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

L’objectif global de cette procédure est de produire rapidement un dispositif microfluidique à géométrie personnalisable pour son utilisation dans les études de récupération de pétrole. Cette méthode nous permet de pouvoir étudier les écoulements multiphasiques en milieux poreux. En utilisant des systèmes microfluidiques pour pouvoir visualiser réellement ces types d’écoulements complexes, nous pouvons concevoir de meilleures méthodes de récupération assistée du pétrole pour les systèmes de réservoir à grande échelle.

Le principal avantage de cette technique est qu’elle nous permet de recueillir rapidement des données et différentes méthodes de récupération assistée du pétrole de manière sûre et rentable. Cette méthode peut donner un aperçu des mécanismes de récupération assistée du pétrole. Il peut également être appliqué à d’autres systèmes tels que la séquestration du CO2 et l’assainissement des aquifères.

Pour commencer, concevez un masque photo composé d’un canal rectangulaire rempli d’un ensemble de poteaux à l’aide d’un logiciel de CAO. Exposez ce motif sur une plaquette de silicone recouverte de 20 microns de résine photo. Et utilisez ce maître pour créer un moule PDMS comme décrit dans le protocole texte qui l’accompagne.

Placez le motif de moule PDMS propre côté vers le haut au fond d’une boîte de Pétri en plastique de 150 millimètres sans poussière. Laissez le PDMS adhérer au plastique pendant 10 secondes, puis protégez la surface du PDMS avec du ruban adhésif en plastique transparent. La procédure peut être interrompue à ce stade.

Ensuite, retirez le ruban adhésif de la surface du motif et versez de l’adhésif optique dans le plat à une profondeur d’environ 0,9 centimètre au-dessus de la surface supérieure du moule. Utilisez un coton-tige pour éliminer délicatement les bulles qui se forment. Maintenant, polymérisez l’adhésif optique à l’aide d’un système de polymérisation à la lumière UV comme décrit dans le protocole de texte ci-joint.

Ensuite, utilisez un cutter pour casser soigneusement l’adhésif optique du moule. Ensuite, utilisez une paire de ciseaux robustes pour enlever l’excès d’adhésif optique du bord du motif. Décollez lentement le moule PDMS de la rondelle d’adhésif optique.

Avec un poinçon de biopsie de 1 millimètre, créez une entrée, une sortie et des trous de drainage dans l’appareil. Enfin, utilisez du ruban adhésif transparent pour protéger les parties à motifs de l’adhésif optique et des surfaces PDMS. Placez une nouvelle lame de verre sur une machine à essorer et versez un millimètre d’adhésif optique sur la lame.

Appliquez une couche de rotation sur la diapositive en deux étapes. Tout d’abord, faites-le tourner à 500 tr/min pendant cinq secondes, puis augmentez le RPM à 4000 et faites-le tourner pendant 20 secondes. Transférez rapidement le substrat au traitement par la lumière UV et durcissez partiellement la fine couche adhésive optique sous la lumière UV pendant 30 secondes.

Ensuite, placez l’adhésif adhésif optique moulé côté motif vers le haut et le substrat côté enduit vers le haut dans un nettoyant plasma à l’oxygène. Tirez un aspirateur à 540 millitorr. Ensuite, traitez la surface au plasma pendant 20 secondes.

Lorsque vous avez terminé, retirez les morceaux et appuyez fermement sur les deux surfaces traitées ensemble jusqu’à ce que toutes les poches d’air indésirables aient été minimisées ou éliminées. Ensuite, replacez l’appareil sous la lumière UV et durcissez-le complètement pendant 20 minutes. Ensuite, placez l’appareil sur une plaque chauffante chauffée à 50 degrés Celsius pendant 18 heures.

Une fois terminé, insérez des segments de six pouces de long d’un tube en polyéthylène basse densité de 0,58 millimètre de diamètre intérieur dans chacun des ports de l’appareil. Ensuite, ajoutez un époxy quickset pour fixer le tube en place. Utilisez du ruban adhésif pour fixer le dispositif microfluidique sur un microscope inversé équipé d’une caméra à grande vitesse.

Sélectionnez un objectif 4x et concentrez-vous sur un domaine d’intérêt. Ici, la région d’entrée de l’appareil est illustrée. Ensuite, chargez trois millilitres d’huile brute ou modale dans une seringue en verre de 10 millilitres équipée d’un embout de distribution industrielle de calibre 23.

Fixez la seringue au support de pousse-seringue et réglez la valeur de diamètre appropriée sur les paramètres du pousse-seringue. Ensuite, chargez un millilitre de liquide de déplacement dans une seringue en plastique de trois millilitres équipée d’un embout de distribution industriel de calibre 23. Fixez la seringue dans le support de pousse-seringue et réglez à nouveau la valeur de diamètre appropriée sur les paramètres du pousse-seringue.

Connectez le fluide de déplacement à l’entrée de l’appareil en insérant la pointe de l’aiguille dans le tube. Ensuite, connectez la seringue remplie d’huile à son orifice. Commencez à faire couler l’huile dans l’orifice de sortie de l’appareil à raison de deux millilitres par heure tout en faisant couler simultanément le fluide de déplacement dans l’orifice d’entrée à 0,8 millilitre par heure.

Le générateur de mousse en option sera utilisé pour cette démonstration. Recueillez l’affluent dans un flacon en verre de 20 millilitres jusqu’à ce que les deux fluides s’écoulent tous les deux par l’orifice de vidange. Le fluide de déplacement ne doit pas pénétrer dans le milieu poreux, mais doit plutôt sortir directement par le drain jusqu’à ce que la caméra soit en place et que le tournage ait commencé.

Commencez à filmer la zone d’intérêt sur le support poreux à une fréquence d’images suffisamment rapide pour capturer le phénomène souhaité. De plus, capturez une image fixe de la zone saturée à 100 % d’huile. Ensuite, coupez rapidement et simultanément le tube qui s’écoule dans l’huile tout en serrant le tube de vidange avec une pince à liant de cinq centimètres.

Laissez le fluide de déplacement envahir l’appareil jusqu’à ce que le déplacement d’huile atteigne un état stable ou que la caméra n’ait plus de mémoire. Les résultats typiques d’un modèle micro saturé d’huile sont présentés ici. Dans la région de fracture, la mousse se détourne vers les matrices de plus faible perméabilité, comme prévu.

La mousse est générée par deux mécanismes principaux qui peuvent être décrits comme le pincement et la division en lamelles. La destruction de la mousse peut être facilement identifiée sous les formes de coalescence, d’aspiration capillaire et de grossissement par diffusion. En suivant cette méthode, nous pouvons effectivement être en mesure d’utiliser ces systèmes microfluidiques pour étudier d’autres processus de récupération assistée du pétrole, tels que l’inondation alcaline, l’inondation de polymères, l’inondation de tensioactifs, ainsi que pour pouvoir les utiliser pour étudier d’autres processus complexes de milieux poreux tels que l’assainissement des aquifères.

Un autre domaine d’intérêt est l’utilisation de ces dispositifs microfluidiques pour étudier la capture et la séquestration du carbone. Nous pouvons en fait voir les mécanismes par lesquels le dioxyde de carbone est piégé dans les milieux poreux à travers ces systèmes microfluidiques.