Trường Đại học Mỏ-Địa Chất Khoa Dầu Khí Báo cáo kết quả nghiên cứu công trình “Sinh viên nghiên cứu khoa học” Năm 2010 Tên đề tài:“Đặc điểm Hydrat khí và khả năng tồn tại Hydrat ở Việt Nam “ Giáo viên hướng dẫn:T.S Lê Văn Bình Sinh viên thực hiện:Trần Văn Trọng Nguyễn Hùng Quân Lớp : Địa Chất Dầu Khí K51 Mở đầu Biển không chỉ đem lại nguồn lợi hải sản, dầu khí. Từ ba thập kỷ qua, nhiều khám phá đáng kinh ngạc về đáy đại dương thúc đẩy các quốc gia và giới khoa học toàn cầu lao vào cuộc chinh phục nguồn năng lượng khổng lồ của tương lai đó là hydrat ,nguồn thay thế nhiên liệu hoá thạch trong tương lai. Khái niệm ,sự hiểu biết về điều kiện thành tạo cũng như nguồn gốc hydrat khí đã được biết ở nước ta từ lâu ,song việc điều tra nghiên cứu tiềm năng hydrat vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Đặc biệt trên các vùng biển Việt Nam ,trong công tác tìm kiếm ,thăm dò dầu khí chưa đặt thành “vấn đề “về sự có mặt của tài nguyên hydrat khi. Biển Việt Nam nằm trong khu vực Biển Đông ,nơi có tiềm năng về tài nguyên dầu khí và có thể có tiềm năng đáng kể về tài nguyên hydrat khí .Theo các nguôn tin chính thức thì Trung Quốc đã xúc tiến nghiên cứu , điều tra đánh giá về tiềm năng và bước đầu thu thập được mẫu hydrat trong khu vực Biển Đông , đây là thách thức lớn đồi với nước ta ,vì vậy việc nghiên cứu , điều tra cơ bản về tiềm năng hydrat khí ,thăm dò ,khai thác thu hồi hydrat khí là nhiệm vụ vô cùng quan trọng ,nó tạo nguồn thay thế nhiên liệu hoá thạch , đồng thời tạo cơ sở vững chắc đảm bảo an toàn năng lượng trong tương lai,khẳng định chủ quyền quốc gia trên biển của nước ta trong khu vực Biển Đông. I. Sơ lược về công tác thăm dò ,nghiên cứu hidrat khí ở trên thế giới và Việt Nam I.1.Công tác thăm dò ,nghiên cứu hidrat khí của các nước trên thế giới  Mỹ -Trữ lượng khí ước tính gấp 1800 lần trữ lượng khí thiên nhiên ở Mỹ .Bộ năng lượng Mỹ đã phối hợp với tập đàn Dầu mỏ Chevron Texaco Corp đã tìm ra nhiều mỏ khí metan hydrat ở vịnh Mêhicô. -Chế tạo thiết bị nghiên cứu quy trình nhiệt động hình thành và phân hủy của hydrat khí nhằm mục tiêu xây dựng kỹ thuật công nghệ khai thác có hiệu quả -Năm 1982 bắt đầu các cuộc nghiên cứu cơ bản về hydrat ,đến năm 2000 ban hành đạo luật đặc biệt đầu tư 47,5 triệu USD trong 5 năm,riêng năm 2001 đầu tư 42 triệu USD cho nghiên cứu khai thác khí từ hydrat và đặt mục tiêu phát triển thương mại vào năm 2015.  Canada -Thềm lục địa được các công ty Mỹ ,Nhật tham ra đầu tư nghiên cứu thăm dò hydrat khí -Nhiều chuyên gia dầu khí đánh giá miền đồng bằng sông Makkenzi(Tây Bắc Canada) là đối tượng được đầu tư nhiều nhất vế hydrat khí: + Năm 1988 tập đoàn khoa học sản xuất Canada khoan giêngs khoan Malik ở đồng bằng sông Makkenezi đã phát hiện đới phân bố Hydrat khí. + Năm 1988 Công ty Imperial phát hiện tích tụ hydrat khí. + Kết quả thăm dò của nhiều giếng khoan sâu cho phép xác định ranh giới dưới của đới băng vĩnh cửu là 640 m . -Phương án lớn nhất trên thế giới là chương trình hợp tác quốc tế thực hiện tại đòng bằng sông Mackenzi- Bắc Canada thực hiện theo các giai đoạn: + Giai đoạn I:1998-2000 khoan thăm dò giếng nghiên cứu cấu trúc địa chất và đặc điểm vỉa chứa hydrat thông qua đo địa vật lý giếng khoan . + Giai đoạn II:2001-2004 áp dụng các phương pháp tác động lên vỉa chứa hydrat khí và tổng hợp phân tích kết quả thu được . + Giai đoạn III:2005-2007 Khai thác thử bán công nghiệp . + Giai đoạn IV: từ mùa đong 2007-2008 kết quả thử cho thấy lưu lượng có thể chấp thuận cho khai thác.  