Chiến lược thích ứng với biến đổi khí hậu trong lĩnh vực dầu khí (Kỳ 1)

Ảnh minh họa

Biến đổi khí hậu luôn là một trong những thách thức toàn cầu cấp bách nhất của thời đại chúng ta, có tác động sâu sắc đến môi trường, kinh tế-xã hội. Lĩnh vực dầu khí là một lĩnh vực đóng góp chính vào phát thải khí nhà kính GHG, chủ yếu thông qua việc khai thác, sản xuất và tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch. Do đó, lĩnh vực này đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy các giải pháp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu (Ewim và cộng sự, 2023, Hite, & Seitz, 2021, và Nordhaus, 2019).

Hiện những thay đổi về nhiệt độ, lượng mưa và các điều kiện khí quyển khác do hoạt động của con người, chủ yếu là do đốt nhiên liệu hóa thạch. Lĩnh vực dầu khí là nguồn phát thải khí nhà kính GHG chính, đặc biệt là carbon dioxide (CO₂) và methane (CH₄), được giải phóng trong quá trình khai thác, xử lý và đốt nhiên liệu hóa thạch. Những khí thải này góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính GHG, dẫn đến hiện tượng nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu (Adamo, Al-Ansari & Sissakian, 2021, Nica, Popescu & Ibanescu, 2019, Odunaiya và cộng sự, 2024).

Tác động của biến đổi khí hậu đối với lĩnh vực dầu khí là rất lớn. Nhiệt độ tăng, mô hình thời tiết thay đổi và mực nước biển dâng cao gây ra rủi ro cho cơ sở hạ tầng, hoạt động và chuỗi cung ứng. Ngoài ra, mối quan ngại ngày càng gia tăng về biến đổi khí hậu đang dẫn đến áp lực về mặt pháp lý, sự bất ổn của thị trường và rủi ro về danh tiếng cho các công ty, doanh nghiệp trong lĩnh vực dầu khí (Acemoglu và cộng sự, 2023, Katopodis & Sfetsos, 2019). Việc giảm thiểu phát thải khí nhà kính GHG là điều cần thiết đối với lĩnh vực dầu khí để giải quyết vấn đề tác động của biến đổi khí hậu và các rủi ro liên quan. Bằng cách cắt giảm lượng khí thải carbon, các công ty, doanh nghiệp dầu khí có thể giảm thiểu tác động đến môi trường, đáp ứng các yêu cầu quy định và thể hiện cam kết của mình mang tính bền vững. Hơn thế nữa, việc giảm thiểu phát thải carbon có thể giúp tiết kiệm chi phí, cải thiện hiệu quả hoạt động và nâng cao khả năng cạnh tranh trong bối cảnh năng lượng đang phát triển nhanh chóng (Grasso, 2019, Sovacool và cộng sự, 2021, Wegener & Amin, 2019).

Mục đích của đánh giá này là kiểm tra các chiến lược giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu hiện tại trong lĩnh vực dầu khí cũng như đánh giá tác động của chúng. Bằng cách phân tích tính hiệu quả của các chiến lược này, đánh giá này còn nhằm mục đích xác định các phương pháp hay nhất, bài học kinh nghiệm và các lĩnh vực cần cải thiện. Cuối cùng, đánh giá này nhằm mục đích đóng góp vào cuộc đối thoại đang diễn ra về giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu trong lĩnh vực dầu khí, đồng thời giúp cung cấp thông tin cho những nỗ lực trong tương lai trong lĩnh vực quan trọng này.

Đổi mới công nghệ trong việc giảm thiểu phát thải

Việc đổi mới công nghệ đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm phát thải khí nhà kính GHG trong lĩnh vực dầu khí. Bài viết này xem xét hai tiến bộ công nghệ quan trọng: Kỹ thuật khoan tiên tiến và công nghệ thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS). Những đổi mới công nghệ này có khả năng giảm thiểu đáng kể lượng khí thải carbon cũng như giảm thiểu tác động của lĩnh vực dầu khí đối với biến đổi khí hậu (Godil, et. al., 2021, Nguyen, Pham & Tram, 2020, Wenlong, et. al., 2023).

