Name: מכשירי Microfluidic אפיון תהליכים אירוע בקנה מידה נקבובית בתקשורת נקבובי עבור יישומים התאוששות שמן (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 38 s
Description: למד לייצר במהירות מכשיר מיקרו-זרימה עם גיאומטריה מותאמת אישית לחקר שחזור נפט. השיטה מאפשרת הדמיית זרימות רב-פאזיות בתקשורת נקבובית ותכנון שיטות משופצות לשחזור נפט בקנה מידה גדול.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

אנו להכיר התמיכה הכלכלית של האיחוד אוניברסיטת רייס עבור תהליכים בתקשורת נקבובי (יוסטון, TX, ארצות הברית).

התראה: פרוטוקול זה כרוך בטיפול תנור בטמפרטורה גבוהה, כימיקלים רעילים, אור UV. אנא קרא בעיון את כל הסדינים נתוני בטיחות חומרים, ההנחיות בטיחות כימית של המוסד שלך.
1. עיצוב המכשיר
<ol><li>עיצוב של photomask ביישום תוכנה CAD.<ol>
<li>לצייר ערוץ מלבני ארוך 3 ס"מ, 0.5 ס"מ (איור 1b-למעלה מימין).</li>
		<li>ליצור מערך של צורות ייצוג גרגירים של התקשורת נקבובי. הערה: צורות אלה מכונים הודעות כי הם יהפכו מבנים תלת מימדיים במהלך תהליך ליתוגרפיה רך. הצורה והגודל של ההודעות צריך להיות גודל עשרות מיקרונים, יש את הריווח בין 10 ל-100 מיקרון. מספר רב של גדלים פוסט עשוי להיות מועסק כדי ליצור הטרוגניות, מקטע ניתן להשאיר חשוף של הודעות כדי לדמות שבר בכלי התקשורת.</li>
		<li>צייר ערוצי כניסת ולשקע המהווים כשליש ככל שרוחב המקטע מדיה נקבובי. צייר ערוץ הנובעים מן הנמל כניסת לפעול כמו ניקוז.</li>
		<li>ציירו תיבה תוחמת סביב העיצוב כולו עם מינימום של 1.0 ס מ סיווג של העיצוב. הערה: האזור בין התיבה התוחמת והגבולות של העיצוב, כמו גם את ההודעות, הן לשקופות על photomask.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לשלוח את קובץ CAD לחברה עבור CAD ברזולוציה גבוהה להדפסה הערה: אופציונלי: עבור ניסוי הזחה קצף, עיצוב גנרטור קצף microfluidic (איור 1 א'). חזור על שלב 1, תוך השמטת את הטרוגניות עיצוב של התיבה התוחמת. הגיאומטריה התמקדות זרימה מומלצת-הים לפני העיצוב מדיה נקבובי. החללים זרימה צריך להיות שקוף על photomask.</li>
</ol>2. PDMS עובש ייצור
<ol><li>ליצור תבנית מאסטר של פרוסות סיליקון בדוגמת photoresist בחדר נקי<ol>
<li>ספין-קואט שכבה 20 מיקרומטר של photoresist על גבי רקיק סיליקון חדש ב-2000 סל ד ל 30 s.</li>
		<li>רכות אופים את לחם הקודש על פלטה חמה בהפרשים קבועים שני: 65 ° C עבור 1 דקות ולאחריו 95 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות.</li>
		<li>להשתמש aligner מסכת של דפוס השכבה photoresist עם עיצוב CAD בעזרת מינון קבוע של mJ/cm 1502.</li>
		<li>לבצע את העוגות לאחר חשיפה על פלטה חמה בהפרשים קבועים שני: 65 ° C עבור 1 דקות ולאחריו 95 מעלות צלזיוס במשך 3 דקות אפשר כשהפחד כדי להתקרר למשך 5 דקות.</li>
		<li>לטבול את לחם הקודש ב- 100 מ של פרופילן-גליקול-מתיל-אתר-אצטט בקערת זכוכית התגבשות. בעדינות להתסיס בעבודת יד 10 דקות לפתח את התבנית photoresist. לשטוף אותו עם אלכוהול איזופרופיל ויבש כשהפחד תחת זרם של אוויר יבש.</li>
		<li>קשה לאפות את לחם הקודש על פלטה חמה בהפרשים קבועים שני: 120 מעלות למשך 5 דקות ולאחריו 150 מעלות במשך 10 דקות אפשר כשהפחד להתקרר למשך 15 דקות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>השחקנים PDMS על גבי כייר מאסטר של וופל סיליקון<ol>
<li>מערבבים סך של 30 גרם של אלסטומר PDMS, הסוכן ריפוי ביחס 5:1 בתוך מכולה ללא אבק חד פעמיים.</li>
		<li>דגה את PDMS ב desiccator ואקום למשך 30 דקות.</li>
		<li>שופכים את PDMS על גבי כייר מאסטר של וופל סיליקון בדוגמת photoresist בכוס 150 מ מ פטרי.</li>
		<li>מניחים על צלחת פטרי המכילות את וופל ואת PDMS בתנור 80 מעלות לשעה.</li>
