Công nghiệp chế biến sâu lâu nay được hiểu là ngành lọc dầu với sản phẩm chế biến chủ yếu là xăng và dầu diesel, yếu tố then chốt trong chuỗi năng lượng. Nhưng các nhà máy lọc dầu hiện đang phải đối mặt với nguy cơ, thách thức mang tính toàn cầu: Yêu cầu về chất lượng nhiên liệu, tiêu chuẩn khí thải đòi hỏi phải nâng cấp và sớm chuyển đổi công nghệ; dầu nặng nhiều lưu huỳnh không còn phù hợp theo quy định của IMO đòi hỏi các nhà máy chế biến phải chuyển đổi đáp ứng với thị trường mới về nhiên liệu; sự chuyển đổi sang sử dụng xe điện, động cơ sử dụng năng lượng hydro và LNG sẽ tác động đến nhu cầu tiêu thụ xăng dầu trong tương lai gần; sự gia tăng công suất các nhà máy lọc dầu ở châu Á và Trung Đông gần đây tạo sự canh tranh lớn trên thị trường nhiên liệu. Đó là các nguy cơ mà ngành chế biến sâu cần quan tâm để tái cấu trúc trong tương lai.

Công nghiệp chế biến sâu có đặc thù là phụ thuộc rất lớn vào thị trường nguyên liệu (đầu vào) và thị trường sản phẩm (đầu ra), biên lợi nhuận thấp 8-13% được tạo chủ yếu do chênh lệch giữa giá nguyên liệu và giá bán sản phẩm. Chi phí nguyên liệu chiếm khoảng 90% giá thành sản phẩm. Mặc dù tỉ phần nguyên liệu cao, nhưng thị trường sản phẩm vẫn là yếu tố chi phối quyết định đến nguồn nguyên liệu và dây chuyền công nghệ vì sản phẩm phải đáp ứng yêu cầu người tiêu dùng về sự phong phú, tính đa dạng, chất lượng, hình thức, giá trị và tiện ích sử dụng, chịu sự cạnh tranh gay gắt, nên phải rất sinh động và luôn đổi mới. Xu thế hiện nay là các nhà máy lọc dầu thường xây dựng chuỗi giá trị liên kết hữu cơ từ khâu sản xuất đến phân phối sản phẩm, mở rộng sang lĩnh vực hóa dầu đa dạng hóa sản phẩm, hoán chuyển biên lợi nhuận giữa lọc dầu và hóa dầu để giảm thiểu rủi ro do sự bấp bênh của thị trường. Sự tích hợp giữa lọc dầu và hóa dầu, sản xuất polymer, hóa chất, phân bón, tái chế phế liệu theo nền kinh tế tuần hoàn (circular economy), tạo một lĩnh vực công nghiệp chế biến hợp nhất (one downstream) theo nhiều chuyên gia là yếu tố then chốt bảo đảm hiệu quả kinh tế và sự phát triển bền vững của công nghiệp chế biến sâu.

• Những đổi mới công nghệ chế biến dầu khí hiện nay là:
• Chuyển đổi công nghệ đơn thuần lọc dầu sang tích hợp hóa dầu, tăng tỷ lệ các olefin nhẹ cũng như BTX trong nhà máy lọc dầu phục vụ phát triển hóa dầu, giảm tỉ phần xăng dầu tăng hiệu quả công nghệ xúc tác, cải thiện hơn công nghệ cracking.
• Đa dạng hóa sản phẩm hóa dầu, hóa chất, tạo những sản phẩm thông minh đặc biệt trong lĩnh vực phân bón, vật liệu mới.
• Tái chế phế thải và các sản phẩm nhựa qua sử dụng để bảo vệ môi trường và tái sử dụng thành nguồn nguyên liệu hydrocarbon phù hợp xu thế kinh tế tuần hoàn.
• Xử lý và chế biến nguồn khí thiên nhiên giàu CO2 thành các sản phẩm có giá trị tiêu dùng cao, tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường.
• Số hóa chuỗi giá trị từ dây chuyền công nghệ đến phân phối, ứng dụng công nghệ thông tin, tự động trong quản lý, điều hành, phản ứng kịp thời với biến động thị trường.

