Method Article

Urządzenia mikroprzepływowe do charakteryzowania procesów zdarzeń w skali porów w ośrodkach porowatych do zastosowań związanych z odzyskiwaniem oleju

DOI:

10.3791/56592

⸱

January 16th, 2018

 ,  ,  ,  , 
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Rice University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Celem tej procedury jest łatwe i szybkie wyprodukowanie urządzenia mikroprzepływowego z dostosowywalną geometrią i odpornością na pęcznienie przez płyny organiczne do badań nad odzyskiwaniem oleju. Najpierw generowana jest forma z polidimetylosiloksanu, a następnie wykorzystywana do odlewania urządzenia na bazie żywicy epoksydowej. Przedstawiono reprezentatywne badanie przemieszczenia.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Urządzenia mikroprzepływowe są wszechstronnymi narzędziami do badania procesów transportowych w skali mikroskopowej. Istnieje zapotrzebowanie na urządzenia mikroprzepływowe, które są odporne na składniki olejowe o niskiej masie cząsteczkowej, w przeciwieństwie do tradycyjnych urządzeń z polidimetylosiloksanu (PDMS). Tutaj demonstrujemy łatwą metodę wykonania urządzenia o tej właściwości i używamy produktu tego protokołu do zbadania mechanizmów skali porów, za pomocą których piana odzyskuje ropę naftową. Wzór jest najpierw projektowany za pomocą oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) i drukowany na folii przezroczystej za pomocą drukarki o wysokiej rozdzielczości. Wzór ten jest następnie przenoszony do fotorezystu za pomocą procedury litografii. PDMS jest odlewany na wzór, utwardzany w piecu i usuwany w celu uzyskania formy. Polimer sieciujący tiol-en, powszechnie stosowany jako klej optyczny (OA), jest następnie wylewany na formę i utwardzany w świetle UV. Forma PDMS jest odklejana od odlewu kleju optycznego. Następnie przygotowuje się szklane podłoże, a dwie połówki urządzenia są ze sobą łączone. Optyczne urządzenia oparte na kleju są bardziej wytrzymałe niż tradycyjne urządzenia mikroprzepływowe PDMS. Struktura epoksydowa jest odporna na pęcznienie przez wiele rozpuszczalników organicznych, co otwiera nowe możliwości eksperymentów z udziałem lekkich cieczy organicznych. Ponadto zwilżalność powierzchni tych urządzeń jest bardziej stabilna niż w przypadku PDMS. Konstrukcja przylepnych urządzeń mikroprzepływowych z klejem optycznym jest prosta, ale wymaga stopniowo więcej wysiłku niż wykonanie urządzeń opartych na PDMS. Ponadto, chociaż optyczne urządzenia adhezyjne są stabilne w cieczach organicznych, po długim czasie mogą wykazywać zmniejszoną siłę wiązania. Optyczne adhezyjne urządzenia mikroprzepływowe mogą być wykonane w geometriach, które działają jak mikromodele 2D dla mediów porowatych. Urządzenia te są stosowane w badaniach nad przemieszczaniem się ropy naftowej, aby lepiej zrozumieć mechanizmy skali porowej zaangażowane w zwiększony odzysk ropy naftowej i remediację warstwy wodonośnej.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Celem tej metody jest wizualizacja i analiza wielofazowych, wieloskładnikowych interakcji płynów i złożonej dynamiki skali porów w porowatych ośrodkach. Przepływ i transport płynów w ośrodkach porowatych są przedmiotem zainteresowania od wielu lat, ponieważ systemy te mają zastosowanie w kilku procesach podpowierzchniowych, takich jak odzyskiwanie ropy naftowej, remediacja warstwy wodonośnej i szczelinowanie hydrauliczne1,2,3,4,5. Korzystając z mikromodeli do naśladowania tych złożonych struktur porów, uzyskuje się unikalne informacje, wizualizując dynamiczne zdarzenia na poziomie porów między różnymi fazami płynu a mediami6,7,8,9,10,11.

Produkcja tradycyjnych mikromodeli na bazie krzemionki jest kosztowna, czasochłonna i wymagająca, jednak konstruowanie mikromodeli z kleju optycznego stanowi stosunkowo tanią, szybką i łatwą alternatywę12,13,14,15. W porównaniu z innymi mikromodelami na bazie polimerów, klej optyczny wykazuje bardziej stabilne właściwości zwilżania powierzchni. Na przykład powierzchnie mikromodelowe polidimetylosiloksanu (PDMS) szybko staną się hydrofobowe w trakcie typowego eksperymentu z przemieszczeniem16. Co więcej, moduł Younga PDMS wynosi 2,5 MPa, podczas gdy kleju optycznego wynosi 325 MPa13,17,18. Dzięki temu klej optyczny jest mniej podatny na deformacje wywołane ciśnieniem i awarie kanałów. Co ważne, utwardzony klej optyczny jest znacznie bardziej odporny na pęcznienie przez składniki organiczne o niskiej masie cząsteczkowej, co pozwala na prowadzenie eksperymentów z udziałem ropy naftowej i lekkich rozpuszczalników18. Ogólnie rzecz biorąc, klej optyczny jest lepszą alternatywą dla PDMS do badań przemieszczeń obejmujących ropę naftową, gdy mikromodele na bazie krzemionki są zbyt złożone lub drogie, a badania wysokiej temperatury i ciśnienia nie są wymagane.

