TỔNG QUAN về SORBITAN STEARATE và ỨNG DỤNG của SORBITAN STEARATE TRONG THỰC PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
HOẠT CHẤT BỀ MẶT

Đề tài: Ứng dụng alkylphenol ethoxylate
để tăng cường thu hồi dầu trong khai thác
dầu khí
GVHD: TS. PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH
SVTH: NGUYỄN HỒNG LONG
LỚP:

DH18HD

MSSV: 18139086

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 01 năm 2022


NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Ngày……… tháng………. năm…………
(kí tên)

2


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. 4
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 5
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. 6
Chương 1. Tổng quan về Alkylphenol ethoxylate ......................................................... 7
1.1

Chất hoạt động bề mặt ...................................................................................... 7

1.2

Nhóm Alkylphenol ............................................................................................ 8

1.3

Alkylphenol ethoxylate ..................................................................................... 8

1.3.1

Tên gọi........................................................................................................ 9

1.3.2

Định nghĩa .................................................................................................. 9

1.3.3

Cấu trúc .................................................................................................... 10

1.3.4

Cơng dụng ................................................................................................ 10

1.3.5

Độc tính .................................................................................................... 11

Chương 2. Tính chất của Alkylphenol ethoxylate ........................................................ 13
2.1.

Tính chất hóa lí ............................................................................................... 13

2.2.

Giá trị HLB ..................................................................................................... 13

2.3.

Độ nhớt............................................................................................................ 13

2.4.

Tính năng ........................................................................................................ 14

Chương 3. Ứng dụng của Alkylphenol ethoxylate trong tăng cường thu hồi dầu ....... 15
Chương 4. Kết luận....................................................................................................... 20
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 21

3


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 Cấu tạo của chất hoạt động bề mặt ..................................................................... 7
Hình 2. Công thức cấu tạo của alkylphenol ethoxylate ................................................ 10
Hình 3 Phương pháp tổng hợp APEO .......................................................................... 10
Hình 4 Giàn khoan dầu đang khai thác ........................................................................ 15
Hình 5 Các thùng APEO .............................................................................................. 16
Hình 6 Thông số một số loại hoạt chất bề mặt ............................................................. 17
Hình 7 Tỉ lệ các chất hoạt động bề mặt ........................................................................ 18
Hình 8 Sơ đồ khối quy trình chế tạo chất khử nhũ ....................................................... 18

4


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, dân số thế giới ngày càng phát triển dẫn đến nhu cầu di chuyển cũng tăng
cao. Điều này khiến cho giá dầu thô ngày càng tăng nhưng nguồn ngun liệu hóa thạch
này thì ngày một giảm xuống. Chính vì thế, việc tăng cường khả năng thu hồi dầu khí
đã trở thành mục tiêu chiến lược của ngành khai thác dầu khí nhằm thu hồi từ 2/3 cho
đến 4/5 lượng dầu còn lưu lại do cấu trúc nứt nẻ của vỉa đá rất khó khai thác.
Việt Nam với 60 năm truyền thống và phát triển ngành Dầu khí đã cho thấy tiềm
năng cũng như sự phát triển và cần thiết của ngành khai thác này. Hiện nay, các mỏ
đang khai thác tập trung chủ yếu ở bể Cửu Long, Nam Cơn Sơn, Sơng Hồng, MalayThổ Chu. Ngồi các khu vực đã phát hiện dầu khí thì ở các bể trầm tích ở thềm lục địa
và vùng đặc quyền kinh tế cũng cho thấy tiềm năng có thể thu hồi được dầu khí rất lớn.
Tuy nhiên, đang có rất nhiều mỏ dầu đang gặp khó khăn rất lớn khi khai thác thứ
cấp bằng bơm ép nước do độ nhớt của dầu quá cao làm giảm hiệu quả đẩy dầu của nước
bơm ép dẫn đến hiện tượng ngập nước và tạm dừng khai thác. Do vậy, cần phải tìm các

tác nhân, phương pháp mới để cải thiện khả năng khai thác dầu. Một trong các phương
pháp có tiềm năng rất cao đang được sử dụng hiện nay đó là sử dụng chất hoạt động bề
mặt để tăng cường thu hồi dầu khí.
Chính vì những điều trên mà em chọn đề tài “Ứng dụng alkylphenol ethoxylate để
tăng cường thu hồi dầu trong khai thác dầu khí” để có thể tìm hiểu rõ hơn về vấn đề
này.

