Mêtan than, còn được gọi là khí tự nhiên trong lòng than, là khí tự nhiên được chiết xuất từ các vỉa than trong những thập kỷ gần đây, nó đã trở thành một nguồn năng lượng quan trọng ở Hoa Kỳ, Canada, Úc và các quốc gia khác. Đặc điểm của khí mêtan trong than đá là thành phần chính là khí mêtan và được gọi là “khí ngọt” vì không chứa hydro sunfua. Đặc điểm này khiến khí mê-tan than đá trở nên hấp dẫn hơn trên thị trường, đặc biệt hiện nay với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng.
Khí mêtan trong than được hình thành do sự hấp phụ khí mêtan bên trong các vỉa than. So với đá sa thạch truyền thống hoặc các bể chứa khí tự nhiên thông thường khác, khí mêtan trong than có một phương pháp lưu trữ độc đáo. Nó chủ yếu lưu trữ khí mêtan trong than thông qua quá trình hấp phụ.
Khí metan trong than đá được hình thành như thế nào? Với quá trình trưởng thành nhiệt của chất hữu cơ và hydrocarbon rắn, khí mêtan trong than dần dần hình thành trong than. Quá trình tự nhiên này mang lại cho khí mê-tan than đá những đặc tính hóa học đặc biệt, bao gồm tỷ lệ hydrocacbon nặng thấp hơn so với tỷ lệ có trong khí tự nhiên thông thường.
Việc phát hiện khí metan ở vỉa than chủ yếu xuất phát từ sự thông gió của vỉa than Ngay từ nhiều thế kỷ trước, khí metan trong vỉa than đã được các thợ mỏ biết đến nên trước khi khai thác thường khoan lỗ để khí mêtan thoát ra ngoài nhằm đảm bảo an toàn. . Vào cuối những năm 1970, khí mêtan trong lòng than bắt đầu được chú ý nhiều hơn như một nguồn tài nguyên khí đốt tự nhiên khi chính phủ Hoa Kỳ hỗ trợ nghiên cứu các nguồn khí đốt tự nhiên phi truyền thống.
Công nghệ khai thác khí mê-tan từ than đá tiếp tục phát triển, khiến nó trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng nhất, đặc biệt ở những quốc gia có nhu cầu năng lượng ngày càng tăng.
Tại Úc, hoạt động khai thác khí metan ở vỉa than thương mại bắt đầu ở Queensland vào năm 1996. Nguồn khí mê-tan ở vỉa than ở đây hiện chiếm khoảng 10% sản lượng khí đốt tự nhiên của Australia.
Sự phân bố trữ lượng của khí mêtan trong lòng than có liên quan đến nhiều yếu tố, bao gồm độ xốp và khả năng hấp phụ của nó. Các bể chứa khí metan than chủ yếu là các bể chứa có độ xốp kép, có nghĩa là các vết nứt tự nhiên của than (gọi là vết nứt rõ ràng) có tác động đến đặc tính dòng chảy của khí, trong khi cấu trúc bên trong của nó chịu trách nhiệm chính cho việc lưu trữ khí. Ngoài ra, chủng loại và chất lượng than cũng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp phụ khí của than, thường dao động từ 100 đến 800 feet khối tiêu chuẩn/tấn than.
Quá trình khai thác khí mêtan trong lòng than đòi hỏi phải khoan từ 100 đến 1.500 mét dưới lòng đất. Khi áp suất trong vỉa than giảm xuống, khí và nước sinh ra sẽ dâng lên qua các đường ống dẫn lên bề mặt. Tùy thuộc vào điều kiện địa chất, chất lượng nước sản xuất sẽ khác nhau và có thể chứa các hóa chất không mong muốn. Quá trình sản xuất mêtan trong than đá cũng thường đòi hỏi đầu tư ban đầu đáng kể, nhưng lợi nhuận thu được tương đối đáng kể.
Dữ liệu sản xuất cho thấy đường cong sản xuất của giếng mêtan đáy than sẽ có đặc tính "suy giảm âm", tức là khi nước được bơm ra ngoài, tốc độ sản xuất khí sẽ tăng dần.
Mặc dù khí mê-tan trong than đá là một loại khí tự nhiên tương đối sạch nhưng quá trình khai thác nó vẫn có những tác động đến môi trường, đặc biệt là về khí thải và tài nguyên nước. Vì khí mê-tan có tác động lớn hơn đến sự nóng lên toàn cầu so với carbon dioxide nên không thể bỏ qua việc giải phóng nó. Các nghiên cứu ở một số khu vực đã chỉ ra rằng việc khai thác khí mêtan trong lòng than có thể ảnh hưởng đến sự phân bố nguồn nước ngầm và thậm chí gây ra các vấn đề về địa chất.
Ngoài ra, nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc khai thác khí mê-tan dưới đáy than sẽ dẫn đến suy giảm chất lượng nước nên việc thực hiện các biện pháp xử lý nước hiệu quả là đặc biệt quan trọng. Một số công ty đang thực hiện kế hoạch giảm phát thải khí độc hại và cam kết giảm tác động môi trường của hoạt động khai thác mỏ.
Nếu bạn có thêm câu hỏi về việc khai thác và sử dụng khí mê-tan trong lòng than, bạn có muốn tìm hiểu thêm về tác động môi trường và tiềm năng năng lượng của nó không?