		<li>להסיר הפטרי מהתנור ומאפשרים את התוכן להגיע לטמפרטורת החדר. הערה: ההליך עשוי להיות להשהות בשלב זה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>היכונו, התבנית PDMS העברת דפוס דבק אופטי<ol>
<li>בזהירות לחתוך את התבנית PDMS החוצה באמצעות אזמל, לקלף את התבנית מן כשהפחד.</li>
		<li>לנקות ולהגן כייר PDMS באמצעות סרט דביק ברורה. הערה: ההליך עשוי להיות להשהות בשלב זה.</li>
		<li>מניחים את התבנית PDMS, דפוס מקצה לקצה, בחלק התחתון של פלסטיק ללא אבק 60 מ מ פטרי. לאפשר 10 s עבור PDMS לדבוק הפלסטיק.</li>
		<li>להגן על פני השטח של PDMS עם קלטת פלסטיק שקוף עד שלב 3.1.1. הערה: אופציונלי: כדי להפוך את הגנרטור קצף, חזור על שלבים 2.1. דרך 2.3.2. על העיצוב קצף-גנרטור.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. ייצור המכשיר דבק אופטי
<ol><li>דבק אופטי יצוקה כייר PDMS<ol>
<li>הוצא את הקלטת פני בדוגמת PDMS, שופך דבק אופטי לתוך 150 מ מ עד לעומק של-0.9 ס מ מעל המשטח העליון של עובש PDMS צלחת פטרי. בעדינות להסיר את כל הבועות עם כל סוג של אוזניים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לרפא את דבק אופטי תחת אולטרא סגול עבור סכום כולל של 40 דקות כפי שתואר בשלבים 3.2.1 - 3.2.5 במערכת PSD-UV. התראה: לענוד הגנה הולמת בעת עבודה עם אור UV.<ol>
<li>לחשוף את צלחת פטרי לאור UV (254 ננומטר) במשך 5 דקות.</li>
		<li>היפוך הפטרי כך התחתון כעת מול המקור UV, לחשוף את הצד התחתון אור UV במשך 5 דקות.</li>
		<li>היפוך הפטרי להחזירו במצב זקוף, מחדש לחשוף את הצד העליון לאור אולטרא סגול במשך 5 דקות.</li>
		<li>היפוך הפטרי הפוך שוב, מחדש לחשוף את הצד התחתון לאור אולטרא סגול למשך 10 דקות.</li>
		<li>היפוך הפטרי חזרה למצב זקוף, וחושפים מחדש את הצד העליון לאור אולטרא סגול למשך 15 דקות. הערה: ההליך ריפוי בשלבים 3.2.1 דרך 3.2.5 ישימה רק כאשר המנגנון PSD-UV שצוין נמצא בשימוש (טבלה של חומרים). פעמים לרפא ישתנו בהתאם את המנורה ספציפי המשמש ועל העובי מדויק של שכבת דבק אופטי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הסר את נרפא דבק אופטי כייר PDMS<ol>
<li>השתמש ובשנייה לשבור בקפידה את דבק אופטי מחוץ כייר פטרי. התראה: תיבת קאטר להבים חדים מאוד, יכול בקלות לחתוך בשר. להיזהר בעת עבודה בקצוות חדה של צלחות פטרי שבור.</li>
		<li>השתמש זוג מספריים חסון כדי להסיר עודפי דבק אופטי מהקצה של העיצוב.</li>
		<li>לאט לאט מקלפים כייר PDMS מן הדיסקית דבק אופטי. להגן על חלקים בדוגמת השטח דבק אופטי, פני השטח PDMS עם הסרט השקוף.</li>
		<li>להשתמש אגרוף ביופסיה 1.0 מ מ כדי ליצור כניסה, אאוטלט, ניקוז חורים. להגן על הדבק אופטי בדוגמת עם הסרט השקוף.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכנת המצע<ol>
<li>לוותר על 1 מ"ל של דבק אופטי שקופית זכוכית חדשה, והמעיל ספין-השקופית בשני שלבים: 500 סל ד 5 s אז 4,000 סל ד 20 s.</li>
		<li>העבר במהירות את המצע לטיפול אור UV, ולרפא חלקית את שכבת דבק אופטי דק תחת אולטרא סגול ב-30 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>בונד שהדבק אופטי (cast) המצע<ol>
<li>מקם את הגבס דבק אופטי בצד בדוגמת למעלה, את המצע, מצופה מקצה לקצה, בפלסמה O2 מנקה. פלזמה לנקות את השטח עבור 20 s ב 540 mTorr.</li>
		<li>לחץ בחוזקה את שני המשטחים שטופלו יחד עד כל כיסי אוויר רצויה ממוזער או הוסר.</li>
		<li>לרפא לחלוטין את המכשיר תחת אור UV עבור 20 דקות. התראה: עבור אור UV, ללבוש הגנה הולמת כגון משקפי מגן, חלוק, כפפות, וכו '.</li>
		<li>מניחים את המכשיר על פלטה חמה ב 50 מעלות צלזיוס במשך 18 h.</li>
	</ol>
</li>
	<li>להוסיף קטע ארוך 6 אינץ של פוליאתילן בצפיפות נמוכה מ מ 0.58 מזהה, אבובים (PE/3) לתוך כל אחד הנמלים על המכשיר.</li>