Protokół opisany w tej publikacji zawiera instrukcje krok po kroku dla mikromodeli kleju optycznego i informuje o subtelnych sztuczkach, które zapewniają sukces w manipulowaniu małymi ilościami płynów. Najpierw opisano projektowanie i wytwarzanie mikromodeli na bazie kleju optycznego z miękką litografią. Następnie podano strategię wypierania płynu dla bardzo niskich natężeń przepływu, które są zwykle nieosiągalne w przypadku regulatorów przepływu masowego. Następnie jako przykład podaje się reprezentatywny wynik eksperymentu. Eksperyment ten ujawnia zachowanie destabilizacji i propagacji piany w obecności ropy naftowej i niejednorodnych ośrodków porowatych. Na koniec przedstawiono typowe przetwarzanie obrazu i analizę danych.

Metoda przedstawiona tutaj jest odpowiednia dla aplikacji wizualizacyjnych obejmujących przepływ wielofazowy i interakcje w ograniczonych przestrzeniach mikrokanałów. W szczególności metoda ta jest zoptymalizowana pod kątem charakterystycznych rozdzielczości mikrocech większych niż 5 i mniejszych niż 700 μm. Typowe natężenia przepływu wynoszą od 0,1 do 1 ml/h. W badaniach wypierania ropy naftowej lub lekkich rozpuszczalników przez ciecze wodne lub gazowe w kolejności tych zoptymalizowanych parametrów w warunkach otoczenia, protokół ten powinien być odpowiedni.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uwaga: Ten protokół obejmuje obsługę pieca o wysokiej temperaturze, toksycznych chemikaliów i światła UV. Prosimy o uważne zapoznanie się ze wszystkimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznych i przestrzeganie wytycznych dotyczących bezpieczeństwa chemicznego obowiązujących w Twojej instytucji.

1. Konstrukcja urządzenia

  1. Zaprojektuj fotomaskę w aplikacji CAD.
    1. Narysuj prostokątny kanał o długości 3 cm i szerokości 0,5 cm (Rysunek 1b-górny róg).
    2. Utwórz tablicę zamkniętych kształtów reprezentujących ziarna porowatego ośrodka.
      UWAGA: Te kształty są określane jako słupki, ponieważ podczas procesu miękkiej litografii staną się trójwymiarowymi strukturami. Kształt i rozmiar słupków powinien być rzędu kilkudziesięciu mikronów i mieć odstęp od dziesięciu do stu mikronów. W celu stworzenia niejednorodności można zastosować wiele rozmiarów postów, a sekcja może pozostać pozbawiona postów, aby symulować pęknięcie w mediach.
    3. Narysuj kanały wlotowe i wylotowe, które są około jednej trzeciej szerokości sekcji mediów porowatych. Narysuj kanał wychodzący z portu wlotowego, który będzie działał jako odpływ.
    4. Narysuj obwiednię wokół całego wzoru, zachowując co najmniej 1,0 cm odstępu od wzoru.
      UWAGA: Obszar między obwiednią a obramowaniami projektu, a także słupki, muszą być przezroczyste na fotomasce.
  2. Prześlij plik CAD do firmy w celu wydrukowania CAD w wysokiej rozdzielczości
    UWAGA: Opcjonalnie: Do eksperymentu z wypieraniem piany zaprojektuj mikroprzepływowy generator piany (Rysunek 1a). Powtórz krok 1, pomijając niejednorodność projektu i obwiednię. Na wlocie zalecana jest geometria skupiająca przepływ, przed konstrukcją mediów porowatych. Przestrzenie przepływu powinny być przezroczyste na fotomasce.