5


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài báo cáo này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến
tiến sĩ, giảng viên bộ môn – cô Phan Nguyễn Quỳnh Anh đã truyền đạt kiến thức và kĩ
năng quý báu trong suốt thời gian học tập vừa qua. Khi tham gia lớp học của cơ, em đã
có thêm nhiều thơng tin bổ ích về các loại chất hoạt động bề mặt cũng như tinh thần học
tập hiệu quả, nghiêm túc. Đây là những hành trang quý báu sẽ giúp ích rất nhiều cho
em sau này trong học tập cũng như làm việc.
Vì thời gian có hạn cũng như kiến thức và kinh nghiệm bản thân em còn hạn chế,
cũng như lần đầu tiếp xúc với các kiến thức liên quan đến lĩnh vực dầu khí nên bài làm
của em có thể sẽ cịn nhiều thiếu sót trong việc trình bày, đánh giá và hoàn thành báo
cáo. Em rất mong nhận được sự thơng cảm và những đóng góp ý kiến của cô để em rút
kinh nghiệm và sẽ thực hiện tốt hơn trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn cô.

6


Chương 1. Tổng quan về Alkylphenol ethoxylate
1.1 Chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt là các hợp chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt giữa

hai chất lỏng, chất khí và chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất rắn. Chúng hoạt động
như chất tẩy rửa, chất làm ướt, chất nhũ hóa, chất tạo bọt và chất phân tán.
Chủ yếu có bốn loại chất hoạt động bề mặt; anion, khơng ion, cation, lưỡng tính
hoặc ion lưỡng tính. Chất hoạt động bề mặt bao gồm phần đầu ưa nước và phần đuôi
kỵ nước (Hình 1). Chúng tương tác với cả bề mặt phân cực và không phân cực và có
thể được hấp thụ trên bề mặt lỗ rỗng, hoặc trên các màng bề mặt chất lỏng gây ra sự
thay đổi tính thấm ướt.

Hình 1 Cấu tạo của chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt là một phân tử bao gồm cả tính ưa nước và khơng ưa nước
nên nó bao gồm cả phần tan và không tan trong nước:
-

Phần không tan trong nước thường là một mạch hydro cacbon dài 8 - 21, ankyl
thuộc mạch ankal, ankle mạch thẳng hoặc có gắn vịng clo hoặc bezen…

-

Phần tan trong nước thường là một nhóm ion hoặc non-ionic. Đây là nhóm phân
cực mạnh giống như Cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), Amin (-NH2) hoặc
sulfat (-OSO3)…

Ở đây, chất hoạt động bề mặt được dùng để làm giảm sức căng bề mặt (IFT) giữa
nước và dầu, được sử dụng trong các quy trình EOR hóa học. [19]

7


1.2 Nhóm Alkylphenol
Alkylphenol là một họ hợp chất hữu cơ được tạo ra bằng phương pháp alkyl hóa các

phenol. Nó gồm hai họ chủ yếu là Octylphenols (OPs) và Nonylphenols (NPs), là các
chất có cùng cơng thức phân tử và khối lượng nhưng lại khác nhau về cấu trúc hóa học,
tức là chúng là đồng phân của nhau.
Từ những năm 1940, alkylphenol được sử dụng rộng rãi làm chất hoạt động bề mặt
trong quá trình tẩy rửa và làm sạch cho các doanh nghiệp và tổ chức. Tuy nhiên, những
sản phẩm này dành cho các nhà cơng trình hiện nay ít phổ biến hơn. Alkylphenol được
thêm vào công thức thuốc trừ sâu như thành phần để cải thiện hiệu suất. Ngồi ra, nó
cịn được sử dụng trong cơng nghiệp sản xuất giấy, gia công da và may mặc, gia công
kim loại. Nó được sử dụng để phân tán sự cố tràn xăng dầu và là thành phần trong sơn,
chất kết dính và các sản phẩm chăm sóc cá nhân.
Alkylphenol có tầm quan trọng thương mại lớn nhất có các nhóm alkyl có kích
thước từ một đến mười hai ngun tử cacbon.[1] Chúng được sử dụng nhằm tổng hợp
ra các dẫn xuất để ứng dụng cho rất nhiều lĩnh vực khác nhau. NPs là chất trung gian
trong sản xuất chất chống oxy hóa được sử dụng để bảo vệ hoặc ổn định các polyme
như cao su và polyvinyl clorua (PVC) trong khi OPs cũng là chất trung gian trong sản
xuất nhựa phenolic dùng làm chất liên kết. [2] Hiện nay, alkylphenol được ứng dụng
vào sản xuất chất hoạt động bề mặt không chứa ion đã tăng trưởng mạnh mẽ. Tuy nhiên,
những vấn đề về khả năng phân hủy sinh học và độc tính của các dẫn xuất của nó đối
với các lồi thủy sinh có thể hạn chế việc sử dụng chúng trong tương lai.
Alkylphenol có tầm quan trọng thương mại thường được sản xuất bằng phản ứng
của anken với phenol với sự có mặt của chất xúc tác acid. Các lò phản ứng được sử
dụng để sản xuất alkylphenol là lò phản ứng mẻ đơn giản, lò phản ứng mẻ phức tạp và
lò phản ứng liên tục. Một số ứng dụng alkylphenol có thể dung nạp các sản phẩm lị
phản ứng “nguyên trạng”, nhưng hầu hết các alkylphenol được bán ngày nay đều u
cầu q trình tinh chế, ví dụ như chưng cất. Hầu hết sản xuất alkylphenol quan trọng về
mặt thương mại là ba loại, alkylphenol chưa tinh chế, monoalkylphenol và
dialkylphenol. Độc tính của alkylphenol như một nhóm hợp chất từ độc hại vừa phải
đến thực tế không độc hại và hầu hết là chất gây kích ứng hoặc ăn mòn da.
1.3 Alkylphenol ethoxylate
8