	<li>השתמש אפוקסי להגדיר מהיר של 5 דקות כדי לאבטח את הצנרור במקום. הערה: אופציונלי: כדי להשלים את הגנרטור קצף, חזור על שלבים 3.5.1, 3.5.2, 3.6 ו- 3.7. שימוש PDMS קצף-מחולל את השחקנים ואת כוס חדשה שקופיות, במקום השחקנים דבק אופטי ואת מוכנה מצעים, בהתאמה.</li>
</ol>4. שמן הזחה ניסוי
<ol><li>הכן את התקן microfluidic לדימות על מיקרוסקופ הפוכה מצויד with a מצלמה במהירות גבוהה. לתקן את המכשיר אל הבמה מיקרוסקופ באמצעות הקלטת. שימוש מטרה X 4, להתמקד באזור עניין (AOI).</li>
	<li>להכין את הנוזלים הזרקה הערה: עבור מערכות תלת-פאזי, צבע יש להוסיף כדי לנקות את הנוזלים והותירו לספק ניגוד צבע עבור ניתוח תמונות.<ol>
<li>עומס 3 מ"ל של נפט גולמי או מודל דוגמית שמן לתוך מזרק זכוכית 10 מ ל מצויד 23 מד עצה שחולק תעשייתי. לאבטח את המזרק. בעל משאבת מזרק והגדר את הערך בקוטר המתאים על ההגדרות משאבת מזרק.</li>
		<li>עומס 1 מ"ל של נוזל והותירו לתוך מזרק פלסטיק 3 מ ל מצויד 23 מד עצה שחולק תעשייתי. לאבטח את המזרק. בעל משאבת מזרק והגדר את הערך בקוטר המתאים על ההגדרות משאבת מזרק. הערה: אופציונלי: לניסויים דור קצף, לחבר 10 מ' מיקרומטר זמן 25 קוטר נימי שפופרת זכוכית כדי מיכל גז N2 ולהגדיר לחץ הגז את הערך הרצוי עבור קצב הזרימה גז הנדרשים כפי המתקבל עקומת כיול. לאפשר 10 דקות עבור זרימת הגז equilibrate.</li>
	</ol>
</li>
	<li>להרוות את התקן מדיה נקבובי דגם אופטי דבק עם שמן<ol>
<li>לחבר את הנוזלים והותירו לים של ההתקן על-ידי הוספת קצה המחט לאורך צינור PE/3. הערה: אופציונלי: כאשר הקצף משמש בתור שלב והותירו, לחבר את המזרק נוזלים והותירו לים של הגנרטור קצף. לחבר את נימי גז היציאה כניסת השניה על הגנרטור קצף על-ידי הוספת את צינור קפילרי טיפ שחולק התעשייה 23-מד ואיטום טבעת עם אפוקסי להגדיר מהיר. השקע של הגנרטור קצף מחובר ואז לים של המכשיר דבק אופטי באמצעות מחבר 23-מד.</li>
		<li>לחבר את המזרק מלא שמן לים של ההתקן על-ידי הוספת קצה המחט לאורך צינור PE/3.</li>
		<li>להתחיל לזרום הנפט ליציאת ה-outlet של התקן אופטי דבק-2 מ"ל/h בזמן בו זמנית זורם הנוזל והותירו לתוך הנמל כניסת ב 0.8 מ ל/h כך שני שני שהזרימה החוצה מהנמל הניקוז. הנוזל והותירו לא צריך להיכנס התקשורת נקבובי. לאסוף למסקנות בבקבוקון זכוכית 20 מ.</li>
	</ol>
</li>
	<li>להתחיל לצלם את AOI בהתקן מדיה נקבובי בקצב מסגרת מהר מספיק כדי ללכוד את התופעות הרצוי. קצב מסגרות טיפוסי הוא 50 fps. לכידת תמונה דוממת של האזור רווי שמן 100%.</li>
	<li>בו זמנית ובמהירות חותכים לאורך צינור PE/3 הזורמים הנפט באמצעות מספריים תוך מחבר חובק למעקה את צינור הניקוז עם מלחציים בינדר 5 ס מ.</li>
	<li>לאפשר את הנוזלים והותירו לפלוש המכשיר עד העקירה שמן מגיע מצב יציב או המצלמה שנגמר זיכרון.</li>
</ol>5. התמונה וניתוח נתונים
<ol><li>השתמש תוכנת ניתוח תמונה חופשית כמו J התמונה או להשתמש בארגז הכלים ניתוח התמונה ב- MATLAB כדי לנתח את הסרט של הניסוי.<ol>
<li>באמצעות את תמונת הסטילס של הערוץ רווי שמן 100%, לחשב את נקבוביות ביחידות של אחוזים עבור המדיה נקבובי AOI.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לחשב את נפח נקבוביות באמצעות המשוואה הבאה: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56592/56592eq1.jpg">
</li>
	<li>השתמש בתוכנת ניתוח התמונה כדי לקבוע את הרוויה שמן, כשבר של המרחב תזרים סה כ, בכל מסגרת של הוידאו מהניסוי. עבור שלב שני ניסויים הזחה, הרוויה שלב והותירו בכל מסגרת עשויה יש לחשב: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56592/56592eq2.jpg">
</li>
	<li>להכין מגרש של שמן רוויה אחוזים לעומת נקבובית נפחי נוזל מוזרק הערה: אופציונלי: עבור שלב שלוש מערכות כגון אלה של קצף הזחה ניסויים, השתמש בארגז הכלים ניתוח התמונה MATLAB לקטלג כל שלב והותירו לפי צבע באמצעות הטווח RGB אופיינית עבור כל שלב. להכין מגרש מציג את saturations של כל שלושת השלבים עם נקבובית מוזרק כרכים.</li>
</ol>

