January 16th, 2018
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.
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 בעדינות את כל הבועות שנוצרות. כעת, רפאו את הדבק האופטי באמצעות מערכת ריפוי אור UV כמתואר בפרוטוקול הטקסט הנלווה.
לאחר מכן, השתמש בחותך קופסאות כדי לשבור בזהירות את הדבק האופטי מהתבנית. לאחר מכן, השתמש במספריים יציבים כדי להסיר עודפי דבק אופטי מקצה העיצוב. קלף לאט את תבנית ה-PDMS הרחק מדיסקית הדבק האופטית.
בעזרת אגרוף ביופסיה של 1 מילימטר, צור כניסה, יציאה וניקוז חורים במכשיר. לבסוף, השתמש בסרט שקוף כדי להגן על החלקים המעוצבים של הדבק האופטי ומשטחי ה-PDMS. הנח מגלשת זכוכית חדשה על ציפוי מסתובב והוציא מילימטר אחד של דבק אופטי על המגלשה.
סובב את המגלשה בשני שלבים. ראשית, סובב אותו ב-500 סל"ד למשך חמש שניות ולאחר מכן הגדל את הסל"ד ל-4000 וסובב אותו למשך 20 שניות. העבירו במהירות את המצע לטיפול באור UV ורפא חלקית את שכבת הדבק האופטי הדקה מתחת לאור ה-UV למשך 30 שניות.
לאחר מכן, הנח את דפוס יציקת הדבק האופטי כלפי מעלה ואת הצד המצופה כלפי מעלה במנקה פלזמה חמצן. משוך ואקום ל -540 מיליטור. ואז פלזמה מטפלת במשטח למשך 20 שניות.
בסיום, הסר את החלקים ולחץ בחוזקה את שני המשטחים המטופלים יחד עד שכל כיסי האוויר הלא רצויים יצטמצמו או יוסרו. לאחר מכן, החזר את המכשיר מתחת לאור ה-UV ורפא אותו לחלוטין למשך 20 דקות. לאחר מכן, הניחו את המכשיר על פלטה חמה המחוממת ל 50 מעלות צלזיוס למשך 18 שעות.
בסיום, הכנס מקטעים באורך שישה אינץ' של צינורות פוליאתילן בצפיפות נמוכה ID 0.58 מילימטר לכל אחת מהיציאות במכשיר. לאחר מכן, הוסף אפוקסי מהיר כדי להדק את הצינור למקומו. השתמש בסרט כדי לאבטח את המכשיר המיקרופלואידי במיקרוסקופ הפוך המצויד במצלמה במהירות גבוהה.
בחר יעד פי 4 והתמקד בתחום עניין. כאן מוצג אזור הכניסה של המכשיר. לאחר מכן, טען שלושה מיליליטר של נפט גולמי או מודאלי למזרק זכוכית של 10 מיליליטר המצויד בקצה חלוקה תעשייתי בגודל 23.
אבטח את המזרק למחזיק משאבת המזרק והגדר את ערך הקוטר המתאים בהגדרות משאבת המזרק. לאחר מכן, טען מיליליטר אחד של נוזל העקירה למזרק פלסטיק של שלושה מיליליטר המצויד בקצה חלוקה תעשייתי בגודל 23. אבטח את המזרק במחזיק משאבת המזרק ושוב, הגדר את ערך הקוטר המתאים בהגדרות משאבת המזרק.
חבר את נוזל העקירה לכניסה של המכשיר על ידי הכנסת קצה המחט לתוך הצינור. לאחר מכן, חבר את המזרק המלא בשמן ליציאה שלו. התחל להזרים את השמן ליציאת היציאה של המכשיר במהירות של שני מיליליטר לשעה ובמקביל להזרים את הנוזל העוקף ליציאת הכניסה במהירות של 0.8 מיליליטר לשעה.
מחולל הקצף האופציונלי ישמש להדגמה זו. אוספים את העשירים לבקבוקון זכוכית של 20 מיליליטר עד ששני הנוזלים זורמים שניהם החוצה מיציאת הניקוז. הנוזל העוקף לא אמור להיכנס למדיה הנקבובית, אלא צריך לצאת ישירות מהניקוז עד שהמצלמה נמצאת במקומה והצילומים מתחילים.
התחל לצלם את אזור העניין במכשיר המדיה הנקבובי בקצב פריימים מהיר מספיק כדי ללכוד את התופעה הרצויה. בנוסף, צלם תמונת סטילס של האזור הרווי ב-100% שמן. לאחר מכן, חתוך במהירות ובמקביל את הצינור הזורם בשמן תוך הידוק צינור הניקוז עם קליפ קלסר של חמישה סנטימטרים.
אפשר לנוזל העקירה לפלוש למכשיר עד שתזוזת השמן תגיע למצב יציב או שהזיכרון של המצלמה ייגמר. תוצאות אופייניות ממודל מיקרו רווי שמן מוצגות כאן. באזור השבר, הקצף מוסט למטריצות של חדירות נמוכה יותר כצפוי.
הקצף נוצר באמצעות שני מנגנונים עיקריים שניתן לתאר כצביטה וחלוקת למלה. ניתן לזהות בקלות הרס קצף בצורות של התלכדות, יניקה נימית וגסות דיפוזיה. בעקבות שיטה זו, אנו יכולים למעשה להיות מסוגלים להשתמש במערכות מיקרופלואידיות אלה כדי לחקור תהליכי השבת נפט משופרים אחרים, כגון הצפה אלקליין, הצפת פולימרים, הצפת פעילי שטח, כמו גם להיות מסוגלים להשתמש בהם כדי לחקור תהליכי מדיה נקבוביים מורכבים אחרים כגון תיקון אקוויפר.
אז תחום עניין נוסף הוא למעשה שימוש במכשירים המיקרופלואידיים האלה כדי לחקור לכידת פחמן וקיבועו. אנו יכולים למעשה לראות את המנגנונים שבאמצעותם פחמן דו חמצני נלכד בתוך המדיה הנקבובית באמצעות מערכות מיקרופלואידיות אלה.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
נוהל זה מתאר שיטה לייצור מהיר של מכשיר מיקרו-נוזלים עם גיאומטריה הניתנת להתאמה אישית למחקרי התאוששות שמן. הוא מאפשר הדמיה של זרימות רב-פאזיות במדיום נקבובי, ומקל על עיצוב שיטות שיפור התאוששות שמן.
This method enables rapid, cost-effective visualization of multi-phase flows in porous media, supporting the design of enhanced oil recovery strategies. It provides a scalable platform for studying displacement mechanisms under controlled conditions, reducing reliance on large-scale reservoir testing. The approach facilitates early-stage de-risking of recovery techniques by delivering quantitative pore-scale insights.
The method fits within the discovery continuum by enabling hypothesis testing and mechanistic de-risking prior to lead identification in recovery agent development.