1.3.1 Tên gọi
-

Danh pháp: Alkylphenol Ethoxylate (APEO)

-

Tên khác:
+ Nonylphenol Ethoxylate (NPEO; NPE): Polyethylene glycol 4-(tertoctylphenyl) ether
+ Octylphenol Ethoxylate (OPEO;

OPE): Polyethylene glycol

octylphenyl ether
-

Số CAS:
+ 9002-93-1: Polyethylene glycol 4-(tert-octylphenyl) ether
+9036-19-5: Polyethylene glycol octylphenyl ether

1.3.2 Định nghĩa
Alkylphenol ethoxylate thuộc nhóm hợp chất alcol ethoxylate. Khả năng tan
trong nước của các chất hoạt động bề mặt không ion được hỗ trợ bởi các đoạn mạch
ethylene oxide. Các nhóm polyoxyethylene này được tạo thành do phản ứng có xúc
tác giữa ethylene oxide với những hợp chất có chứa nguyên tử hydro linh động, do
vậy cấu trúc của các nhóm là đa dạng và tan trong nước khi bị ethoxylate hóa.
Alkylphenol ethoxylate có nguồn gốc từ nonylphenol được gọi là nonylphenol
ethoxylate (NPE) và chiếm khoảng 80% tổng khối lượng thị trường. Alkylphenol

ethoxylate có nguồn gốc từ octylphenol được gọi là octylphenol ethoxylate (OPE)
chiếm khoảng 15 đến 20% tổng thị trường APEO. Các APEO khác bao gồm
dodecylphenol ethoxylate và dinonylphenol ethoxylate chiếm phần lớn khối lượng
thị trường còn lại. [15]
Alkylphenol ethoxylate (APEO) là một chất hoạt động bề mặt không ion được
sử dụng trong các ngành công nghiệp trên tồn thế giới. Có khoảng 500.000 tấn
APE được sản xuất mỗi năm (Renner 1997) và biến nó trở thành nhóm chất hoạt
động bề mặt lớn thứ ba trên thế giới (Ying và cộng sự 2002).
Nó có thể được sử dụng như chất tẩy rửa, chất làm ướt, chất phân tán, chất nhũ
hóa, chất hịa tan và chất tạo bọt. APEO rất quan trọng đối với một số ứng dụng
công nghiệp, bao gồm bột giấy và giấy, hàng dệt, chất phủ, thuốc trừ sâu nông
nghiệp, dầu bôi trơn và nhiên liệu, kim loại và nhựa. Các ứng dụng công nghiệp
chiếm 55% thị trường APE. Các mục đích sử dụng còn lại bao gồm các sản phẩm
9


làm sạch công nghiệp và thể chế (30%), sản phẩm vệ sinh gia đình (15%) và các
mục đích sử dụng khác (<1%).
1.3.3 Cấu trúc
Alkylphenol ethoxylate được sản xuất bằng cách cho alkylphenol (AP) phản ứng
với ethylene oxide (EO). Phân tử APEO gồm hai phần: phần AP không phân cực
cho phép hịa tan dầu mỡ hay các vật liệu khác ít tan trong nước và phần ethoxylate
thì tan trong nước và hỗ trợ vật liệu chuyển sang pha nước. Cấu trúc này làm cho
hầu hết các APE phân cực có thể hòa tan trong nước và giúp phân tán chất bẩn và
dầu mỡ từ bề mặt đất thành nước. (Snyder và cộng sự 2001).