<ol><li>Blaker, T., et al. <a target="_blank" href="https://www.onepetro.org/journal-paper/SPE-78824-PA">Foam for Gas Mobility Control in the Snorre Field: The FAWAG Project.</a> SPE Reserv Eval Eng. 5 (04), 317-323 (2002).</li>
<li>Mannhardt, K., Svorstøl, I. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920410599000169">Effect of oil saturation on foam propagation in Snorre reservoir core.</a> J Petrol Sci Eng. 23 (3-4), 189-200 (1999).</li>
<li>Falls, A. H., Lawson, J. B., Hirasaki, G. J. <a target="_blank" href="https://www.onepetro.org/journal-paper/SPE-15053-PA">The Role of Noncondensable Gas in Steam Foams.</a> J Petrol Technol. 40 (01), 95-104 (1988).</li>
<li>Hirasaki, G. J., Miller, C. A., Szafranski, R., Lawson, J. B., Akiya, N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHirasaki%2C+GJ+%22Surfactant%2FFoam+Process+for+Aquifer+Remediation%22">Surfactant/Foam Process for Aquifer Remediation</a>. , International Symposium on Oilfield Chemistry. Houston, Texas. (1997).</li>
<li>Lv, Q., Li, Z., Li, B., Li, S., Sun, Q. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.iecr.5b02197">Study of Nanoparticle-Surfactant-Stabilized Foam as a Fracturing Fluid.</a> Ind Eng Chem Res. 54 (38), 9468-9477 (2015).</li>
<li>Conn, C. A., Ma, K., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualizing+oil+displacement+with+foam+in+a+microfluidic+device+with+permeability+contrast%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Visualizing oil displacement with foam in a microfluidic device with permeability contrast.</a> Lab Chip. 14 (20), 3968-3977 (2014).</li>
<li>Ma, K., Liontas, R., Conn, C. A., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/sm/c2sm25833a">Visualization of improved sweep with foam in heterogeneous porous media using microfluidics.</a> Soft Matter. 8 (41), 10669(2012).</li>
<li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1537519">Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels.</a> Appl Phys Lett. 82 (3), 364(2003).</li>
<li>Gauteplass, J., Chaudhary, K., Kovscek, A. R., Fernø, M. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775714009728">Pore-level foam generation and flow for mobility control in fractured systems.</a> Colloid Surface A. 468, 184-192 (2015).</li>
<li>Kovscek, A. R., Radke, C. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0927775796036370">Gas bubble snap-off under pressure-driven flow in constricted noncircular capillaries.</a> Colloid Surface A. 117 (1-2), 55-76 (1996).</li>
<li>Géraud, B., Jones, S. A., Cantat, I., Dollet, B., Méheust, Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015WR017936/abstract">The flow of a foam in a two-dimensional porous medium: FOAM FLOW IN A 2-D POROUS MEDIUM.</a> Water Resour Res. 52 (2), 773-790 (2016).</li>
<li>Lin, Y. -J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Examining+Asphaltene+Solubility+on+Deposition+in+Model+Porous+Media%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Examining Asphaltene Solubility on Deposition in Model Porous Media.</a> Langmuir. 32 (34), 8729-8734 (2016).</li>
<li>Bartolo, D., Degré, G., Nghe, P., Studer, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+stickers%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microfluidic stickers.</a> Lab Chip. 8 (2), 274-279 (2008).</li>
<li>Kenzhekhanov, S. <a target="_blank" href="https://dspace.library.colostate.edu/handle/11124/170656?show=full">Chemical EOR process visualization using NOA81 micromodels</a>. , Master's degree Thesis (2017).</li>
<li>Zhuang, Y. G., et al. <a target="_blank" href="http://eprints.hud.ac.uk/id/eprint/28391/">Experimental Investigation of Asphaltene Deposition in a Transparent Microchannel.</a> Proceedings of the 1st Thermal and Fluid Engineering Summer Conference. , New York, NY, USA. (2016).</li>
<li>Ma, K., Rivera, J., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wettability+control+and+patterning+of+PDMS+using+UV-ozone+and+water+immersion%5BTitle%5D)+AND+%22J+Colloid+Interf+Sci%22%5BJournal%5D)">Wettability control and patterning of PDMS using UV-ozone and water immersion.</a> J Colloid Interf Sci. 363 (1), 371-378 (2011).</li>
<li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+Prototyping+of+Microfluidic+Systems+in+Poly%28dimethylsiloxane%29%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane).</a> Anal Chem. 70 (23), 4974-4984 (1998).</li>
<li>Sollier, E., Murray, C., Maoddi, P., Di Carlo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+polymers+for+microfluidic+devices+and+high+pressure+injections%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping polymers for microfluidic devices and high pressure injections.</a> Lab Chip. 11 (22), 3752(2011).</li>
<li>Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent+Compatibility+of+Poly%28dimethylsiloxane%29-Based+Microfluidic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Solvent Compatibility of Poly(dimethylsiloxane)-Based Microfluidic Devices.</a> Anal Chem. 75 (23), 6544-6554 (2003).</li>
<li>Silvestrini, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tailoring+the+wetting+properties+of+thiolene+microfluidic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Tailoring the wetting properties of thiolene microfluidic materials.</a> Lab Chip. 12 (20), 4041(2012).</li>
<li>Wägli, P., Homsy, A., de Rooij, N. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Norland+optical+adhesive+%28NOA81%29+microchannels+with+adjustable+wetting+behavior+and+high+chemical+resistance+against+a+range+of+mid-infrared-transparent+organic+solvents%5BTitle%5D)+AND+%22Sensor+Actuat+B-Chem%22%5BJournal%5D)">Norland optical adhesive (NOA81) microchannels with adjustable wetting behavior and high chemical resistance against a range of mid-infrared-transparent organic solvents.</a> Sensor Actuat B-Chem. 156 (2), 994-1001 (2011).</li>
<li>Hung, L. -H., Lin, R., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+microfabrication+of+solvent-resistant+biocompatible+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Rapid microfabrication of solvent-resistant biocompatible microfluidic devices.</a> Lab Chip. 8 (6), 983(2008).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

