Ngành công nghiệp dầu khí là gì? Các nghiên cứu khoa học

Định nghĩa ngành công nghiệp dầu khí

Ngành công nghiệp dầu khí là lĩnh vực kinh tế chuyên sâu liên quan đến việc khai thác, chế biến, phân phối và sử dụng các sản phẩm từ dầu mỏ và khí tự nhiên. Đây là ngành có tính chất tích hợp cao, bao phủ nhiều chuỗi giá trị, đóng vai trò then chốt trong phát triển công nghiệp và năng lượng toàn cầu. Dầu khí không chỉ là nguồn nhiên liệu quan trọng cho giao thông vận tải và sản xuất điện mà còn là nguyên liệu cơ bản cho hàng ngàn sản phẩm tiêu dùng và công nghiệp.

Ngành dầu khí được xem là xương sống của nền kinh tế hiện đại. Theo thống kê của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), hơn 80% tổng nhu cầu năng lượng toàn cầu vẫn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, trong đó dầu khí chiếm tỷ trọng lớn. Dầu khí cũng đóng vai trò là hàng hóa chiến lược, ảnh hưởng đến an ninh năng lượng, địa chính trị, ngân sách quốc gia và thị trường tài chính toàn cầu.

Bên cạnh đó, ngành dầu khí tạo ra hàng triệu việc làm trực tiếp và gián tiếp, cung cấp nguồn thu khổng lồ từ thuế, phí và xuất khẩu cho các nước sản xuất. Những nước như Ả Rập Saudi, Nga, Mỹ, Canada hay Na Uy có nền kinh tế gắn chặt với hoạt động khai thác và chế biến dầu khí. Với phạm vi ảnh hưởng rộng và sâu, đây là một trong những ngành công nghiệp có mức độ đầu tư và rủi ro cao nhất hiện nay.

Các phân ngành chính

Ngành công nghiệp dầu khí được phân chia thành ba phân đoạn cơ bản, phản ánh chuỗi giá trị từ lúc tài nguyên còn dưới lòng đất cho đến khi trở thành sản phẩm đến tay người tiêu dùng:

• Thượng nguồn (Upstream): Bao gồm tìm kiếm địa chất, khảo sát địa chấn, khoan thăm dò và khai thác dầu khí thô. Đây là giai đoạn có chi phí đầu tư cao và rủi ro địa chất lớn.
• Trung nguồn (Midstream): Liên quan đến việc vận chuyển, lưu trữ, xử lý và phân phối dầu khí từ mỏ đến nhà máy hoặc cảng xuất khẩu. Các phương tiện chính gồm đường ống, tàu chở dầu, xe bồn chuyên dụng và hệ thống kho bãi.
• Hạ nguồn (Downstream): Giai đoạn cuối của chuỗi, bao gồm tinh luyện dầu thô, chế biến khí tự nhiên, sản xuất các sản phẩm như xăng, dầu diesel, LPG, hóa dầu, và phân phối đến thị trường tiêu thụ.

Mỗi phân đoạn đóng vai trò không thể thay thế trong toàn bộ chu trình hoạt động. Trong khi thượng nguồn phụ thuộc vào công nghệ khai thác và trữ lượng, thì trung nguồn và hạ nguồn lại đòi hỏi hạ tầng kỹ thuật và năng lực vận hành tinh vi. Một số tập đoàn năng lượng lớn như ExxonMobil, Shell, Chevron hay TotalEnergies thường thực hiện cả ba phân đoạn, được gọi là “công ty tích hợp theo chiều dọc”.

Để minh họa vai trò và đặc điểm từng phân đoạn, bảng sau cung cấp cái nhìn tổng quan:

Phân đoạn	Chức năng chính	Ví dụ hoạt động
Thượng nguồn	Khảo sát, khoan thăm dò, khai thác dầu khí	Khai thác mỏ Bạch Hổ, khoan giếng ngoài khơi
Trung nguồn	Vận chuyển, lưu trữ, phân phối dầu khí thô	Đường ống dẫn khí PM3-Cà Mau, tàu chở dầu VLCC
Hạ nguồn	Lọc hóa dầu, sản xuất và phân phối sản phẩm	Nhà máy lọc dầu Dung Quất, hệ thống bán lẻ xăng dầu

Lịch sử phát triển

Ngành công nghiệp dầu khí hiện đại bắt nguồn từ thế kỷ 19, với mốc quan trọng là giếng dầu thương mại đầu tiên được khoan vào năm 1859 tại Titusville, Pennsylvania (Mỹ). Trong vòng vài thập kỷ sau đó, dầu mỏ đã thay thế than đá trong nhiều lĩnh vực như chiếu sáng, giao thông và công nghiệp, đặc biệt là sau khi xe hơi ra đời và lan rộng toàn cầu.

Sang thế kỷ 20, dầu khí trở thành trụ cột của kinh tế thế giới. Các công ty như Standard Oil (Mỹ), Royal Dutch Shell (Hà Lan – Anh), và British Petroleum (Anh) hình thành và chi phối thị trường. Từ sau Thế chiến II, các quốc gia sản xuất dầu bắt đầu đòi quyền kiểm soát tài nguyên, dẫn đến sự ra đời của Tổ chức các nước xuất khẩu dầu mỏ (OPEC) vào năm 1960.