Đây thực chất là lĩnh vực công nghiệp hỗ trợ cho ngành Dầu khí, bộ phận không thể thiếu trong chuỗi giá trị công nghiệp dầu khí hoàn chỉnh, gồm các lĩnh vực chủ yếu như địa vật lý ứng dụng, khoan sâu, vận chuyển dầu khí và chế tạo, xây lắp các công trình dầu khí trên bờ và ngoài biển, thường chiếm khoảng 55-60% giá thành tấn dầu khai thác. Tỷ lệ của sự thành công trong gia tăng trữ lượng và sản lượng, giảm giá thành tấn dầu khí thăm dò và khai thác, giảm chi phí phát triển và xây lắp mỏ phụ thuộc vào hiệu quả và trình độ kỹ thuật - công nghệ của các dịch vụ kỹ thuật được áp dụng. Hoạt động thăm dò, khai thác trở nên khó khăn hơn, phải đối mặt với các thân dầu phức tạp, phi truyền thống, nằm sâu hơn trong lòng đất 4.000-5.000m, rủi ro lớn hoặc ở các vùng biển nước sâu, xa bờ, chi phí khoan và phát triển cao. Để đáp ứng được những khó khăn và thách thức đó, ngành dịch vụ kỹ thuật đang triển khai ứng dụng các thành quả của CMCN 4.0 về công nghệ số hóa, tự động và điều khiển, Big data, IoT, 3D-imaging..., cụ thể:

Trong lĩnh vực địa vật lý ứng dụng, sự đổi mới công nghệ được triển khai trong cả 2 khâu: thu nổ (hay thu thập thông tin) và xử lý. Công nghệ xử lý dựa trên sự tích hợp các thuộc tính sóng địa chấn về biên độ và tần số kết hợp với đặc tính vật lý vỉa để nâng cao độ chính xác mô hình 3D của vỉa chứa và sự phân bố dầu khí để xác định chính xác hơn trữ lượng dầu khí và bố trí mạng lưới khoan tối ưu. Hướng đổi mới công nghệ khác trong địa vật lý giếng khoan là xử lý các thông số cơ lý đá để phân biệt các vỉa có độ bão hòa dầu, khí khác nhau trước và sau thời gian khai thác, điều chỉnh chính xác hướng khoan theo thân dầu, đặc biệt trong khoan ngang và chùm.

Trong lĩnh vực khoan và phát triển mỏ, luôn cần có sự cải tiến và đổi mới công nghệ để cải thiện tốc độ khoan và xây lắp, tăng thời gian hữu ích, ứng dụng rộng rãi công nghệ robotic, giảm giá thành, thích ứng với sự cạnh tranh của thị trường, chuẩn bị nguồn lực phát triển công nghệ khoan và xây lắp ở điều kiện biển sâu, xa bờ

Thực tiễn cho thấy công nghiệp dầu khí vẫn giữ vị trí hàng đầu trong tỉ phần năng lượng sơ cấp ở Việt Nam và thế giới trong thời gian dài ở thế kỷ XXI. Chúng ta cũng không thể phủ nhận thực tế là sự biến đổi khí hậu và tiềm ẩn rủi ro cao về môi trường liên quan chặt chẽ với các ngành công nghiệp dầu khí. Sản phẩm dầu khí được sử dụng rộng rãi như nhiên liệu và nguyên liệu trong công nghiệp, nông nghiệp, sản xuất hàng tiêu dùng, chất đốt. Một khi chưa có nguồn tài nguyên mới thay thế thì ngành thăm dò, khai thác và chế biến dầu khí buộc phải đầu tư nghiên cứu những giải pháp và quy trình công nghệ hiện đại hơn để tăng hiệu quả và giá trị sử dụng, giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng xấu đến môi trường. Do đòi hỏi khách quan của CMCN 4.0, trong tương lai, các công ty dầu khí phải đối mặt với yêu cầu đa dạng hóa nguồn năng lượng, khai thác nguồn năng lượng mới hiệu quả, sạch hơn và thỏa mãn người tiêu dùng hơn, hạn chế tối đa phát thải khí CO₂.