Hình 2. Công thức cấu tạo của alkylphenol ethoxylate
Các hợp chất APEO được tổng hợp từ phenol thông qua hai phản ứng [6]:

Hình 3 Phương pháp tổng hợp APEO

1.3.4 Công dụng

10


Các hợp chất APEO được sử dụng làm chất tẩy trong ngành xử lý ướt hàng dệt
may nhưng chúng cũng được sử dụng trong ngành sản xuất da như các sản phẩm
khử mỡ và ở lượng nhỏ làm chất nhũ hóa hoặc chất làm ướt trong một số thuốc
nhuộm và chế phẩm sắc tố.
Các APEO là các thành phần thường gặp trong nhiều cơng thức hóa học được
dùng để sản xuất vật liệu quần áo và giày dép. Chúng đã được sử dụng rộng rãi làm
chất hoạt tính bề mặt hoặc chất nhũ hóa trong chất tẩy, chất tẩy rửa, chất phân tán
thuốc nhuộm, hỗn hợp in, dầu se sợi và chất làm ướt. [8]
Bên cạnh đó, được sử dụng trong nhiều quy trình cơng nghiệp khác nhau, chẳng
hạn như giặt là, xử lý hàng dệt (làm ướt và tẩy rửa), chế biến bột giấy và giấy, sơn
và công thức nhựa, thu hồi dầu và khí đốt, sản xuất thép, kiểm sốt dịch hại và sản
xuất điện. [9]
Đây là nhóm hóa chất có tầm quan trọng trong thương mại ở châu Âu với sản
lượng hằng năm khoảng 75.000 tấn (RPA 1999). Tuy nhiên, các chất NPs, OPs cũng
như các AP từ mono- đến triethoxylate (APE1, APE2, APE3) là chất chuyển hóa
dai dẳng và độc hại hơn do sự phân hủy của APEO. Chính vì thế, nó đã thu hút rất
nhiều sự chú ý và gây ra tranh cãi vì những ảnh hưởng xấu tiềm ẩn đến môi trường
sống cũng như ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Hiện nay, các APEO đã bị hạn
chế sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất vật dụng tiêu dùng như giày dép,
quần áo,… và sử dụng các hóa chất khác để thay thế. Tuy nhiên, nó vẫn là một chất
có vai trị rất quan trọng trong công nghiệp thai khác nhằm tăng cường khả năng thu
hồi dầu.
1.3.5 Độc tính
Ơng Lê Trường Giang (Viện Hóa học- Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam),
cho biết các loại APEO có thể gây độc theo 3 cách: Nó có thể làm cho các sinh vật

ngơ ngẩn hoặc mất tỉnh táo, có thể bao phủ các sinh vật với màng mỏng như bong
bóng xà phịng, ngăn cản sự dịch chuyển và cuối cùng nó có thể phá vỡ các hormon
chức năng trong cơ thể sống và phá hủy tuyến nội tiết. Các nghiên cứu cũng cho
thấy khi thải ra môi trường, NPE phân rã thành nonylphenol rất độc hại. Chất này

11


có thể lây nhiễm dây chuyền thực phẩm và gây rối loạn khả năng sinh sản, tăng
trưởng.
Đặc tính độc tính quan trọng nhất của AP là tác hại của chúng đối với hormone.
Khi các APEO bị phá vỡ, các alkylphenol được hình thành độc hại hơn các APEO.
AP đặc biệt độc với sinh vật dưới nước. Nó làm hỏng khả năng sinh sản của các sinh
vật dưới nước và phá vỡ hệ sinh thái. Ở người, nó có thể gây hại ngay cả trẻ chưa
sinh. Nghiên cứu khoa học về độc tính của APEO cho thấy nhau thai của con người
phản ứng với alkylphenyl trong ba tháng đầu của thai kì. Hậu quả là gây sảy thai hoặc
khuyết tật cho thai nhi.
Một số sản phẩm phân huỷ, đặc biệt là NP, là chất ưa béo hơn và do đó độc hơn
nhiều so với các hợp chất mẹ của chúng. Hơn nữa, người ta đã xác nhận rằng NP và
các polyethoxylate của chúng có hoạt tính kháng nội tiết tố, chẳng hạn, làm rối loạn
hoạt động bình thường của nội tiết tố androgen cần thiết cho sự phát triển bình thường
của con đực và hệ thống sinh sản của chúng đối với cả các loài sinh vật biển và nước
ngọt. [12-14] Do đó, việc sử dụng rộng rãi các NPEO, cùng với việc thường xuyên
phát hiện các chất chuyển hóa độc hại tương đối ổn định của chúng, đã dẫn đến những
hạn chế trong việc sản xuất và ứng dụng chúng. Tuy nhiên, điều này khơng bị cấm
trên tồn cầu và nồng độ tương đối cao của NPEO và NP vẫn được tìm thấy trong
các sơng và hồ ở Trung Quốc, Nhật Bản, Hoa Kỳ và các quốc gia khác. [9]
Thông tin về độc tính đối với sinh thái mơi trường: [16-18]
-

