Dispositifs microfluidiques pour caractériser les processus d’événement Pore-échelle dans les milieux poreux pour les Applications de récupération huile

Summary

L’objectif de cette procédure est facilement et rapidement produire un dispositif microfluidique avec géométrie personnalisable et résistance au gonflement de fluides organiques pour les études de récupération de pétrole. Un moule de polydiméthylsiloxane est la première génération et ensuite utilisé pour monter l’appareil à base d’époxy. On rapporte une étude de déplacement représentatif.

Abstract

Dispositifs microfluidiques sont des outils polyvalents pour étudier les processus de transport à l’échelle microscopique. Une demande existe pour dispositifs microfluidiques que composants résistent à faible poids moléculaire huile, contrairement aux appareils traditionnels polydiméthylsiloxane (PDMS). Ici, nous démontrons une méthode facile pour la fabrication d’un dispositif avec cette propriété, et nous utilisons le produit du présent protocole pour examiner les mécanismes à l’échelle du pore par lequel récupère du pétrole brut de mousse. Un modèle est tout d’abord conçu à l’aide de logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) et imprimé sur un transparent avec une imprimante haute résolution. Ce modèle est ensuite transféré dans une résine photosensible via une procédure de lithographie. PDMS est chassé sur le modèle, séché dans un four et supprimé pour obtenir un moule. Un polymère de réticulation de thiol-ene, couramment utilisé comme adhésif optique (OA), est ensuite coulé sur le moule et durci sous la lumière ultraviolette. Le moule PDMS est épluché loin le plâtre adhésif optique. On prépare ensuite un substrat de verre, et les deux moitiés de l’appareil sont collés ensemble. Dispositifs optiques axée sur l’adhésif sont plus robustes que des dispositifs microfluidiques PDMS traditionnels. La structure époxy résiste à un gonflement de nombreux solvants organiques, qui ouvre de nouvelles possibilités pour les expériences impliquant des liquides organiques légers. En outre, le comportement de la mouillabilité de surface de ces dispositifs est plus stable que celle de PDMS. La construction de dispositifs optiques microfluidiques adhésif est simple, mais exige progressivement plus d’efforts que la fabrication des dispositifs de PDMS. Aussi, bien que les dispositifs adhésifs optiques sont stables dans les liquides organiques, ils peuvent présenter un résistance réduite après une longue période. Dispositifs optiques microfluidiques adhésif peuvent être faits dans des géométries qui agissent comme des micromodels 2D pour les milieux poreux. Ces dispositifs sont appliquées dans l’étude du déplacement d’huile pour améliorer notre compréhension des mécanismes à l’échelle du pore en assainissement d’aquifère et de récupération assistée du pétrole.

Introduction

Le but de cette méthode consiste à visualiser et analyser les interactions fluides multiphases, multi-composants et dynamique complexe pore-échelle dans les milieux poreux. Écoulement des fluides et le transport en milieu poreux ont été d’intérêt pendant de nombreuses années parce que ces systèmes sont appliquent à plusieurs processus souterraines telles que la récupération du pétrole, assainissement de l’aquifère et^1,fracturation hydraulique^{2, 3 , 4 , 5}. Utilisez micromodels pour imiter ces pores-structure....

Protocol

ATTENTION : Ce protocole consiste à manipuler un four à haute température, les produits chimiques toxiques et la lumière UV. S’il vous plaît lire toutes les fiches signalétiques et de suivre les directives de sûreté chimique de votre institution.

1. conception de l’appareil

1. Concevoir un photomasque dans une application de logiciel de CAO.
   1. Dessiner un canal rectangulaire qui est 3 cm de long et 0,5 cm de large (Figure 1 b-en haut à droite).
   2. Créer un tableau de formes fermées représentant les grains des médias poreux.
      Remarque : Ces formes sont appelés messages car elles deviendron....

Results

Dans cette expérience exemple, mousse aqueuse est utilisé pour remplacer le pétrole brut moyen Orient (5,4 cP de viscosité) et de densité API de 40 ° dans un milieu poreux hétérogène avec contraste de perméabilité en couches. Un générateur de mousse PDMS est relié à une optique Micromodels adhésif qui était déjà complètement saturé avec du pétrole brut. Figure 1 a montre la conception CAO de la photolithographie pour le PDMS mousse générateur, la plaquette de.......

Discussion

Ce protocole pour l’étude des procédés de récupération de pétrole en optique micromodels adhésif établit un équilibre entre la robustesse des micromodels non polymérique – comme le verre ou le silicium – et la fabrication facile des dispositifs microfluidiques PDMS. Contrairement à micromodels en verre ou adhésif optique, dispositifs PDMS manquent de résistance à la lumière des espèces organiques. Micromodels PDMS ne sont pas idéales pour de nombreuses expériences parce que les surfaces de ces dispositifs ont des proprié.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Seringue Leur-Lok 3 mL	Fischer Scientific	14-823-435
Seringue en verre 10 mL	Fischer Scientific	1482698G
Photomask	CAD/Art Services
Silicon	Wafer University Wafer	452
Propylène-Glycol-Méthyl-Ether-Acétate  ;	Sigma Aldrich	484431-4L
150 mm Boîte de Pétri en verre	Carolina Biological Supply	#721134
60 mm Boîte de Pétri en plastique	Carolina Biological Supply	#741246
Masque Aligner	EV Group	EVG 620
1 mm Biopsy Punch	Miltex, Plainsboro, NJ	69031-01
Pointe de distribution industrielle	CML Supply	Calibre 23
Microscope inversé	Olympus	IX-71
Système plasma	Harrick Plasma	PDC-32G	Nettoyant plasma
Polydimehtylsiloxane (PDMS)	Dow Corning, Midland, MI	SYLGARD 184
Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) ou (OA)	Norland Products Inc.	8116	Adhésif optique
Quick-Set Epoxy	Fisher Scientific	4001
Lames de verre	Globe Scientic Inc.	1321
SU-8 2015 Photoresist	MicroChem	SU-8 2015	Photoresist
Pompe à seringue	Harvard Apparatus	Fusion 400
Tube capillaire en verre	SGE Analytical Science	1154710C
High-Speed Camera	Vision Research	V 4.3
Polyethylene Tubing	Scientific Commodities Inc.	#BB31695-PE/3