2. Produkcja form PDMS

  1. Stwórz wzorzystą formę wzorcową wafla krzemowego z fotorezystem w czystym pomieszczeniu
    1. Wirowanie warstwy fotorezystu o grubości 20 μm na nowej płytce krzemowej z prędkością 2,000 obr./min przez 30 s.
    2. Miękki wafelek pieczemy na gorącej płycie w dwóch krokach: 65 °C przez 1 min, a następnie 95 °C przez 3 min.
    3. Użyj wyrównywacza maski, aby nadać modelowi warstwę fotorezystu za pomocą projektu CAD, używając stałej dawki 150 mJ/cm2.
    4. Piecz po ekspozycji na gorącej płycie w dwóch krokach: 65 °C przez 1 minutę, a następnie 95 °C przez 3 minuty. Pozwól wafli ostygnąć przez 5 minut.
    5. Zanurz wafel w 100 ml octanu glikolu metylowego propylenu w szklanym naczyniu krystalizacyjnym. Delikatnie mieszaj ręcznie przez 10 minut, aby uzyskać wzór fotorezystu. Opłucz go izopropanolem i wysusz wafel pod strumieniem suchego powietrza.
    6. Piecz wafel na twardo na gorącej płycie w dwóch odstępach: 120 °C przez 5 minut, a następnie 150 °C przez 10 minut. Pozwól wafli ostygnąć przez 15 minut.
  2. Odlew PDMS na formę główną wafla krzemowego
    1. Wymieszaj łącznie 30 g elastomeru PDMS i utwardzacza w proporcji 5:1 w bezpyłowym pojemniku jednorazowym.
    2. Odgazowuje PDMS w eksykatorze próżniowym przez 30 minut.
    3. Wlej PDMS na formę wzorcową wafla krzemowego z fotorezystem w szklanej szalce Petriego o średnicy 150 mm.
    4. Umieścić szalkę Petriego zawierającą wafel i PDMS w piekarniku o temperaturze 80 °C na 1 godzinę.
    5. Wyjmij szalkę Petriego z piekarnika i pozwól, aby zawartość osiągnęła temperaturę pokojową.
      UWAGA: W tym momencie procedura może zostać wstrzymana.
  3. Przygotuj formę PDMS do przeniesienia wzoru na klej optyczny
    1. Ostrożnie wytnij foremkę PDMS za pomocą skalpela i oderwij formę od wafla.
    2. Wyczyść i zabezpiecz formę PDMS za pomocą przezroczystej taśmy klejącej.
      UWAGA: W tym momencie procedura może zostać wstrzymana.
    3. Umieść formę PDMS, wzorem do góry, na dnie bezpyłowej plastikowej szalki Petriego o średnicy 60 mm. Odczekaj 10 sekund, aż PDMS przyklei się do plastiku.
    4. Zabezpiecz powierzchnię PDMS przezroczystą taśmą plastikową do kroku 3.1.1.
      UWAGA: Opcjonalnie: Aby wykonać generator piany, powtórz kroki 2.1. o których mowa w pkt 2.3.2. do konstrukcji generatora piany.