Độc với loài cá: LC50 (96h) > 100 mg/L, Leuciscus idus

-

Độc với lồi khơng xương sống thủy sinh: EC50 (48 h) > 100 mg/L

-

Độc với ốc sên: LC50 96 giờ là 774 μg/L

-

Độc với ngao: LC50 144 giờ là 1.700 μg/L

-

Độc với tôm mysid: EC50 trong 96 giờ là 43 đến 61 μg/L

12


Chương 2. Tính chất của Alkylphenol ethoxylate
2.1. Tính chất hóa lí
-

Trạng thái: lỏng

-

Màu sắc: vàng nhạt đến hơi nâu

-

Mùi: đặc trưng

-

Giá trị pH: 11- 13 ở 23C

-

Nhiệt độ kết tinh: khoảng -5C

-

Điểm chớp cháy: >100C

-

Dựa theo cấu trúc hóa học thì khơng dễ cháy

-

Nhiệt độ tự cháy: >200C

-

Khơng có nguy cơ nổ

-

Áp suất hơi: 23.4 mbar ở 20C

-

Tỷ trọng: 1.14- 1.18 g/cm3 ở 23C

-

Tan trong nước

-

Tính nhớt, động học: <100 mm2/s ở 20C

2.2. Giá trị HLB
HLB (hydrophilic-lipophilic balance) được gọi là chỉ số cân bằng dầu-nước, có thể
từ 0 đến 40. HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hịa tan trong nước, HLB càng thấp thì
hóa chất càng dễ hịa tan trong các dung mơi thân dầu.
Alkylphenol ethoxylate là chất hoạt động bề mặt khơng ion, có giá trị HLB cao.
HLB của các NPs khoảng 13.2.
HLB của các OPs khoảng từ 8- 18.5. [21]
2.3. Độ nhớt
Độ nhớt của dung dịch APEO chịu sự ảnh hưởng rất lớn của cấu trúc hóa học và
khối lượng phân tử cũng như các yếu tố khác như nồng độ APEO, nhiệt độ hay nồng
độ muối. Độ nhớt dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch và tỷ lệ nghịch với nhiệt
độ. Ngồi ra, chất hoạt động bề mặt khơng ion có chỉ số HLB thấp với khả năng chịu
nhiệt thấp và nồng độ muối cao có thể là nguyên nhân ảnh hưởng đến sự tách lớp. Khi

13

đó, tiến hành khắc phục bằng cách thay đổi tỷ lệ chất hoạt động bề mặt không ion hoặc
thay bằng nhóm alkyl. [22]
2.4. Tính năng
Đây là nhóm hóa chất điển hình của chất hoạt động bề mặt khơng ion, các phân tử
oxy của lưới cơ sở b có thể được điều chỉnh trong q trình tổng hợp nhân tạo, có giá
trị HLB rộng có thể điều chỉnh. Khả năng kháng kiềm và axit mạnh, không nhạy cảm
với nước cứng, khả năng nhũ hóa, thấm ướt, phân tán, thẩm thấu, hịa tan và khử nhiễm
tuyệt vời.

14


Chương 3. Ứng dụng của Alkylphenol ethoxylate trong tăng cường thu hồi dầu
Trên thế giới, công tác tăng cường thu hồi dầu đã được quan tâm từ những năm 80,
90 của thế kỉ 20. Tuy nhiên, tới những năm 2000 mới thực sự được để ý nhờ dự án bơm
khí CO2 ở mỏ dầu Weyburn tại Canada thành công. Dần dần, việc sử dụng các chất hoạt
động bề mặt hòa tan trong nước như một phương pháp tăng cường thu hồi dầu đã được
nghiên cứu và từng bước ứng dụng vào thực tiễn.

Hình 4 Giàn khoan dầu đang khai thác
Shuler và cộng sự (2016) đã đề xuất sử dụng chất hoạt động bề mặt như một chất
phụ gia cho chất lỏng bẻ gãy thủy lực để cải thiện sản xuất ban đầu. Chất hoạt động bề
mặt không ion với hydrophobe cực ngắn. Các chất điều chỉnh độ thấm ướt này đã được
thêm vào bể chứa ngâm nước muối ở nồng độ thấp khoảng 1% trọng lượng và được sử
dụng trong ngập lụt lõi của các vết nứt gãy nhân tạo lõi đá vơi có độ thấm ma trận
khoảng 30 mD. Các thí nghiệm cho thấy 3-pentanone giải pháp dẫn đến thu hồi dầu
khoảng 30% bằng cách ngâm nước muối và với tốc độ thu hồi dầu nhanh hơn so với
việc thu hồi dầu chậm hơn khoảng 24% bằng dung dịch chất hoạt động bề mặt. Chất

hoạt động bề mặt, làm giảm sức căng bề mặt (IFT) giữa nước và dầu, được sử dụng
trong các quy trình EOR hóa học (Green và Willhite, 2018). IFT thấp giữa dầu và nước
muối là một lý do chủ yếu cho việc khai thác lượng dầu còn lại. [19] [20]
Hơn nữa, thêm một chất hoạt động bề mặt đơn giản, hoặc một hóa chất làm thay đổi
khả năng thấm ướt, khơng chỉ có thể tăng cường khả năng thấm nước vào chất nền, nó
cịn có thể tạo ra mơi trường IFT thấp có thể phá vỡ các giọt dầu thành những giọt nhỏ

