أجهزة موائع جزيئية لوصف العمليات المسام على نطاق الحدث في وسائل الإعلام المسامية لطلبات استرداد النفط

الهدف العام من هذا الإجراء هو إنتاج جهاز ميكروفلويديك بسرعة بهندسة قابلة للتخصيص لاستخدامه في دراسات استعادة النفط. تتيح لنا هذه الطريقة أن نكون قادرين على دراسة التدفقات متعددة المراحل في الوسائط المسامية. باستخدام أنظمة الموائع الدقيقة لنكون قادرين على تصور هذه الأنواع من التدفقات المعقدة فعليا ، يمكننا تصميم طرق أفضل لاستعادة النفط لأنظمة الخزانات واسعة النطاق.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تسمح لنا بجمع البيانات بسرعة وطرق استخراج النفط المحسنة المختلفة بطريقة آمنة وفعالة من حيث التكلفة. يمكن أن توفر هذه الطريقة نظرة ثاقبة لآليات استعادة النفط المحسنة. يمكن أيضا تطبيقه على أنظمة أخرى مثل ثاني أكسيد الكربون2 عزل ومعالجة طبقات المياه الجوفية.

للبدء ، صمم قناع صور يتكون من قناة مستطيلة مملوءة بمجموعة من المنشورات باستخدام برنامج CAD. كشف هذا النمط على رقاقة سيليكون مطلية ب 20 ميكرون من مقاومة الصور. واستخدم هذا الأستاذ لإنشاء قالب PDMS كما هو موضح في بروتوكول النص المصاحب.

ضع جانب نمط قالب PDMS النظيف لأعلى في قاع طبق بتري بلاستيكي خال من الغبار مقاس 150 ملم. اسمح ل PDMS بالالتصاق بالبلاستيك لمدة 10 ثوان ثم قم بحماية سطح PDMS بشريط بلاستيكي شفاف. قد يتم إيقاف الإجراء مؤقتا في هذه المرحلة.

بعد ذلك ، قم بإزالة الشريط من سطح النمط وصب المادة اللاصقة البصرية في الطبق على عمق حوالي 0.9 سم فوق السطح العلوي للقالب. استخدم قطعة قطن لإزالة أي فقاعات تتشكل برفق. الآن ، قم بمعالجة المادة اللاصقة الضوئية باستخدام نظام معالجة الأشعة فوق البنفسجية كما هو موضح في بروتوكول النص المصاحب.

بعد ذلك ، استخدم قاطع الصندوق لإخراج المادة اللاصقة البصرية بعناية من القالب. بعد ذلك ، استخدم مقصا قويا لإزالة المادة اللاصقة البصرية الزائدة من حافة التصميم. قشر قالب PDMS ببطء بعيدا عن قرص اللصق البصري.

باستخدام ثقب خزعة 1 ملم ، قم بإنشاء مدخل ومخرج وتصريف ثقوب في الجهاز. أخيرا ، استخدم شريطا شفافا لحماية الأجزاء المزخرفة من المادة اللاصقة البصرية وأسطح PDMS. ضع شريحة زجاجية جديدة على مغطي الدوران وقم بتوزيع ملليمتر واحد من المادة اللاصقة البصرية على الشريحة.

تدور معطف الشريحة في خطوتين. أولا ، قم بتدويرها بسرعة 500 دورة في الدقيقة لمدة خمس ثوان ثم قم بزيادة عدد الدورات في الدقيقة إلى 4000 وقم بتدويرها لمدة 20 ثانية. انقل الركيزة بسرعة إلى معالجة ضوء الأشعة فوق البنفسجية وقم بمعالجة الطبقة اللاصقة البصرية الرقيقة جزئيا تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة 30 ثانية.

بعد ذلك ، ضع جانب النمط المصبوب اللاصق البصري لأعلى والركيزة المطلية لأعلى في منظف بلازما الأكسجين. اسحب المكنسة الكهربائية إلى 540 ملليتور. ثم تعالج البلازما السطح لمدة 20 ثانية.

عند الانتهاء ، قم بإزالة القطع واضغط بقوة على السطحين المعالجين معا حتى يتم تقليل جميع الجيوب الهوائية غير المرغوب فيها أو إزالتها. بعد ذلك ، ضع الجهاز مرة أخرى تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية وقم بمعالجته بالكامل لمدة 20 دقيقة. بعد ذلك ، ضع الجهاز على لوح ساخن ساخن إلى 50 درجة مئوية لمدة 18 ساعة.