Hiện công nghệ khoan định hướng ngang (horizontal directional drilling-HDD) bao gồm các giếng khoan song song với bề mặt Trái đất, cho phép khai thác dầu và khí đốt từ nhiều địa điểm bằng một giếng khoan duy nhất. Kỹ thuật này cho phép các công ty dầu khí tiếp cận nguồn dự trữ khó tiếp cận và gia tăng hiệu quả sản xuất, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường của hoạt động khoan. Bằng cách giảm thiểu số lượng giếng cần thiết, việc khoan định hướng ngang làm giảm sự xáo trộn bề mặt và sự phân mảnh môi trường sống, từ đó giảm thiểu tác động đến hệ sinh thái (Lyons và cộng sự, 2020, Sahu, Kumar & Sangwai, 2020, Van Oort và cộng sự, 2021).

Công nghệ khoan phá vỡ thủy lực (hydraulic fracturing) là một kỹ thuật được sử dụng để khai thác dầu và khí từ các thành tạo đá phiến bằng cách bơm hỗn hợp nước, cát và hóa chất vào đá ở áp suất cao, tạo ra các vết nứt cho phép dầu và khí chảy tự do hơn. Trong khi còn gây tranh cãi do những quan ngại về ô nhiễm nước và hoạt động địa chấn, fracking đã làm tăng đáng kể việc sản xuất khí tự nhiên, loại khí thải ra ít CO₂ hơn than khi đốt để phát điện. Sự chuyển đổi từ than đá sang khí đốt tự nhiên này đã giúp giảm lượng khí thải carbon trong lĩnh vực điện (Amnzadeh, 2020, Boak & Kleinberg, 2020, Jew và cộng sự, 2022).

Công nghệ thu giữ carbon thu giữ lượng khí thải CO₂ từ các quy trình công nghiệp, chẳng hạn như sản xuất điện và sản xuất xi măng, trước khi chúng thải vào khí quyển. Khí CO₂ thu được sau đó có thể được vận chuyển và lưu trữ dưới lòng đất hoặc sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau. Công nghệ thu hồi carbon đặc biệt phù hợp với lĩnh vực dầu khí vì chúng có thể được áp dụng để thu hồi lượng khí thải CO₂ từ các nhà máy hóa lọc dầu và sản xuất khí đốt tự nhiên (An, Middleton & Li, 2019, Gür, 2022, Johnson và cộng sự, 2023).

Việc tận dụng carbon liên quan đến việc sử dụng CO₂ thu hồi được làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm có giá trị, như nhiên liệu, hóa chất và vật liệu xây dựng. Bằng cách chuyển đổi CO₂ thành các sản phẩm hữu ích, công nghệ tận dụng carbon không chỉ giảm lượng khí thải mà còn tạo ra giá trị kinh tế từ CO₂, giúp việc thu hồi carbon trở nên hiệu quả hơn về mặt kinh tế. Lưu trữ carbon, còn được gọi là cô lập địa chất, liên quan đến việc bơm CO₂ thu được vào sâu dưới lòng đất vào các thành tạo địa chất, nơi nó được lưu trữ vĩnh viễn. Điều này ngăn cản CO₂ tái xâm nhập vào khí quyển và góp phần gây ra biến đổi khí hậu. Lưu trữ carbon là một thành phần quan trọng của công nghệ CCUS bởi vì nó cho phép cô lập lâu dài lượng khí thải CO₂ từ các quy trình công nghiệp (Ajayi, Gomes & Bera, 2019, Fagorite và cộng sự, 2023, Kelemen và cộng sự, 2019).

Tóm lại, những đổi mới công nghệ sáng tạo trong lĩnh vực dầu khí, chẳng hạn như kỹ thuật khoan tiên tiến và công nghệ CCUS, có khả năng giảm thiểu đáng kể lượng phát thải khí nhà kính GHG cũng như giảm thiểu tác động của lĩnh vực này đối với biến đổi khí hậu. Bằng cách đầu tư vào những công nghệ này và triển khai chúng một cách hiệu quả, lĩnh vực dầu khí có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế carbon thấp hơn.

Cải tiến hoạt động để giảm phát thải

Cải tiến hoạt động đóng vai trò quan trọng trong việc giảm phát thải khí nhà kính GHG trong lĩnh vực dầu khí. Bài viết này khám phá hai chiến lược hoạt động chính để giảm phát thải: Các chương trình phát hiện và sửa chữa rò rỉ khí methane cũng như các nỗ lực giảm thiểu và cắt giảm đốt khí flaring thường xuyên. Những chiến lược này rất cần thiết để giảm thiểu tác động môi trường của các hoạt động dầu khí nhằm đạt được các mục tiêu bền vững (Alamoush, Ballini & Ölçer, 2020, Talaei và cộng sự, 2019, Talaei, Gemechu & Kumar, 2020).

