Dispositivos de microfluidos para la caracterización de procesos de poro-escala acontecimiento en medios porosos para aplicaciones de recuperación de aceite

Summary

El objetivo de este procedimiento es fácil y rápidamente producir un dispositivo de microfluidos con geometría adaptable y resistencia a los inflamación por fluidos orgánicos para estudios de recuperación de aceite. Un molde de polidimetilsiloxano se generan por primera vez y luego utilizado para el dispositivo basado en epoxy. Se divulga un estudio representativo del desplazamiento.

Abstract

Dispositivos microfluídicos son versátiles herramientas para el estudio de los procesos de transporte en una escala microscópica. Existe una demanda de dispositivos microfluídicos componentes son resistentes a la baja de peso molecular de aceite, a diferencia de los dispositivos tradicionales de polidimetilsiloxano (PDMS). Aquí, demostramos un método fácil para hacer un dispositivo con esta característica, y utilizamos el producto de este protocolo para examinar los mecanismos de la escala de poro por que crudo se recupera de la espuma. Un patrón primero se diseña utilizando el software de diseño asistido por ordenador (CAD) e imprimir en una transparencia con una impresora de alta resolución. Este patrón es trasladado a una fotoprotección mediante un procedimiento de litografía. PDMS es fundido en el patrón, curado en un horno y eliminados para obtener un molde. Un polímero reticulación tiol-ene, de uso general como pegamento óptico (OA), luego se vierte sobre el molde y curado bajo la luz ultravioleta. El molde PDMS se pela lejos el elenco pegamento óptico. Luego se prepara un sustrato de vidrio, y las dos mitades del aparato están unidas entre sí. Dispositivos ópticos de pegamento son más robustos que los tradicionales dispositivos de microfluidos PDMS. La estructura de epoxi es resistente a los inflamación por muchos solventes orgánicos, que abre nuevas posibilidades para experimentos con luz líquidos orgánicos. Además, el comportamiento de la humectabilidad superficial de estos dispositivos es más estable que el de PDMS. La construcción de dispositivos microfluídicos adhesivo óptico es simple, pero requiere progresivamente más esfuerzo que la fabricación de dispositivos basados en PDMS. También, aunque dispositivos adhesivos ópticos son estables en líquidos orgánicos, pueden exhibir fuerza de adherencia reducida después de un largo tiempo. Dispositivos microfluídicos adhesivo óptico se pueden hacer en geometrías que actúan como micromodels 2-D para medios porosos. Estos dispositivos se aplican en el estudio de desplazamiento de aceite para mejorar nuestra comprensión de los mecanismos de la escala de poro involucrados en la remediación de acuíferos y la recuperación mejorada del petróleo.

Introduction

El propósito de este método es visualizar y analizar interacciones fluidas multifásica, varios componentes y dinámica de la escala de poro complejo en medios porosos. Flujo y transporte en medios porosos han sido de interés durante muchos años porque estos sistemas son aplicables a diversos procesos subsuperficiales como la recuperación del petróleo, remediación del acuífero y de^1,fracturamiento hidráulico^{2, 3 , 4 , 5}. usando micromodels imitar estas estructuras complejas de poros, perspectivas únicas son g....

Protocol

PRECAUCIÓN: Este protocolo incluye un horno de alta temperatura, productos químicos tóxicos y la luz UV. Por favor lea todas las hojas de datos de seguridad material y seguir las pautas de seguridad química de la institución.

1. dispositivo de diseño

1. Diseño de un photomask en una aplicación de software de CAD.
   1. Dibujar un canal rectangular de 3 cm de largo y 0,5 cm de ancho (Figura 1b-arriba a la derecha).
   2. Crear una matriz de formas cerradas que representan los granos del medio poroso.
      Nota: Estas formas se denominan mensajes porque se convierten en estructuras tridimensionales du....

Results

En este experimento ejemplo, espuma acuosa se utiliza para desplazar el crudo de Oriente Medio (viscosidad 5,4 cP) y gravedad API de 40 ° en un medio poroso heterogéneo con contraste de capas de permeabilidad. Un generador de espuma PDMS está conectado a un óptico micromodel adhesivo que previamente estaba completamente saturada con petróleo crudo. Figura 1a se muestra el diseño CAD de la fotomáscara para el PDMS espuma generador, la oblea de silicio con dibu.......

Discussion

Este protocolo para el estudio de procesos de recuperación de aceite en micromodels adhesivo óptico consigue un equilibrio entre la robustez de micromodels no poliméricos, tales como vidrio o silicio y la fabricación fácil de dispositivos microfluídicos PDMS. A diferencia de micromodels de vidrio o pegamento óptico, dispositivos PDMS carecen de resistencia a la luz las especies orgánicas. PDMS micromodels no son ideales para muchos experimentos porque las superficies de estos dispositivos tienen propiedades humectantes i.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3 mL Jeringa Leur-Lok	Fischer Scientific	14-823-435
10 mL Jeringa de vidrio	Fischer Scientific	1482698G
Photomask	CAD/Art Services
Oblea de silicio	University Wafer	452
Propilen-Glicol-Metil-Éter-Acetato	Sigma Aldrich	484431-4L
Placa de Petri de Vidrio de 150 mm	Carolina Biological Supply	#721134
Placa de Petri de Plástico de 60 mm	Carolina Biological Supply	#741246
Alineador de Mascarillas	EV Group	EVG 620
Punzón de Biopsia de 1 mm	Miltex, Plainsboro, NJ	69031-01
Punta de dispensación industrial CML	Supply	Calibre 23
Microscopio invertido	Olympus	IX-71
Sistema de plasma	Harrick Plasma	PDC-32G	Limpiador de plasma
Polidimehtylsiloxane (PDMS)	Dow Corning, Midland, MI	SYLGARD 184
Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) o (OA)	Norland Products Inc.	8116	Adhesivo óptico
Quick-set Epoxy Fisher	Scientific	4001
Portaobjetos de vidrio	Globe Scientic Inc.	1321
SU-8 2015 Fotorresistencia	MicroChem	SU-8 2015	Fotorresistencia
Bomba de jeringa	Harvard Apparatus	Fusion 400
Tubo capilar de vidrio	SGE Ciencia analítica	1154710C
de alta velocidad	Investigación de visión	V 4.3
Tubería de polietileno	Scientific Commodities Inc.	#BB31695-PE/3