Microfluidic apparaten voor het karakteriseren van porie-schaal gebeurtenis processen in poreuze Media voor olie herstel toepassingen

Het algemene doel van deze procedure is om snel een microfluïdisch apparaat met aanpasbare geometrie te produceren voor gebruik in studies over oliewinning. Deze methode stelt ons in staat om meerfasige stromingen in poreuze media te bestuderen. Door het gebruik van microfluïdische systemen om deze soorten complexe stromingen daadwerkelijk te visualiseren, kunnen we betere methoden voor verbeterde oliewinning ontwerpen voor grote reservoirsystemen.

Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het ons toestaat om snel gegevens en verschillende methoden voor verbeterde oliewinning op een veilige en kosteneffectieve manier te verzamelen. Deze methode kan inzicht geven in mechanismen voor verbeterde oliewinning. Het kan ook worden toegepast op andere systemen zoals CO2-sequestratie en aquiferremediatie.

Om te beginnen, ontwerp een fotomasker bestaande uit een rechthoekige kanaal gevuld met een reeks palen met behulp van CAD-software. Breng dit patroon aan op een siliconenwafer bedekt met 20 micron fotoresist. En gebruik deze master om een PDMS-mal te maken zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol.

Plaats de schone PDMS-mal met het patroon naar boven op de bodem van een stofvrije 150 millimeter plastic petrischaal. Laat de PDMS 10 seconden hechten aan het plastic en bescherm vervolgens het oppervlak van de PDMS met helder plastic plakband. De procedure kan op dit punt worden onderbroken.

Verwijder vervolgens het plakband van het patroonoppervlak en giet optisch lijm in de schaal tot een diepte van ongeveer 0,9 centimeter boven het bovenoppervlak van de mal. Gebruik een wattenstaafje om voorzichtig eventuele luchtbellen die zich vormen te verwijderen. Cureer vervolgens de optische lijm met behulp van een UV-lichtcureersysteem zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol.

Gebruik vervolgens een mes om voorzichtig de optische lijm uit de mal te breken. Gebruik vervolgens een stevige schaar om overtollige optische lijm van de rand van het ontwerp te verwijderen. Pel langzaam de PDMS-mal van de optische lijm schijf af.

Maak met een 1 millimeter biopsiepons een inlaat, een uitlaat en afvoergaten in het apparaat. Gebruik vervolgens helder plakband om de gepaterde delen van de optische lijm en PDMS-oppervlakken te beschermen. Plaats een nieuwe glazen plaat op een spincoater en giet een millimeter optische lijm op de plaat.

Spincoat de plaat in twee stappen. Draai het eerst 500 RPM gedurende vijf seconden en verhoog vervolgens de RPM naar 4000 en draai het 20 seconden. Breng het substraat snel over naar de UV-lichtbehandeling en cureer de dunne optische lijmlaag gedeeltelijk onder het UV-licht gedurende 30 seconden.

Plaats vervolgens het optische lijmgietsel met de patroonzijde omhoog en het substraat met de gecoate zijde omhoog in een zuurstofplasmareiniger. Trek vacuüm tot 540 millitorr. En behandel vervolgens het oppervlak gedurende 20 seconden met plasma.

Wanneer u klaar bent, verwijdert u de stukken en drukt u de twee behandelde oppervlakken stevig tegen elkaar totdat alle ongewenste luchtzakken zijn geminimaliseerd of verwijderd. Plaats vervolgens het apparaat terug onder het UV-licht en cureer het volledig gedurende 20 minuten. Plaats vervolgens het apparaat op een hete plaat verwarmd tot 50 graden Celsius gedurende 18 uur.

Wanneer u klaar bent, voert u zes inch lange segmenten van 0,58 millimeter ID lagedichtheid polyethyleen buis in elk van de poorten op het apparaat in. Voeg vervolgens een snelhardende epoxy toe om de buis op zijn plaats te bevestigen. Gebruik tape om het microfluïdische apparaat op een omgekeerde microscoop te bevestigen die is uitgerust met een hogesnelheidscamera.

Selecteer een 4x objectief en focus op een gebied van belang. Hier is het inlaatgebied van het apparaat weergegeven. Laad vervolgens drie milliliter ruwe of modale olie in een 10 milliliter glazen spuit voorzien van een 23 gauge industriële doseerspuit.

Bevestig de spuit aan de spuitpomphouder en stel de juiste diameterwaarde in op de spuitpompinstellingen. Laad vervolgens een milliliter van het verdringende vloeistof in een drie milliliter plastic spuit voorzien van een 23 gauge industriële doseerspuit. Bevestig de spuit in de spuitpomphouder en stel opnieuw de juiste diameterwaarde in op de spuitpompinstellingen.

Verbind het verdringende vloeistof met de inlaat van het apparaat door de naaldtip in de buis te steken. Verbind vervolgens de olie gevulde spuit met de poort. Begin het olie in het uitlaatpoort van het apparaat te laten stromen met twee milliliter per uur terwijl tegelijkertijd het verdringende vloeistof in het inlaatpoort met 0,8 milliliter per uur wordt gelaten stromen.

De optionele schuimgenerator zal worden gebruikt voor deze demonstratie. Verzamel het affluent in een 20 milliliter glazen vial totdat de twee vloeistoffen beide uit de afvoerpoort stromen. Het verdringende vloeistof zou niet de poreuze media moeten binnendringen, maar in plaats daarvan direct de afvoer uit moeten gaan totdat de camera op zijn plaats staat en het filmen is begonnen.

Begin het filmen van het gebied van belang op het poreuze media apparaat met een framesnelheid die snel genoeg is om het gewenste fenomeen vast te leggen. Leg bovendien een stilstaande afbeelding vast van het 100% olie verzadigd gebied. Snijd vervolgens snel en tegelijkertijd de buis door die in het olie stroomt terwijl u de afvoerbuis vastklemt met een vijf centimeter klemmenclip.

Laat het verdringende vloeistof het apparaat binnendringen totdat de olie verdringing een stabiele toestand bereikt of de camera geen geheugen meer heeft. Typische resultaten van een olie verzadigd micromodel worden hier getoond. In het breukgebied wijkt het schuim zoals verwacht af naar de matrices van lagere permeabiliteit.

Het schuim wordt gegenereerd door twee hoofdmechanismen die kunnen worden beschreven als knijpen en lamella divisie. Schuimvernietiging kan gemakkelijk worden geïdentific