Khí methane là một loại khí nhà kính GHG mạnh có khả năng làm nhiệt độ nóng lên toàn cầu lớn hơn nhiều lần so với CO₂. Khí thải methane từ lĩnh vực dầu khí xảy ra trong suốt chuỗi cung ứng, từ sản xuất đến phân phối. Việc phát hiện và sửa chữa rò rỉ khí methane là rất quan trọng để cắt giảm lượng khí thải nhà kính GHG nói chung của lĩnh vực công nghiệp dầu khí.

Hiện các công nghệ tiên tiến như camera hồng ngoại và cảm biến dựa trên tia laser được sử dụng để phát hiện rò rỉ khí methane trong hoạt động dầu khí. Những công nghệ này cho phép người vận hành nhanh chóng xác định và sửa chữa các điểm rò rỉ, giảm thiểu việc thải khí methane vào khí quyển. Sau khi phát hiện rò rỉ khí methane, người vận hành phải kịp thời sửa chữa rò rỉ để ngăn chặn lượng khí thải tiếp theo. Các biện pháp bảo trì thường xuyên, chẳng hạn như kiểm tra thiết bị và giám sát rò rỉ, là điều cần thiết để xác định và giải quyết các nguồn phát thải khí methane tiềm ẩn (Asadzadeh, de Oliveira & de Souza Filho, 2022, Fox, và cộng sự, 2019, Singh, 2023).

Hiện các cơ quan quản lý và đơn vị công nghiệp liên quan đã xây dựng các hướng dẫn và tiêu chuẩn để phát hiện và sửa chữa rò rỉ khí methane. Việc tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn này là rất quan trọng để đảm bảo giảm thiểu lượng khí thải methane. Đốt khí thường xuyên là việc đốt khí tự nhiên có kiểm soát mà không thể xử lý hoặc mua bán được. Mặc dù đốt khí thường xuyên đôi khi cần thiết vì lý do an toàn song nó cũng là một nguồn phát thải khí nhà kính GHG đáng kể. Giảm thiểu đốt khí thường xuyên và cắt giảm lượng khí đốt có thể giúp giảm lượng khí thải từ lĩnh vực dầu khí (Nisbet và cộng sự, 2020, Ravikumar và cộng sự, 2020, Weller, Hamburg & Von Fischer, 2020).

Hệ thống thu hồi khí đốt thu giữ và tái sử dụng khí nếu không khí sẽ bị đốt cháy. Những hệ thống này có thể làm giảm thiểu đáng kể lượng khí đốt và lượng khí thải carbon liên quan. Hệ thống thu hồi khí đốt có thể tiết kiệm chi phí và có thể giúp người vận hành tuân thủ các yêu cầu quy định để cắt giảm đốt khí. Thay vì đốt khí, người vận hành có thể sử dụng các phương pháp thay thế để xử lý khí dư thừa, chẳng hạn như bơm lại vào các bể chứa để tăng cường thu hồi dầu hoặc chuyển đổi thành khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) để sử dụng làm nhiên liệu. Những phương pháp này có thể giúp giảm lượng khí thải carbon và gia tăng hiệu quả của các hoạt động khai thác dầu khí (Khalili-Garakani, Iravaninia & Nezhadfard, 2021, Yazdani và cộng sự, 2020, Zaresharif, Vatani & Ghasemian, 2022).

Những tiến bộ trong công nghệ đổi mới sáng tạo, chẳng hạn như hệ thống giám sát và kiểm soát ngọn lửa được cải tiến, đang giúp giảm thiểu việc đốt cháy và giảm thiểu lượng khí thải trong lĩnh vực dầu khí. Những công nghệ này cho phép người vận hành quản lý tốt hơn các hoạt động đốt lửa và giảm tác động đến môi trường trong hoạt động của họ. Tóm lại, những cải tiến về quy trình vận hành, chẳng hạn như các chương trình phát hiện và sửa chữa rò rỉ khí methane cũng như các nỗ lực giảm thiểu và cắt giảm đốt dầu khí thường xuyên, là điều rất cần thiết để giảm phát thải khí nhà kính GHG trong lĩnh vực dầu khí. Bằng cách triển khai các chiến lược này một cách hiệu quả, các nhà khai thác có thể giảm thiểu tác động đến môi trường và đóng góp cho một tương lai bền vững hơn (Barati & Pirozfar, 2019, Mansoor & Tahir, 2021, Wilcox, 2019).

Tuấn Hùng

Researchgate