15


hơn để tạo điều kiện thuận lợi cho dầu di chuyển ra khỏi các vết nứt vi mô và vĩ mô để
tăng cường thu hồi dầu.
Các loại APEO được sử dụng trong tăng cường thu hồi dầu vì chúng có khả năng
làm tăng tính di động và làm giảm độ căng bề mặt giữa dầu và nước, giúp làm tăng số
lượng dầu thu hồi được ở các dạng khác nhau. Bên cạnh đó, nó cịn làm giảm độ bão
hịa của dầu dẫn đến cải thiện hiệu quả của quá trình khai thác.

Hình 5 Các thùng APEO
Tuy nhiên, việc sử dụng đơn lẻ một loại hoạt chất bề mặt sẽ không thể tăng cường
tối đa hiệu suất thu hồi dầu nên đã có nhiều nhà khoa học ở Việt Nam cũng như quốc
tế đang nghiên cứu, thử nghiệm việc phối trộn các chất hoạt động bề mặt hay phối hợp
phương pháp sử dụng hoạt chất bề mặt cùng các phương pháp khác.
Tại Việt Nam, EOR ngay từ năm 1999 đã được quan tâm và từ năm 2000 tới nay
vấn đề này ngày càng được quan tâm nhiều hơn với hàng loạt các đề tài nghiên cứu với
mục đích ứng dụng vi sinh hóa lý trong EOR (Viện cơng nghệ sinh học, 2014). Ở Việt
Nam có nhiều mỏ dầu có điều kiện thuận lợi để nghiên cứu ứng dụng chất hoạt động bề
mặt vào cơng tác khai thác. Điển hình là nghiên cứu chế tạo, sử dụng hệ hóa phẩm khử
nhũ từ APEO để khai thác dầu khí trên thềm lục địa Việt Nam của tác giả Hoàng Linh
Lan và cộng sự (2021).

16


Do mỗi loại khử nhũ thường chỉ phù hợp với một số loại dầu. Dầu thô Việt Nam chủ
yếu thuộc loại dầu nhẹ và ngọt, với hàm lượng asphalten, nhựa không cao nhưng lại
chứa hàm lượng lớn paraffin rắn. Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu quả khử nhũ
của các hệ hóa phẩm. Vì vậy, việc nghiên cứu để pha chế hệ hóa phẩm khử nhũ riêng
cho dầu khai thác trên thềm lục địa Việt Nam nhằm nâng cao hiệu quả khử nhũ là
cần thiết. [24]
Trong chất khử nhũ tương thì thành phần polymer với khối lượng phân tử lớn được
cho là có tính năng thiết yếu nhất. Các chất hoạt động bề mặt có tính năng keo tụ này
sẽ làm thay đổi sức căng bề mặt giữa các giọt nước và phá lớp màng bao quanh các hạt
nhũ. Sau đó, các giọt nước sẽ tiến lại gần nhau tạo hiện tượng keo tụ nhờ tương tác phân
tử. Theo các cơng trình nghiên cứu đã được cơng bố trên thế giới, các chất hoạt động
bề mặt không ion có khả năng ổn định cao trong mơi trường có hàm lượng muối
khoáng lớn, khả năng khử nhũ hiệu quả đối với hạt nhũ tương có độ phân tán cao.
Tuy nhiên hiệu quả tách nhũ của các loại polymer phụ thuộc vào nhiều thông số
nhưng khối lượng phân tử và chỉ số RSN (Relative Solubility Number - chỉ số tan
tương đối).