عند الانتهاء ، أدخل شرائح بطول ستة بوصات من أنابيب البولي إيثيلين منخفضة الكثافة 0.58 ملم في كل منفذ من المنافذ الموجودة على الجهاز. ثم أضف إيبوكسي سريع الضبط لتثبيت الأنبوب في مكانه. استخدم الشريط اللاصق لتأمين جهاز الموائع الدقيقة على مجهر مقلوب مزود بكاميرا عالية السرعة.

حدد هدفا 4x وركز على مجال الاهتمام. هنا ، يتم عرض منطقة مدخل الجهاز. بعد ذلك ، قم بتحميل ثلاثة ملليلتر من الزيت الخام أو المشروط في حقنة زجاجية سعة 10 مليلتر مزودة برأس توزيع صناعي قياس 23.

قم بتثبيت المحقنة في حامل مضخة الحقنة واضبط قيمة القطر المناسبة على إعدادات مضخة المحقنة. بعد ذلك ، قم بتحميل مليلتر واحد من سائل الإزاحة في حقنة بلاستيكية سعة ثلاثة ملليلتر مزودة بطرف توزيع صناعي قياس 23. قم بتأمين المحقنة في حامل مضخة الحقنة ومرة أخرى ، قم بتعيين قيمة القطر المناسبة على إعدادات مضخة المحقنة.

قم بتوصيل سائل الإزاحة بمدخل الجهاز عن طريق إدخال طرف الإبرة في الأنبوب. ثم قم بتوصيل المحقنة المملوءة بالزيت بمنفذها. ابدأ في تدفق الزيت إلى منفذ مخرج الجهاز بمعدل ملليلتر في الساعة مع تدفق السائل الإزاحي في نفس الوقت إلى منفذ المدخل بمعدل 0.8 مل في الساعة.

سيتم استخدام مولد الرغوة الاختياري لهذا العرض التوضيحي. اجمع الأثرياء في قارورة زجاجية سعة 20 ملليلتر حتى يتدفق السائلان من منفذ التصريف. يجب ألا يدخل سائل الإزاحة إلى الوسائط المسامية ، ولكن بدلا من ذلك يجب أن يخرج مباشرة من البالوعة حتى تكون الكاميرا في مكانها ويبدأ التصوير.

ابدأ تصوير منطقة الاهتمام على جهاز الوسائط المسامية بمعدل إطارات سريع بما يكفي لالتقاط الظاهرة المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، التقط صورة ثابتة للمنطقة المشبعة بالزيت بنسبة 100٪. بعد ذلك ، قم بقطع الأنبوب الذي يتدفق في الزيت بسرعة وفي وقت واحد أثناء تثبيت أنبوب التصريف بمشبك رابط يبلغ طوله خمسة سنتيمترات.

اسمح لسائل الإزاحة بغزو الجهاز حتى يصل إزاحة الزيت إلى حالة ثابتة أو نفاد الذاكرة من الكاميرا. يتم عرض النتائج النموذجية من نموذج دقيق مشبع بالزيت هنا. في منطقة الكسر ، تتحول الرغوة إلى مصفوفات ذات نفاذية أقل كما هو متوقع.

يتم إنشاء الرغوة من خلال آليتين رئيسيتين يمكن وصفهما بأنهما انقسام قصاري وصفائح. يمكن التعرف بسهولة على تدمير الرغوة في أشكال الاندماج ، والشفط الشعري ، والخشونة المنتشرة. باتباع هذه الطريقة ، يمكننا في الواقع أن نكون قادرين على استخدام أنظمة الموائع الدقيقة هذه لدراسة عمليات استعادة النفط المحسنة الأخرى ، مثل الفيضانات القلوية ، وفيضانات البوليمر ، والفيضانات الخافضة للتوتر السطحي ، بالإضافة إلى القدرة على استخدامها لدراسة عمليات الوسائط المسامية المعقدة الأخرى مثل معالجة طبقة المياه الجوفية.

لذا هناك مجال آخر للاهتمام وهو في الواقع استخدام هذه الأجهزة الموائع الدقيقة لدراسة احتجاز الكربون وعزله. يمكننا في الواقع أن نرى الآليات التي يتم من خلالها احتجاز ثاني أكسيد الكربون داخل الوسط المسامي من خلال هذه الأنظمة الموائع الدقيقة.