פרוטוקול זה לימוד תהליכי התאוששות שמן micromodels דבק אופטי מכה איזון בין החוסן של micromodels שאינם פולימריים – כגון זכוכית או סיליקון – הזיוף נתיישב המכשירים microfluidic PDMS. בניגוד micromodels עשוי זכוכית או דבק אופטי, PDMS התקנים חוסר ההתנגדות למינים אורגני אור. PDMS micromodels אינם גם אידיאלי עבור ניסויים רבים כי המשטחים של התקנים אלה יש מאפיינים הרטבה לא יציב, ויש מטריצת הפולימר חדיר באמצעות גז19. לעומת זאת, דבק אופטי הראה wettability הרבה יותר יציבה יותר PDMS, זה הרבה פחות חדיר באמצעות ג...

מטרת שיטה זו היא להמחיש וניתוח אינטראקציות נוזלים שלב מרובה, מרובה רכיבים ואת הדינמיקה מורכבת נקבובית בקנה מידה בתקשורת נקבובי. זרימת נוזל ותעבורה בתקשורת נקבובי היה עניין במשך שנים רבות כי מערכות אלו חלים מספר תהליכי מהסבא כגון שמן השחזור, אקוויפר תיקונים הידראולי שבירה1,2, 3 , 4 , 5. שימוש micromodels כדי לחקות הנקבובית-מבנים מורכבים אלה, תובנות ייחודיות שרכשו דמיין נקבובית ברמת אירועים דינמיים בין השלבים נוזלים שונים של מדיה6,7,8 ,9,10,11.
הזיוף של micromodels מסורתיים מבוססי-סיליקה הוא יקר, זמן רב, ומאתגר, אך בניית micromodels של דבק אופטי מציע זול יחסית, מהיר וקל חלופי12,13, 14,15. לעומת אחרים micromodels מבוסס פולימר, דבק אופטי מוצגים מאפייני להרטיב משטח יציב יותר. לדוגמה, משטחים דגם נייר polydimethylsiloxane (PDMS) עלול להפוך במהרה הידרופובי במהלך ניסוי טיפוסי הזחה16. יתר על כן, האלסטיות של PDMS הוא 2.5 MPa ואילו זה של דבק אופטי 325 MPa13,17,18. לכן, דבק אופטי הוא נוטה פחות לחץ כשל דפורמציה וערוץ המושרה. חשוב, נרפא דבק אופטי הוא הרבה יותר עמיד בפני נפיחות על ידי רכיבים אורגניים של משקל מולקולרי נמוך, אשר מאפשרת ניסויים מעורבים נפט גולמי ו ממיסים אור להיות מתנהל18. באופן כללי, אופטי דבק היא אלטרנטיבה מעולה PDMS עבור הזחה מחקרים שכללו נפט גולמי כאשר מבוסס-סיליקה micromodels מורכב או יקר מדי, מחקרים טמפרטורה ולחץ גבוהים אינם נדרשים.
פרוטוקול המתוארים בפרסום זה מספק את הוראות שלב אחר שלב ייצור micromodels דבק אופטי ודוחות את הטריקים עדין המבטיחים הצלחה המניפולציה של כמויות קטנות של נוזלים. ייצור של micromodels אופטי מבוסס דבק עם הדפס אבן רכה ועיצוב מתוארת לראשונה. לאחר מכן, האסטרטגיה הזחה נוזלים ניתנת על המחירים תזרים נמוך במיוחד, כי הם בדרך כלל בלתי ניתנת להשגה עם בקרי זרימת מסה. בשלב הבא, תוצאה ניסיוני נציג ניתנת כדוגמה. ניסוי מגלה קצף הקשורה והתפשטות התנהגות זו בנוכחות נפט גולמי ומדיה נקבובי הטרוגנית. לבסוף, עיבוד תמונה אופיינית וניתוח נתונים הוא דיווח.
השיטה ניתן כאן מתאים ליישומים ויזואליזציה מעורבים שלב רב זרימה ואינטראקציות בחללים סגורים microchannel. באופן ספציפי, שיטה זו ממוטבת עבורו החלטות מיקרו-תכונה אופיינית גדול מ- 5, פחות מ-700 מיקרומטר. זרימה טיפוסי תעריפי הסדר 0.1 עד 1 mL/h. במחקרים של נפט גולמי או עקירה הממס אור על ידי נוזלים מימית או גזי הסדר הפרמטרים האלה וממליצה על תנאי הסביבה, פרוטוקול זה צריך להיות מתאים.