Hình 6 Thông số một số loại hoạt chất bề mặt
Tác giả đã tiến hành đánh giá hiệu quả khử nhũ bằng phương pháp bottle test ở nhiệt
độ 65C với 50 ppm hóa phẩm trong 50 ml dầu thơ. Chất lượng nước tách được đánh
giá bằng hàm lượng dầu trong nước tách. Chất lượng bề mặt dầu nước được đánh giá

17


bằng trực quan. Các kết quả đã cho thấy dòng polymer APEO cho kết quả tổng thể tốt
nhất về chất lượng chất nước tách và bề mặt nước/ dầu. Điều này đã chứng minh tiềm

năng và hiệu quả của APEO trong việc ứng dụng để tăng cường thu hồi dầu.
Tiếp theo, để đánh giá và lựa chọn được tổ hợp tối ưu, nhóm tác giả đã tiến hành tổ
hợp 2 nhóm chất hoạt động bề mặt APE và EPO để khảo sát sự tương tác, tương thích
giữa các nhóm. Các kết quả khảo sát kết hợp với phương pháp quy hoạch hóa thực
nghiệm đã cho ra tỉ lệ tối ưu các chất hoạt động bề mặt như sau:

Hình 7 Tỉ lệ các chất hoạt động bề mặt
Sau đó, nhóm tác giả đã tiến hành thí nghiệm để lựa chọn chất xúc tiến và hệ dung
môi dẫn và xây dựng nên sơ đồ khối quy trình chế tạo chất khử nhũ.

Hình 8 Sơ đồ khối quy trình chế tạo chất khử nhũ
Nhóm tác giả đã chế tạo được 3 hệ hóa phẩm khử nhũ phù hợp với một số loại dầu
tại Việt Nam với thành phần các chất hoạt động bề mặt keo tụ nằm trong khoảng 2330%, hàm lượng chất xúc tiến từ 0,2- 0,3%, hàm lượng dung môi từ 71- 76%. Hàm
lượng các chất có thể điều chỉnh để phù hợp với từng loại dầu. Kết quả đánh giá hiệu
quả khử nhũ trên đối tượng nhũ tương tự nhiên cho thấy, khi tăng nồng độ chất khử
nhũ từ 50 đến 100 ppm hiệu quả khử nhũ cuối cùng đều tăng. tùy thuộc vào từng loại
dầu, hàm lượng các nhóm chất trong hệ hóa phẩm khử nhũ thay đổi. Tuy nhiên, sự thay
đổi này không lớn đối với các dầu đang khai thác tại Việt Nam. Ngoài ra, hiệu quả khử
18


nhũ của các hệ hóa phẩm cịn được so sánh với hóa phẩm thương mại và cho thấy khả
năng tách nhũ của các hệ chế tạo được tương đương với của hóa phẩm thương mại,
nhưng nước tách ra có chất lượng cao hơn. Sau khi tối ưu hóa các điều kiện chế tạo như
nhiệt độ, tốc độ và thời gian khuấy, các hệ hóa phẩm thu được tại phịng thí nghiệm
được đánh giá tổng thể về tính chất hóa lý để đánh giá khả năng đáp ứng yêu cầu kỹ
thuật của các nhà thầu dầu khí đang hoạt động trên lãnh thổ Việt Nam.

19

Chương 4. Kết luận
Các hợp chất APEO có tiềm năng rất lớn trong việc ứng dụng để tăng cường thu hồi
dầu, khơng chỉ trên lí thuyết mà đa được chứng minh qua rất nhiều cơng trình nghiên
cứu.
Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả sử dụng cao nhất, cần phải nghiên cứu thêm trong
việc sử dụng kết hợp với các loại hóa chất phù hợp khác cũng như phối hợp sử dụng
cùng các phương pháp khác như bơm CO2 siêu lỏng….
Nhưng bên cạnh đó, vấn đề gây ơ nhiễm mơi trường thủy sinh cũng như các loài
động vật sống ở ao hồ hay biển cũng rất cần được quan tâm. Chúng ta nên có biện pháp
sử dụng hợp lí các chất APEO nói riêng cũng như các loại chất hóa học nói chung để
vừa tăng hiệu suất khai thác dầu nhưng đồng thời cũng không ảnh hưởng xấu đến môi
trường.

20


Tài liệu tham khảo
[1] Lorenc, J., Lambeth, G. and Scheffer, W., 2003. Alkylphenols. Kirk-Othmer
Encyclopedia of Chemical Technology,.
[2]

2022. ALKYLPHENOLS

(APs).

1st

ed.

Available

at:

< />[3] Kovarova, J., Blahova, J., Divisova, L. and Svobodova, Z., 2022. Alkylphenol
ethoxylates and alkylphenols – update information on occurrence, fate and toxicity in
aquatic

environment.

[online]

Yadda.icm.edu.pl.