Nga Do có tiềm năng lớn về dầu mỏ và đặc biệt là khí nên Nga không vội vã trong khai thác khí từ hydrat. -Theo đánh giá của Viện nghiên cứu khoa học về khí Liên bang Nga ít nhất có 30% lãnh thổ Nga có điều kiện thuận lợi cho thành tạo hydrat khí. -Tổng trữ lượng hydrat trên lục địa và thềm lục địa thuộc chủ quyền của Nga ước đạt 10 15 m 3 . - Năm 1968 phát hiện mỏ Méhoyakha(Tây Bắc Sibiri): + Mỏ có trữ lượng 30 tỷ khối ,đã khai thác được 14 tỷ khối khí(trong đó có 1/3 là từ hydrat). + Là mỏ đầu tiên trên thế giới khai thác khí hidrat mang tính thương mại + Bắt đầu khai thác vào năm 1969, tháng 1 năm 1970 khai thác công nghiệp. -Tháng 3-2000 Nga-Bỉ thu nổ địa chấn độ phân giải cao phát hiên mỏ hdrat siêu lớn ở trầm tích đáy hồ Baikal-Nga ,đới chứa hydrat nằm dọc theo các đứt gãy sâu ,theo đó khí di chuyển đến gần đáy hồ. • Ngoài các nước đã giới thiệu ở trên còn có một một số nước khác cũng đang thúc đẩy nhanh việc nghiên cứu , thăm dò và khai thác Hydrat khí như: Nhật Bản, Trung Quốc ,Hàn Quốc,Đức,Ấn Độ ,NaUy . I.2.Công tác thăm dò ,nghiên cứu hidrat khí của Vi ệt Nam Trong phạm vi các vùng biển Việt Nam ,cũng như Biển Đông có tiềm năng dầu khí lớn .Hơn nữa Biển Đông là một vùng biển nước sâu rộng lớn ,có tiền đề thuận lợi cho việc thành tạo và tích tụ hydrat khí.Theo đánh giá của Sở Địa chất Hoa Kì(USGS), tiềm năng hydrat khí của Việt Nam nằm trong nhóm có tiềm năng trung bình của châu Á,gồm có (theo thứ tự giảm dần):Philippin,Srilanca,Malaysia,Việt Nam,Nhật Bản,Trung Quốc và Pakistan.Mặc dù khí hydrat đã được phát hiện và nghiên cứ vào năm 1929 của thế kỷ XX,nhưng việc điều tra chỉ được đẩy mạnh từ những năm 1970-1980 trở lại đây. Hình4.Điểm hydrat khí trên biển Đông Dự báo trữ lượng khí hidrat trên toàn thế giới là khoảng 400GtC ở vùng Bắc cực(MacDonald 1990 không có số liệu vùng Nam cực)và khoảng 10.000-11.000 GtC ở các đại dương (MacDonald-1990 và Kvenvoldent-1998) Ở Việt Nam ,thông tin về tài nguyên hydrat khí được nhiều nhà khoa học quan tâm từ lâu , song chua được chú ý nghiên cứu ,điều tra cơ bản và về tiềm năng khí.Do đó ,việc điều tra nghiên cứu hydrat để tìm kiếm nguồn tài nguyên –năng lượng mới cho tổ quốc ,bắt kịp nhũng tiến bộ trong lĩnh vực này so với các nước trên thế giới và trong khu vực đã trở thành nhiệm vụ cấp bách và quan trọng .Ngoài ra ,nghiên cứu khí hydrat cũng sẽ giúp việc cảnh báo các sự cố môi trường như:trượt đất ,động đất và sóng thần trong lãnh hải Việt Nam. II. Đặc điểm hydrat khí II.1.Khái niệm Băng cháy có tên khoa học là Natural hydrate hoặc Gas Hydrate. Đó là một chất 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). Khi nhiệt độ tăng hoặc giảm áp suất, băng cháy sẽ phân giải theo tỷ lệ: 1 m3 băng cháy cho ra 164 m3 khí methane và 0,8 m3 nước. Và nếu hàm lượng methane vượt quá 75% thành phần của Gas Hydrate thì nó thường được gọi là methane hydrat. Hình 1 II.2.Cấu tạo  Hydrat có công thức chung là M.n.H 2 o trong đó :M là phân tử tạo khí hydrat,n là số phân tử nước(trong tự nhiên n=6-17).Quan sát thực tế chỉ ra các khí tạo hydrat với tỉ lệ:CH 4 .7H 2 0 ;C 2 H 6 .12H 2 0;C 3 H 8 18H 2 0.  