<table><tbody><tr><td>3 מ"ל מזרק לור-לוק</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>14-823-435</td><td></td></tr><tr><td>10 מ"ל מזרק זכוכית</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>1482698G</td><td></td></tr><tr><td>מסכת צילום</td><td>CAD/Art Services</td><td></td><td></td></tr><tr><td>סיליקון וופל</td><td>אוניברסיטת רקיק</td><td>452</td><td></td></tr><tr><td>פרופילן-גליקול-מתיל-אתר-אצטט&nbsp;</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>484431-4L</td><td></td></tr><tr><td>150 מ"מ צלחת פטרי זכוכית</td><td>אספקה ביולוגית קרוליינה</td><td>#721134</td><td></td></tr><tr><td>60 מ"מ צלחת פטרי מפלסטיק</td><td>אספקה ביולוגית קרוליינה</td><td>#741246</td><td></td></tr><tr><td>יישור מסכות</td><td>EV Group</td><td>EVG 620</td><td></td></tr><tr><td>1 מ"מ ביופסיה אגרוף</td><td>Miltex, Plainsboro, NJ</td><td>69031-01</td><td></td></tr><tr>אספקת CML<td>טיפ חלוקה תעשייתי</td><td></td><td>מד 23</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ הפוך</td><td>אולימפוס</td><td>IX-71</td><td></td></tr><tr><td>מערכת פלזמה</td><td>האריק פלזמה</td><td>PDC-32G</td><td>מנקה פלזמה</td></tr><tr><td>פולידימהטילסילוקסן (PDMS)</td><td>Dow Corning, Midland, MI</td><td>SYLGARD 184</td><td></td></tr><tr><td>Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) או (OA)</td><td>Norland Products Inc.</td><td>8116</td><td>דבק אופטי</td></tr><tr><td>מהיר סט אפוקסי</td><td>פישר מדעי</td><td>4001</td><td></td></tr><tr><td>זכוכית שקופיות</td><td>גלובוס סיינטיק בע"מ</td><td>1321</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 2015 Photoresist</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2015</td> משאבת מזרק <td>התנגדות לצילום</td></tr><tr><td></td><td>מכשיר הרווארד</td><td>היתוך 400</td><td></td></tr><tr><td>צינורות נימי זכוכית</td><td>SGE מדע אנליטי</td><td>1154710C</td><td></td></tr><tr><td>מחקר</td><td>ראיית מצלמה במהירות גבוהה</td><td>V 4.3</td><td></td></tr><tr><td>צינורות פוליאתילן</td><td>סחורות מדעיות בע"מ</td><td>#BB31695-PE/3</td><td></td></tr></tbody></table>

מכשירי microfluidic אפיון תהליכים אירוע בקנה מידה נקבובית בתקשורת נקבובי עבור יישומים התאוששות שמן

Microfluidic Devices for Characterizing Pore-scale Event Processes in Porous Media for Oil Recovery Applications

Microfluidic התקנים הן כלי רב-תכליתי ללמוד תחבורה תהליכים בקנה מידה מיקרוסקופי. דרישה קיימת עבור התקנים microfluidic שרכיבי שמן הם עמידים בפני נמוך משקל מולקולרי, בניגוד התקנים המסורתי polydimethylsiloxane (PDMS). כאן, נדגים שיטה נתיישב להפיכת התקנים עם מאפיין זה ולהשתמש אנחנו התוצר של פרוטוקול זה לבחינת המנגנון בקנה מידה נקבובית מאת נפט גולמי משחזרת איזה קצף. דפוס ראשון נועד באמצעות תוכנת תכנון בעזרת מחשב (CAD) מודפס על שקיפות עם מדפסת ברזולוציה גבוהה. דפוס זה מועבר מכן photoresist באמצעות הליך ליתוגרפיה. PDMS היא להטיל על התבנית, נרפא בתנור, להסיר כדי לקבל תבנית. פולימר crosslinking תיול-ene, נפוץ כמו דבק אופטי (OA), ואז שפכו אל העובש, נרפא תחת אור UV. כייר PDMS מעלה, לקלף מן השחקנים דבק אופטי. מצע זכוכית ואז מכינים, שני החצאים של המכשיר נדבקות. מכשירים מבוססי דבק אופטי הם עמידים יותר מאשר מכשירים microfluidic PDMS המסורתי. המבנה אפוקסי עמיד בפני נפיחות על ידי ממיסים אורגניים רבים, אשר פותח אפשרויות חדשות לניסויים מעורבים אור נוזלים אורגניים. בנוסף, אופן הפעולה של פני השטח wettability של התקנים אלה הוא יציב יותר מזו של PDMS. הבנייה של התקנים אופטיים microfluidic דבק היא פשוטה, עדיין דורש מצטבר יותר מאמץ מאשר ביצוע של מכשירים מבוססי PDMS. כמו כן, על פי התקנים אופטיים דבק יציבים נוזלים אורגניים, הם עשוי להפגין בונד מופחתת-כוח אחרי הרבה זמן. התקנים אופטיים microfluidic דבק יכול להתבצע בגיאומטריות לשמש micromodels דו-ממדי עבור מדיה נקבובי. התקנים אלה מוחלים במחקר של שמן הזחה לשפר את ההבנה שלנו של המנגנונים נקבובית בקנה מידה מעורב שמן משופר שחזור ואקוויפר תיקונים.