Available

at:

< />[4] Renner R (1997) European bans on surfactant trigger transatlantic debate. Environ
Sci Technol 31: 316A-320A.
[5] Ying GG, Williams B, Kookana R (2002) Environmental fate of alkylphenols and
alkylphenol ethoxylates – a review. Environ Int 28: 215- 226.
[6] Tạ Quang Minh, Nguyễn Tuấn Anh, Vũ An, Phan Trọng Hiếu, Hoàng Mai Chi,
Nguyễn Thị Thu Hiền (2014), “Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt không ion
sử dụng cho tăng cường thu hồi và xử lý kích thích vỉa dầu khí từ các nguồn phenol thu
hồi ở Việt Nam”, Dầu khí, ISSN: 0866-854X, 7, 40-49.
[7] Snyder SA, Keith TL, Pierens SL, Snyder EM, Giesy JP (2001), Bioconcentration
of nonylphenol in fathead minAlkylphenol ethoxylates and alkylphenols nows
(Pimephales promelas). Chemosphere 44: 1697-1702.
[8]

Alkylphenol

ethoxylate

(APEO).

Available

at:

< />[9] Sun, H.-W. et al., 2014. The bioconcentration and degradation of nonylphenol and
nonylphenol polyethoxylates by chlorella vulgaris. International Journal of Molecular
Sciences, 15(1), pp.1255–1270.

21


[10] RPA (1999) Nonylphenol risk reduction strategy. Risk & Policy Analysts Limited,
London.
[11] Laboratuvar, Alkylphenol (AP) VÀ alkylphenol ethoxylates (apeo) - turc labatuvar.
Available at:

< />
testleri/kimyasal-ve-ekolojik-testler/alkilfenoller-ap-ve-alkilfenol-etoksilatlar-apeo1106>.
[12] Soares A., Guieysse B., Jefferson B., Cartmell E., Lester J. Nonylphenol in the
environment: A critical review on occurrence, fate, toxicity and treatment in
wastewaters. Environ. Int. 2008;34:1033.
[13] Lee P.-C., Lee W. In vivo estrogenic action of nonylphenol in immature female
rats. Bull. Environ. Contam. Tox. 1996;57:341–348.

[14] Goto R., Kubota T., Ibuki Y., Kaji K., Goto A. Degradation of nonylphenol
polyethoxylates by ultraviolet B irradiation and effects of their products on mammalian
cultured cells. Toxicology. 2004;202:237–247.
[15] Staples, C.A. et al., 1998. Evaluation of aquatic toxicity and bioaccumulation of
C8- and C9-alkylphenol ethoxylates. Environmental Toxicology and Chemistry, 17(12),
pp.2470–2480.
[16] Lussier S, Champlin D, LiVolsi J, Poucher S, Pruell R, Thursby G. 1996. Acute
toxicity of 4-nonylphenol to saltwater animals. Proceedings, 17th Annual Meeting,
Society of Environmental Toxicology and Chemistry, Washington, DC, USA,
November 17–21, p 196.
[17] Brooke LT. 1993. Acute and chronic toxicity of nonylphenol to ten species of
aquatic organisms. EPA 68 C-0034. U.S. Environmental Protection Agency, Duluth,
MN.
[18] McLeese V, Zitko DW, Metcalfe CD, Sergeant DB. 1980a. Lethality of Aminocarb
and the components of Aminocarb formulation to juvenile Atlantic salmon, marine
invertebrates, and a freshwater clam. Chemosphere 9: 79–82.
22


[19] Green, D.W. & Willhite, G.P., 2018. Enhanced Oil Recovery, Richardson, TX,
USA : Society of Petroleum Engineers.
[20] Uzun, O., Torcuk, M.A. & Kazemi, H., 2020. Enhanced oil recovery for liquidrich unconventional shale reservoirs using low-salinity surfactant and wettability
altering dilute surfactants. Day 3 Wed, September 02, 2020.
[21] Anon, Chất Nhũ Hoá. Chất Nhũ Hoá Cas 9036-19-5 Polyoxyethylene Octylphenol
Ether Op 10 Chất Hoạt Động Bề Mặt Op-10 - Buy Emulsifier Polyoxyethylene
Monooctylphenyl Ether Op4,Op 10 Polyoxyethylene Octylphenol Ether Emulsifier,Cas
9036-19-5

Emulsifier

Op

Product

on

Alibaba.com.

Available

at:

< />Dxl>
[22] Anon, Yếu TỐ ảnh Hưởng đến độ nhớt, độ ổn định và Các Phương ... Available
at:

< />
phong-ngua-trong-san-xuat-nhu-tuong-phan-1>
[23] Hoang Linh Lan et al., 2021. Nghiên Cứu Chế Tạo và đánh Giá Tính chất hệ Hóa
Phẩm khử nhũ Phù hợp với dầu khai Thác Trên thềm lục địa Việt Nam ở Quy mơ Phịng
Thí Nghiệm. Petrovietnam Journal, 1, pp.58–67.
[24] Trần Đức Lân, Nguyễn Văn Út (2017), Thu hồi dầu tăng cường các mỏ bể Cửu
Long: Cơ hội và thách thức, tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 58, Kỳ 3
(2017), 85-94.

23