và ranh giới dầu nước nhân tạo được... Dương Việt Nam được xếp vào các nước xuất khẩu dầu mỏ từ năm 1991 khi sản lượng xuất được vài ba triệu tấn Đến nay, sản lượng dầu khí khai thác và xuất khẩu hàng năm đạt vào khoảng 20 triệu tấn/năm Tính đến 31-12-2009 đã có trên 70 phát hiện dầu khí, tuy nhiên chỉ có 51 phát hiện được đưa vào đánh giá thống kê trữ lượng Trong đó có 24 phát hiện dầu chủ yếu ở bể Cửu Long, 27 phát hiện khí phân bố ở các. .. tế trong các thiết bị đun nóng sẽ cao lên - Các hợp chất của Nitơ trong dầu mỏ Các hợp chất của nitơ đại bộ phận đều nằm trong phân đoạn có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ Ở các phân đoạn nhẹ, các hợp chất chứa N chỉ thấy dưới dạng vết Hợp chất chứa nitơ có trong dầu mỏ không nhiều lắm, hàm lượng nguyên tố nitơ chỉ từ 0,01 đến 1% Những hợp chất chứa nitơ trong dầu, trong cấu trúc phân tử của nó có thể... trong dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ Nước luôn tồn tại trong dầu mỏ nhưng hàm lượng của chúng thì thay đổi rất nhiều tuỳ thuộc vào giai đoạn khai thác vận chuyển hay chế biến Khi tiến hành khai thác, dưới tác dụng của lực cơ học nước trộn lẫn cùng dầu nên hàm lượng của chúng trong dầu mỏ rất lớn có thể lên đến vài chục phần trăm do đó cần phải tiến hành quá trình tách loại một phần nước cùng các tạp . học của dầu mỏ nói chung rất phức tạp. Khi khảo sát thành phần của nhiều mỏ dầu trên thế giới, đều thấy không dầu nào giống hẳn dầu nào, có bao nhiêu mỏ dầu thì có bấy nhiêu loại dầu mỏ. Ngay. thùng. 4 Dầu mỏ không những được coi là một những loại khoáng sản cháy mà nó còn được xếp vào loại tài nguyên không phục hồi. Trong bài báo cáo này, chúng tôi sẽ giới thiệu về dầu mỏ là một. trọng. Tỷ trọng của dầu mỏ cho biết dầu nặng hay nhẹ, thông qua đó có thể ước lượng được sơ bộ hiệu suất thu các sản phẩm trắng của loại dầu mỏ đó. Đối với các sản phẩm dầu mỏ thì ý nghĩa của