Những tài nguyên năng lượng khoáng gốc hydrocarbon cho tương lai trước tiên phải kể đến là khí thiên nhiên. Khí thiên nhiên được xem là dạng năng lượng sạch sử dụng hiệu quả cho điện, hóa dầu, ít phát thải khí nhà kính. Với tính ưu việt đó nên khí thiên nhiên dự báo sẽ là nguồn tài nguyên/năng lượng tương lai thay thế dầu và than. Khí hóa lỏng LNG dự báo sẽ có nhịp độ tiêu thụ tăng nhanh.

Khí thiên nhiên còn ở dạng “băng cháy” - gas hydrat, hay metan hydrat, theo dự báo có tiềm năng lớn ở Biển Đông. Giải pháp kỹ thuật và công nghệ khai thác, xử lý khí hoàn toàn khác công nghệ cổ điển khai thác dầu khí. Việc đánh giá và phân vùng tiềm năng khí hydrat là nhiệm vụ cần được quan tâm xúc tiến và sớm tiếp cận với công nghệ thăm dò và khai thác dạng tài nguyên này.

Các dạng năng lượng tái tạo mà ngành Dầu khí có thể ưu tiên xem xét phát triển dựa trên năng lực của mình là năng lượng gió và năng lượng hydro.

Năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo, sạch, có tiềm năng lớn và sẽ là một trong những nguồn năng lượng quan trọng phát triển trong thập niên tới, cần sớm được đầu tư. Năng lượng gió dùng chủ yếu để sản xuất điện với nhiều lợi thế do đầu tư ban đầu thấp. Theo thống kê năm 2018 của Tổ chức Equal - Ocean, điện gió phát triển mạnh nhất ở Trung Quốc với tổng công suất 211.392 MW, dẫn đầu thế giới; khối EU 178.526 MW; Mỹ 96.625 MW, giảm thiểu được gần 9 tỉ tấn khí thải CO₂. Theo Ủy ban KH&CN Trung Quốc, công suất điện gió Trung Quốc sẽ tăng lên 400 GW vào năm 2030 và 1.000 GW năm 2050. Điện gió được xây dựng trong đất liền và ngoài biển. Điện gió là lĩnh vực nhận được sự quan tâm và tài trợ từ Chính phủ. Nhược điểm của điện gió là cường độ gió biến động không phù hợp với mức tiêu thụ điện trong ngày và theo mùa, khó khăn cho tích trữ điện năng.

Với tiềm lực và kinh nghiệm xây dựng các công trình biển, ngành Dầu khí Việt Nam cần sự hỗ trợ của Chính phủ để phát triển hoàn chỉnh công nghiệp điện gió ngoài biển và hải đảo, không ảnh hưởng đến diện tích đất và môi trường sinh thái như ở đất liền. Những công trình điện gió ngoài biển có thể sử dụng đa mục tiêu.

Năng lượng hydro cũng là nguồn năng lượng sạch của tương lai nhưng chưa tạo dựng được thị trường tiêu thụ, ngoài hydro lỏng làm nhiên liệu cho các tên lửa đẩy. Hydro còn được sử dụng trong dây chuyền công nghệ chế biến dầu, sản xuất đạm và bắt đầu ứng dụng thử nghiệm cho xe dùng nhiên liệu hydro (FCEVs - fuel cell electric vehicles).

Hydro được sản xuất công nghiệp theo 2 hướng:

Hướng thứ nhất: Reforming hơi (steam reforming) và kế tiếp là oxy hóa phần còn lại (partial oxydation) của khí metan. Khí metan có nguồn chủ yếu từ khí thiên nhiên và có thể từ vật liệu sinh khối (biomass). Ưu điểm của phương pháp này là có thể tách tối đa hydro từ metan, nhưng nhược điểm là phát thải ra lượng lớn khí CO₂ sau phản ứng.

Hướng thứ hai: Điện phân từ nước.

Cả hai phương pháp đều cần một lượng lớn năng lượng tham gia dưới dạng nhiệt ở steam reforming và điện năng ở giải pháp điện phân nước. Năng lượng hydro cần có công nghệ hiệu quả hơn và thị trường tiêu thụ để trở thành nguồn năng lượng vô tận trong tương lai.

Ngô Thường San - Chủ tịch Hội Dầu khí Việt Nam

Trình bày: Quang Huy