Những sự kiện lớn trong lịch sử ngành bao gồm: cuộc khủng hoảng dầu mỏ 1973, chiến tranh vùng Vịnh 1991, sự trỗi dậy của ngành dầu đá phiến tại Mỹ từ 2010, và cuộc khủng hoảng giá dầu do đại dịch COVID-19 năm 2020. Tất cả đều chứng minh tầm ảnh hưởng sâu rộng của ngành đến địa chính trị và kinh tế toàn cầu.

Kỹ thuật và công nghệ trong ngành

Ngành dầu khí là một trong những ngành ứng dụng kỹ thuật cao nhất, đòi hỏi sự kết hợp giữa địa chất, cơ khí, tự động hóa và khoa học vật liệu. Việc thăm dò và khai thác tài nguyên ở độ sâu hàng nghìn mét dưới lòng đất hoặc dưới đáy biển sâu yêu cầu công nghệ tiên tiến và đội ngũ kỹ sư chuyên môn cao.

Một số công nghệ chủ chốt trong ngành bao gồm:

• Địa chấn 3D, 4D: Tái tạo cấu trúc địa chất dưới lòng đất để xác định vị trí chứa dầu khí.
• Khoan định hướng và khoan ngang: Tối ưu hóa việc tiếp cận mỏ dầu, nâng cao hiệu suất thu hồi.
• Nứt vỉa thủy lực (hydraulic fracturing): Ứng dụng phổ biến trong khai thác dầu đá phiến tại Mỹ.
• SCADA và IoT công nghiệp: Hệ thống tự động giám sát và điều khiển hoạt động khai thác, lọc hóa dầu.

Việc cải tiến công nghệ giúp ngành giảm chi phí khai thác, tăng hệ số thu hồi dầu $R_f$, giảm thiểu rủi ro tai nạn và giảm tác động tiêu cực đến môi trường. Trong bối cảnh chuyển đổi năng lượng, công nghệ số hóa (digital twin, AI, big data) đang được ứng dụng mạnh mẽ để tối ưu hóa chuỗi cung ứng và bảo trì dự đoán.

Vai trò kinh tế và địa chính trị

Ngành công nghiệp dầu khí có ảnh hưởng sâu rộng đến nền kinh tế toàn cầu, là động lực thúc đẩy công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Doanh thu từ xuất khẩu dầu khí chiếm tỷ trọng lớn trong ngân sách của nhiều quốc gia, đặc biệt là các nước có trữ lượng lớn như Ả Rập Saudi, Nga, Iran, Venezuela hay Nigeria. Giá dầu ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số lạm phát, tỷ giá hối đoái, chi phí vận chuyển và sản xuất của toàn bộ nền kinh tế.

Các quốc gia tiêu thụ nhiều năng lượng như Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản phụ thuộc vào nhập khẩu dầu mỏ để đảm bảo an ninh năng lượng. Do đó, chính sách năng lượng của các quốc gia này luôn gắn liền với chiến lược tiếp cận nguồn cung dầu khí ổn định. Sự biến động về giá dầu thường dẫn đến những thay đổi lớn trong thương mại quốc tế và chính sách tài khóa.

Về mặt địa chính trị, dầu khí được xem là một công cụ chiến lược trong quan hệ quốc tế. Việc kiểm soát các tuyến vận chuyển dầu khí như eo biển Hormuz, kênh đào Suez, hay Biển Đông có ý nghĩa then chốt với thương mại năng lượng toàn cầu. Các cuộc xung đột vũ trang, lệnh cấm vận và tranh chấp lãnh thổ đều thường gắn liền với tài nguyên dầu khí. Ví dụ, căng thẳng giữa Nga và châu Âu trong vấn đề đường ống khí Nord Stream 2 là một minh chứng rõ ràng.

Ảnh hưởng đến môi trường

Hoạt động của ngành dầu khí gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường ở cả cấp độ địa phương và toàn cầu. Từ giai đoạn khai thác đến tinh luyện và sử dụng, dầu khí thải ra lượng lớn khí nhà kính như $CO_2$ và $CH_4$, là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng nóng lên toàn cầu. Theo báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), hơn 70% phát thải khí nhà kính trong thế kỷ 20 đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch.

Các sự cố tràn dầu trên biển như vụ Exxon Valdez (1989) hay Deepwater Horizon (2010) đã để lại hậu quả nghiêm trọng về sinh thái, tiêu diệt hệ sinh thái biển và làm ô nhiễm nguồn nước, đất và không khí. Ngoài ra, việc khai thác tại các khu vực nhạy cảm như Bắc Cực, rừng nhiệt đới hay vùng biển sâu tiềm ẩn rủi ro lớn nếu không được kiểm soát nghiêm ngặt.