בניסוי זה דוגמה, קצף מימית משמש כדי לתפוס את המזרח התיכון נפט גולמי עם (צמיגות של 5.4 cP) ו- API הכובד של 40 ° בתקשורת נקבובי הטרוגנית עם חדירות בשכבות ניגודיות. גנרטור קצף PDMS מחובר דגם נייר דבק אופטי אשר בעבר היה רווי לחלוטין עם נפט גולמי. איור 1a מציג עיצוב CAD photomask עבור PDMS קצף מחולל את פרוסות סיליקון בדוגמת photoresist, הגנרטור קצף השלים עם צינורות כניסת ולשקע מוכנס. איור 1b מציג תמונות המתאימות עבור התקשורת נקבובי הט...

המטרה של הליך זה היא לייצר בקלות, במהירות מכשיר microfluidic עם גאומטריה להתאמה אישית והתנגדות נפיחות על ידי נוזלים אורגניים ללימודי שחזור שמן. תבנית polydimethylsiloxane שנוצר first, ואז השתמש להטיל את המכשיר על בסיס אפוקסי. הזחה נציג מחקר הוא דיווח.

מכשירי Microfluidic אפיון תהליכים אירוע בקנה מידה נקבובית בתקשורת נקבובי עבור יישומים התאוששות שמן

Microfluidic devices are versatile tools for studying transport processes at a microscopic scale. A demand exists for microfluidic devices that are ...

המטרה הכוללת של הליך זה היא לייצר במהירות מכשיר מיקרופלואידי, בעל גיאומטריה הניתנת להתאמה אישית לשימוש בו במחקרי שחזור נפט. שיטה זו מאפשרת לנו להיות מסוגלים לחקור זרימות רב-פאזיות במדיה נקבובית. על ידי שימוש במערכות מיקרופלואידיות כדי להיות מסוגלים לדמיין בפועל סוגים אלה של זרימות מורכבות, אנו יכולים לתכנן שיטות משופרות יותר להפקת נפט עבור מערכות מאגרים בקנה מידה גדול.היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מאפשרת לנו לאסוף במהירות נתונים ושיטות שונות להפקת נפט משופרת בצורה בטוחה וחסכונית. שיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי מנגנוני שחזור נפט משופרים. ניתן ליישם אותו גם על מערכות אחרות כגון קיבוע CO2 ותיקון אקוויפר.כדי להתחיל, עצב מסכת צילום המורכבת מתעלה מלבנית מלאה במערך עמודים באמצעות תוכנת CAD. חשוף את התבנית הזו על פרוסת סיליקון המצופה ב-20 מיקרון של עמידות לצילום. והשתמש במאסטר זה כדי ליצור תבנית PDMS כמתואר בפרוטוקול הטקסט הנלווה.הנח את תבנית תבנית ה-PDMS הנקייה כלפי מעלה בתחתית צלחת פטרי מפלסטיק 150 מילימטר נטולת אבק. אפשר ל-PDMS להיצמד לפלסטיק למשך 10 שניות ולאחר מכן הגן על פני ה-PDMS באמצעות סרט פלסטיק שקוף. ההליך עשוי להיות מושהה בשלב זה.לאחר מכן, הסר את הקלטת ממשטח התבנית ושפך דבק אופטי לתוך הכלי לעומק של כ- 0.9 סנטימטרים מעל המשטח העליון של התבנית. השתמש בצמר גפן כדי להסיר ב

microfluidic-devices-for-characterizing-pore-scale-event-processes

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

מכשירים microfluidic יכול לשמש כדי לחזות תהליכים טבעיים מורכבים בזמן אמת על המאזניים פיזי המתאים. פיתחנו מכשיר microfluidic פשוט המחקה התכונות העיקריות של התקשורת נקבובי טבעי ללימוד הצמיחה הובלה של חיידקים מתחת לפני הקרקע.

חלון על המיקרו: מערכות Microfluidic פשוט לחקר התחבורה מיקרוביאלית בתווך נקבובי

מקור: שיידוויילר, ד., ואחרים. שילוב מכשירים נוזליים עם מיקרוסקופיה וציטומטריית זרימה לחקר הובלה מיקרוביאלית במדיה נקבובית בקנה מידה מרחבי. J. Vis. Exp. (2020).הסרטון הזה מדגים את השימוש במכשיר מיקרופלואידי לכימות תנועתיות חיידקית באמצעות מטריצה נקבובית המורכבת מעמודים מסודרים באקראי. חיידקים מסומנים פלואורסצנטית מוכנסים למכשיר, מצולמים במיקרוסקופיה כשהם נעים דרך המטריצה הנקבובית אל ערוץ התצפית, ומנותחים ליצירת עקומת פריצת דרך (BTC).

