Trong tự nhiên, dầu mỏ thường tồn tại dưới hai dạng: túi dầu và dầu lẫn trong cát, đất sét, và nước còn gọi là cát dầu (Oil sand hay tar sand). Loại cát dầu này có màu đen, dính và nhớp nháp như nhựa đường nên còn gọi là “cát nhựa đường”. Vào mùa đông, nước trong cát dầu đóng băng và làm cho nó cứng như bê tông. Mùa hè, lớp cát trở nên mềm như mật và rất nguy hiểm cho xe cộ đi qua.
Thành phần cát dầu gồm hỗn hợp cát và bitumen, một dạng của dầu khí tự nhiên, đặc sệt và rất nhớt.
Nằm sâu khoảng 30 mét dưới mặt đất, mỗi lớp cát dầu có thể dày đến 80 mét với hàm lượng bitumen khoảng 18%. Dầu chiết tách được gọi là “dầu cát”, hay “nhựa bitum” - là loại dầu nặng, có độ nhớt cao. Trung bình, từ 2 tấn cát dầu có thể tách được 159 lít dầu. Dầu từ túi dầu rất phổ biến vì dễ khai thác, còn loại từ cát dầu hiếm hơn do chi phí khai thác và xử lý khá đắt đỏ.
Cát dầu được biết đến lần đầu tiên năm 1719, nhưng vì chưa có công nghệ phù hợp và chi phí khai thác quá cao nên ít được quan tâm. Mãi đến gần đây, khi nguồn dầu thô cạn kiệt và nhiều công nghệ khai thác hiện đại xuất hiện, loại dầu cát này mới được kể vào trữ lượng dầu của thế giới. Ước tính, hơn 2.000 tỷ thùng dầu của thế giới đang nằm trong cát dầu. Ngày nay, cứ 1 triệu thùng dầu được sản xuất là có đến 40% dầu từ cát. Canada, Venezuela, Kazakhstan và Nga là những nước có nguồn tài nguyên cát dầu lớn, đặc biệt là Canada.
“Ép” dầu từ cát
Chiết xuất dầu từ cát dầu là công việc khó khăn, bởi loại cát này rất dày và dính, cần một khối lượng lớn hydro carbon và nhiệt độ cao để làm loãng. Một thí nghiệm đơn giản để hình dung quá trình lọc dầu từ cát dầu:
Lấy một xô dầu hắc thường dùng để trám chống dột cho mái nhà, đổ vào thùng cát để được hỗn hợp gần giống cát dầu. Khi đó, để làm loãng hỗn hợp, tách dầu khỏi cát, ta phải cho một lượng lớn nước nóng vào và trộn đều. Càng nhiều nước nóng càng dễ tách dầu ra khỏi hỗn hợp.
Quá trình tương tự diễn ra trong ngành công nghiệp cát dầu với quy mô lớn và phức tạp hơn, yêu cầu năng lượng rất cao, tiêu tốn nhiều nước, sinh lượng khí thải và nước thải khổng lồ. Chẳng trách nhiều người gọi đây là ngành công nghiệp “bẩn”.
Một số phương pháp phổ biến khai thác cát dầu:
Khai thác bề mặt: các vỉa cát dầu tại mỏ được xúc lên mặt đất, nghiền nhỏ, trộn với nước ấm thành bùn, vận chuyển bằng đường ống đến nhà máy. Tại đây hỗn hợp được thiết bị tách thành cát và bitumen.
Phương pháp khai thác tại chỗ: đây là phương pháp mới, dùng cho loại cát dầu nằm quá sâu dưới mặt đất. Hơi nước hoặc dung môi của nước được bơm xuống tầng cát dầu dưới đất, nhiệt độ và áp lực sẽ giúp tách bitumen trực tiếp từ cát và bơm lên bề mặt. Phương pháp dạng này thành công nhất hiện nay là SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage), dùng hơi nước.
Bitumen tinh chế tách ra từ cát dầu sau đó được chế biến thành dầu thô tổng hợp và các sản phẩm dầu khí khác.
Phương pháp khai thác bề mặt rất hại cho môi trường vì tàn phá một diện tích lớn đất đai, cây trồng và động vật hoang dã. Các công ty dùng cách này, ngoài việc phải phục hồi tình trạng mặt đất sau khai thác, còn phải trả phí môi trường. Phương pháp tại chỗ ít gây hại cho môi trường hơn nhưng tốn kém hơn. Đây sẽ là phương pháp chủ lực trong tương lai để khai thác dầu từ cát.
Bùng nổ công nghiệp khai thác cát dầu
Ngành công nghiệp khai thác cát dầu đang khiến “cơn sốt vàng đen” quay lại. Canada là nước sản xuất dầu cát với quy mô lớn nhất hiện nay, có lượng cát dầu khổng lồ đủ đáp ứng nhu cầu dầu mỏ của toàn thế giới trong 100 năm tới.
Nhờ nguồn tài nguyên cát dầu hơn 300 tỷ thùng, trong đó 170 tỷ thùng có thể khai thác và mang lại lợi nhuận, Canada hiện xếp thứ hai thế giới về tiềm năng dầu mỏ, chỉ sau vương quốc dầu mỏ Ả Rập (trữ lượng 230 tỷ thùng). Dầu cát Canada đang trở thành miếng mồi béo bở thu hút nhiều “đại gia” trong ngành dầu mỏ. Kearl - dự án khai thác dầu cát lớn nhất đang xây dựng tại Canada sẽ “ngốn” không dưới 30 tỷ USD của các công ty Imperial Oil, Exxon Mobil. Dù vậy, với năng suất 345.000 thùng dầu/ ngày, lợi nhuận mang lại quả là con số hấp dẫn. Theo dự đoán, sản lượng dầu mỏ của khu vực này không chỉ dừng ở con số hơn 1,6 triệu thùng/ngày như hiện nay mà sẽ đạt đến 5 triệu thùng/ngày năm 2030. Bàn cờ năng lượng thế giới đang dịch chuyển từ Trung Đông sang châu Mỹ mà vị trí trung tâm không đâu khác chính là Canada.
Tiềm năng cát dầu rất lớn nhưng việc xuất khẩu còn hạn chế bởi chi phí sản xuất khá cao do chi phí khai thác mỏ, xây dựng nhà máy, thiết bị tinh chế, hệ thống vận chuyển, phí môi trường và hoàn thổ. Đồng thời, hiệu quả kinh tế của dầu cát phụ thuộc chủ yếu vào giá dầu thô “truyền thống” từ các túi dầu. Giá dầu “truyền thống” tăng cao là lợi thế để sản xuất và xuất khẩu dầu cát. Ngược lại, nếu giá dầu “truyền thống” hạ thấp thì dầu cát đành nằm yên trong kho “chờ thời”. Đó cũng là lý do tỷ giá đồng đô la Canada phụ thuộc nhiều vào giá dầu thế giới.
Nguồn: CESTI