Ngành công nghiệp dầu khí hiện đang chịu áp lực ngày càng lớn từ cộng đồng quốc tế, các tổ chức môi trường và người tiêu dùng trong việc giảm thiểu tác động sinh thái. Việc áp dụng các tiêu chuẩn ESG (môi trường – xã hội – quản trị) và công nghệ xử lý chất thải, kiểm soát phát thải đang dần trở thành điều kiện bắt buộc để hoạt động trong bối cảnh toàn cầu hóa và chuyển đổi xanh.

Chuyển đổi năng lượng và tương lai ngành

Trước thách thức từ biến đổi khí hậu và xu hướng chuyển đổi sang năng lượng tái tạo, ngành dầu khí toàn cầu đang đối mặt với giai đoạn chuyển mình quan trọng. Nhiều tập đoàn lớn như BP, Shell và TotalEnergies đã công bố chiến lược giảm dần phụ thuộc vào dầu thô, chuyển sang đầu tư vào năng lượng tái tạo như gió, mặt trời, hydro xanh và lưu trữ năng lượng.

Chuyển đổi năng lượng không đồng nghĩa với việc loại bỏ hoàn toàn dầu khí, mà là việc tái cấu trúc vai trò của ngành trong nền kinh tế carbon thấp. Trong kịch bản phát triển bền vững do IEA công bố, nhu cầu dầu đạt đỉnh vào cuối thập kỷ 2020s và bắt đầu giảm dần sau đó. Tuy nhiên, dầu khí vẫn đóng vai trò thiết yếu trong hóa dầu, hàng không, vận tải biển và các ngành công nghiệp nặng.

Ngành dầu khí trong tương lai sẽ phụ thuộc vào khả năng thích ứng với công nghệ xanh, sự đa dạng hóa danh mục đầu tư và chính sách năng lượng quốc gia. Những công ty có năng lực tài chính và công nghệ vượt trội sẽ có lợi thế trong giai đoạn chuyển dịch toàn cầu này.

Đầu tư và rủi ro tài chính

Ngành dầu khí là một lĩnh vực có mức đầu tư rất cao và tiềm ẩn nhiều rủi ro. Các dự án khai thác mỏ ngoài khơi sâu, nhà máy lọc dầu hoặc cơ sở hóa dầu đều đòi hỏi hàng tỷ USD và thời gian hoàn vốn kéo dài từ 7 đến 20 năm. Sự biến động về giá dầu, thay đổi chính sách thuế, rủi ro pháp lý và môi trường có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng sinh lời của dự án.

Các nhà đầu tư hiện nay đang ngày càng xem trọng các chỉ số ESG trước khi rót vốn vào các công ty dầu khí. Tài chính xanh, quỹ hưu trí và các tổ chức đầu tư lớn có xu hướng rút vốn khỏi các dự án gây nhiều phát thải và chuyển sang lĩnh vực năng lượng sạch. Điều này thúc đẩy các công ty phải công khai minh bạch dữ liệu môi trường và có chiến lược phát triển bền vững dài hạn.

Ví dụ, quỹ đầu tư lớn nhất thế giới – Quỹ hưu trí quốc gia Na Uy – đã rút vốn khỏi nhiều công ty dầu khí không đạt chuẩn phát thải từ năm 2019. Đây là tín hiệu rõ ràng cho thấy ngành dầu khí cần thay đổi mô hình tài chính và vận hành nếu muốn tiếp tục thu hút vốn trong thập kỷ tới.

Tình hình ngành dầu khí tại Việt Nam

Tại Việt Nam, ngành dầu khí là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, đóng góp lớn vào GDP và ngân sách nhà nước. Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PVN) là đơn vị đầu mối, quản lý toàn bộ chuỗi giá trị từ thăm dò, khai thác đến lọc hóa dầu và phân phối sản phẩm. Nhiều đơn vị thành viên của PVN như Vietsovpetro, BSR, PVGas đã đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế quốc dân.

Các mỏ dầu khí chủ yếu tập trung tại thềm lục địa phía Nam như Bạch Hổ, Đại Hùng, Sư Tử Đen, Rồng, Cá Tầm... Việt Nam cũng đang đẩy mạnh phát triển khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) và đầu tư vào năng lượng sạch. Dự án Nhà máy điện khí LNG Long An, LNG Bạc Liêu và các cảng nhập khẩu LNG đang được triển khai nhằm đa dạng hóa nguồn năng lượng và tăng cường an ninh năng lượng quốc gia.

Bên cạnh đó, ngành dầu khí Việt Nam cũng đang đối mặt với thách thức như suy giảm sản lượng khai thác, biến động giá dầu, yêu cầu về môi trường và cạnh tranh khu vực. Để phát triển bền vững, Việt Nam cần tăng cường hợp tác quốc tế, nâng cao năng lực công nghệ và tiếp cận các tiêu chuẩn ESG toàn cầu.

Tài liệu tham khảo

1. IEA – World Energy Outlook 2023
2. U.S. Energy Information Administration (EIA)
3. OPEC – Official Website
4. IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change
5. Shell – Energy Transition Reports
6. TotalEnergies – Sustainability & Climate
7. Tập đoàn Dầu khí Việt Nam – PVN
8. Norges Bank Investment Management – ESG Strategy