Hydrat khí có cấu trúc tinh thể chứa các khoảng trống được lấp đầy bởi các phân tử khí hay các chất lỏng dễ bay hơi như: C 2 H 6, CH 4 ,H 2 S ,O 2 ,N 2, Ar,Xe,Br 2 , .  Do kích thước của khoảng trống là có giới hạn nên khí có đường kính phân tử lớn hơn 0.7n.m khó có thể tạo hydrat khí.Trong dãy đòng đẳng của Metan chỉ có các cấu tử nhẹ từ CH 4 đến iso Butan là có thể tạo hydrat khí.  Khí hydrat thường tạo nên 2 dạng cấu trúc tinh thể lập phương –cấu trúc loại I và loại II của các cấu trúc không gian tương ứng Pm ⃗ 3 n và Fd ⃗ 3 m;hiếm gặp hơn là loại cấu trúc nhóm không gian lục phương P 6 /mmm.  Ô cơ sở loại I bao gồm 46 phân tử nước , loại 2 gồm 136 phân tử nước và loại H có 34 phân tử nước .Chúng sẽ tạo lên các dạng cấu trúc đặc trưng và các khoảng trống giữa chúng sẽ được lấp đầy cùng các phân tử thích hợp .LoạiI sẽ tạo ra hình 12 mặt ngũ giác (loại nhỏ )và hình 24 mặt ngũ giác (loại lớn), thích hợp để chứa khí metan,etan với đường kính phân tử khoảng 5.2Å(Hình 3).Loại II sẽ tạo ra 16 mặt ngũ giác (loại nhỏ) và hình 36 mặt ngũ giác (loại lớn) thích hợp để chứa Propan ,isobutan với kích thước phân tử 5.9-6.9Å. Loại H chỉ mới tìm thấy ở vịnh Mehico thích hợp với các phân tử khí lớn như Butan. Hình 2.Cấu tạo của khí hidrat Hình 3.Phân tủ chiếm giữ hốc cỡ lớn Loại I trong cấu trúc tạo bởi nước II.3.Sự thành tạo. II.4. Điều kiện tồn tại bền của hydrat. II.5.Giá trị kinh tế. Trong điều kiện nền kinh tế toàn cầu phat triển mạnh mẽ ,nhu cầu năng lượng càng trở lên cấp bách ;trong khi nguồn năng lượng truyền thống (than,dầu khí .)ngày càng cạn kiệt thì khí hydrat –với trữ lượng lớn gấp hơn 2 lần trữ lượng hóa thạch đã biết đã thu hút sự chú ý rộng rãi trên toàn thế giới .Khí hydrat đã được coi là nguồn năng lượng tiềm tàng trong tương lai. II.6.Những ảnh hưởng tiêu cực của hydrat khí III. Điều kiện thành tạo của hydrat khí III.1.Nguồn gốc thành tạo khí hydrocacbon có trong hydrat . III.2.Quá trình thành tạo hydrat khí III.3.Môi trường thành tạo hydrat khí . III.4.Mô hình hành tạo hydrat khí III.5.Các cấu trúc khống chế tích tụ hydrat khí . IV.Khả năng tồn tại hydrat khí trên biển Đông Việt Nam IV.1.Khái quát về địa chất và địa hình đáy biển IV.2.Các điều kiện và tiền đề ,dấu hiệu hình thành hydrat khí trên biển Đông . V.Các phương pháp trong tìm kiếm thăm dò hydrat khí V.1.Phương pháp địa hoá V.2.Các phương pháp địa vật lý . Kết luận Tài liệu tham khảo . Dầu Khí Báo cáo kết quả nghiên cứu công trình “Sinh viên nghiên cứu khoa học” Năm 2010 Tên đề tài: Đặc điểm Hydrat khí và khả năng tồn tại Hydrat ở Việt Nam. có số liệu vùng Nam cực )và khoảng 10.000-11.000 GtC ở các đại dương (MacDonald-1990 và Kvenvoldent-1998) Ở Việt Nam ,thông tin về tài nguyên hydrat khí được