הערכת תנועתיות חיידקית באמצעות מכשיר מיקרופלואידי

מקור: קורץ, ד. ל. ואחרים. פלטפורמה מיקרופלואידית לחקר סגימה ביולוגית במדיה נקבובית. J. Vis. Exp. (2022)הסרטון מדגים את השימוש במכשיר מיקרופלואידי לחקר יצירת ביופילם. השעיה חיידקית מוכנסת לתעלה המיקרו, ואחריה אינקובציה לאפשר התפתחות ביופילם. לאחר מכן מתחדשת הזרימה, וניטור לחץ יחד עם הדמיה משמש לזיהוי היווצרות ביופילם וחסימת נקבוביות לאורך זמן.

מכשיר מיקרופלואידי להדמיה בזמן אמת ומעקב לחץ במהלך יצירת ביופילם

אנו מציגים מתודולוגיה להדמיה של שלבי נוזל מרובים בתנאי מאגר על ידי שימוש במיקרוטומוגרפיה של קרני רנטגן. אנו מראים כמה תוצאות מייצגות של לכידת נימים בדגימת סלע קרבונט.

הדמיה מאגר מצב נקבובי בקנה מידה של שלבי נוזלים מרובים באמצעות Microtomography X-ray

טומוגרפיה מהר Synchrotron שמשה פירוק גיר תמונה דינמית בנוכחות מלח -saturated 2 CO בתנאי מאגר. 100 סריקות נלקחו ברזולוציה 6.1 מיקרומטר על פני תקופה של 2 שעות.

Dynamic נקבובית בקנה מידה Reservoir-מצב הדמיה של ריאקציה קרבונטים שימוש טומוגרפיה Synchrotron מהיר

נדגים את ייצור ושימוש של מכשיר microfluidic המאפשר מספר החלקיקים מעקב מדידות microrheology לחקור את ההשפעות rheological של מעברים שלב חוזרות ונשנות בעניין רך.

שילוב מיקרופלואידיקה Microrheology כדי לקבוע מאפייני Rheological מחומר רך במהלך שלב חוזרות מעברים

פרוטוקול זה מוצג לאפיין את התנאים הרטבה מורכבים של אטום נקבובי בינוני (פחמימן במאגר רוק) באמצעות תמונות תלת-ממדיות מתקבל על ידי רנטגן microtomography-תנאים מהסבא.

סרגל נקבובית הדמיה ואפיון של פחמימנים המאגר סלע Wettability-תנאים מהסבא בעזרת רנטגן Microtomography

עקומות פורצות דרך (BTCs) הן כלים יעילים לחקר הובלת חיידקים במדיה נקבובית. כאן אנו מציגים כלים המבוססים על התקנים נוזליים בשילוב עם מיקרוסקופיה וספירת ציטומטרית זרימה כדי להשיג BTCs.

שילוב התקנים נוזליים עם מיקרוסקופיה וציתום זרימה לחקר תחבורה מיקרוביאלית במדיה נקבובית על פני קשקשים מרחביים

מאמר זה מתאר פרוטוקול יחד עם מחקר השוואתי של שתי טכניקות ייצור מיקרו-נוזלים, כל שם פוטוליתוגרפיה/תחריט רטוב/מליטה תרמית ותחריט סלקטיבי המושרה בלייזר (SLE), המתאימות לתנאים בלחץ גבוה. טכניקות אלה מהוות פלטפורמות המאפשרות התבוננות ישירה בזרימת נוזלים במדיה מחלחלת חלופית ומערכות סדוקות בתנאי מאגר.

טכניקות ייצור מיקרו-נוזלים לבדיקות בלחץ גבוה של הובלת קצף CO2 סופר-קריטי בקנה מידה במאגרים לא קונבנציונליים סדוקים

פרופיל מיקרודיאליזה מתואר כדי לדגום מומסים של מי נקבוביות מומסים על פני ממשק קרקע-מים אוקסיק-אנוקסי באתרו עם הפרעה מינימלית. מכשיר זה נועד ללכוד שינויים מהירים בפרופילי עומק ריכוז הנגרמים על ידי הפרעות בממשק קרקע-מים ומעבר לו.

דגימת מומס מומס על פני ממשק קרקע-מים אוקסיק-אנוקסי באמצעות פרופילי מיקרודיאליזה

הפרוטוקול הנוכחי מתאר פלטפורמה מיקרופלואידית לחקר התפתחות ביופילם במדיה נקבובית כמו-דו-ממדית על ידי שילוב של דימות מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה עם מדידות הפרשי לחצים בו זמנית. הפלטפורמה מכמתת את ההשפעה של גודל הנקבוביות וקצב זרימת הנוזלים במדיה נקבובית על סתימה ביולוגית.

פלטפורמה מיקרופלואידית לחקר סתימה ביולוגית במדיה נקבובית

למד לייצר במהירות מכשיר מיקרו-זרימה עם גיאומטריה מותאמת אישית לחקר שחזור נפט. השיטה מאפשרת הדמיית זרימות רב-פאזיות בתקשורת נקבובית ותכנון שיטות משופצות לשחזור נפט בקנה מידה גדול.

מכשירי Microfluidic אפיון תהליכים אירוע בקנה מידה נקבובית בתקשורת נקבובי עבור יישומים התאוששות שמן

גלה סרטונים נוספים