3. Produkcja urządzeń do klejenia optycznego

  1. Odlej klej optyczny na formę PDMS
    1. Usuń taśmę z wzorzystej powierzchni PDMS i wlej klej optyczny do szalki Petriego o średnicy 150 mm na głębokość około 0,9 cm powyżej górnej powierzchni formy PDMS. Delikatnie usuń wszelkie bąbelki dowolnym wacikiem.
  2. Utwardzaj klej optyczny w świetle UV przez łącznie 40 minut, jak opisano w krokach 3.2.1 - 3.2.5 w systemie PSD-UV.
    Uwaga: Podczas pracy ze światłem UV należy nosić odpowiednią ochronę.
    1. Wystawić szalkę Petriego na działanie promieniowania UV (254 nm) przez 5 minut.
    2. Odwróć szalkę Petriego tak, aby dno było teraz skierowane w stronę źródła promieniowania UV i wystaw spód na działanie światła UV przez 5 minut.
    3. Odwróć szalkę Petriego, ustaw ją z powrotem w pozycji pionowej i ponownie naświetl górną stronę światłem UV na 5 minut.
    4. Ponownie odwróć szalkę Petriego do góry nogami i ponownie wystaw dolną stronę na działanie światła UV przez 10 minut.
    5. Odwróć szalkę Petriego z powrotem do pozycji pionowej i ponownie wystaw górną stronę na działanie światła UV przez 15 minut.
      UWAGA: Procedura utwardzania w krokach od 3.2.1 do 3.2.5 ma zastosowanie tylko wtedy, gdy używany jest określony aparat PSD-UV (tabela materiałów). Czas utwardzania będzie się różnił w zależności od konkretnej używanej lampy i dokładnej grubości warstwy kleju optycznego.
  3. Usuń utwardzony klej optyczny z formy PDMS
    1. Użyj noża do pudełek, aby ostrożnie wyłamać klej optyczny z formy do szalek Petriego.
      Uwaga: Ostrza noży do pudełek są bardzo ostre i mogą z łatwością ciąć mięso. Zachowaj ostrożność podczas pracy wokół ostrych krawędzi połamanych szalek Petriego.
    2. Użyj solidnych nożyczek, aby usunąć nadmiar kleju optycznego z krawędzi wzoru.
    3. Powoli odklej formę PDMS od krążka z klejem optycznym. Zabezpiecz wzorzyste części powierzchni kleju optycznego i powierzchni PDMS przezroczystą taśmą.
    4. Użyj dziurkacza do biopsji o średnicy 1,0 mm, aby utworzyć otwory wlotowe, wylotowe i odpływowe. Zabezpiecz wzorzysty klej optyczny przezroczystą taśmą.
  4. Przygotuj podłoże
    1. Naniec 1 ml kleju optycznego na nowe szkiełko podstawowe i odwiruj szkiełko w dwóch etapach: 500 obr./min przez 5 s, a następnie 4 000 obr./min przez 20 s.
    2. Szybko przenieś podłoże do obróbki światłem UV i częściowo utwardź cienką warstwę kleju optycznego w świetle UV przez 30 s.
  5. Przymocuj odlew kleju optycznego do podłoża
    1. Umieść odlew kleju optycznego wzorzystą stroną do góry, a podłoże pokrytą stroną do góry w myjce plazmowej O2. Plazma czyści powierzchnię przez 20 s w temperaturze 540 mTorr.
    2. Mocno dociśnij do siebie dwie obrabiane powierzchnie, aż wszystkie niepożądane kieszenie powietrzne zostaną zminimalizowane lub usunięte.
    3. Całkowicie utwardź urządzenie w świetle UV przez 20 min.
      Uwaga: W przypadku światła UV należy nosić odpowiednią ochronę, taką jak okulary ochronne, fartuch laboratoryjny, rękawice itp.
    4. Umieść urządzenie na płycie grzejnej w temperaturze 50 °C na 18 godzin.
  6. Włóż 6-calowy odcinek rurki polietylenowej o niskiej gęstości (PE/3) o średnicy wewnętrznej 0.58 mm do każdego z portów w urządzeniu.
  7. Użyj szybkowiążącej żywicy epoksydowej na 5 minut, aby zabezpieczyć rurkę na miejscu.
    UWAGA: Opcjonalnie: Aby ukończyć działanie generatora piany, powtórz kroki 3.5.1, 3.5.2, 3.6 i 3.7. przy użyciu odlewu PDMS z generatora piany i nowego szkiełka podstawowego, zamiast odlewu z kleju optycznego i przygotowanych podłoży.

4. Eksperyment z przemieszczeniem oleju

  1. Przygotuj urządzenie mikroprzepływowe do obrazowania na mikroskopie odwróconym wyposażonym w szybką kamerę. Przymocuj urządzenie do stolika mikroskopu za pomocą taśmy. Korzystając z obiektywu 4X, skup się na obszarze zainteresowania (AOI).
  2. Przygotować płyny iniekcyjne
    UWAGA: W przypadku systemów trójfazowych należy dodać barwnik, aby usunąć płyny wypierające, aby zapewnić kontrast kolorów do analizy obrazu.
    1. Załaduj 3 ml próbki ropy naftowej lub oleju modelowego do szklanej strzykawki o pojemności 10 ml wyposażonej w przemysłową końcówkę dozującą o rozmiarze 23. Zamocuj strzykawkę w uchwycie pompy strzykawkowej i ustaw odpowiednią wartość średnicy w ustawieniach pompy strzykawkowej.
    2. Załaduj 1 ml płynu wypierającego do plastikowej strzykawki o pojemności 3 ml wyposażonej w przemysłową końcówkę dozującą o rozmiarze 23. Zamocuj strzykawkę w uchwycie pompy strzykawkowej i ustaw odpowiednią wartość średnicy w ustawieniach pompy strzykawki.
      UWAGA: Opcjonalnie: W przypadku eksperymentów z wytwarzaniem piany należy podłączyć szklaną rurkę kapilarną o długości 10 m i średnicy 25 μm do zbiornika gazu N2 i ustawić ciśnienie gazu na żądaną wartość dla wymaganego natężenia przepływu gazu uzyskanego z krzywej kalibracyjnej. Odczekaj 10 minut, aż przepływ gazu się zrównoważy
      3. .
  3. Nasącz urządzenie do mediów porowatych model OPTICAL ADHESIVE olejem
    1. Podłącz płyn wypierający do wlotu urządzenia, wkładając końcówkę igły do rurki PE/3.
      UWAGA: Opcjonalnie: Gdy piana jest używana jako faza wypierająca, podłącz strzykawkę z płynem wypierającym do wlotu generatora piany. Podłącz kapilarę gazową do drugiego portu wlotowego w generatorze piany, wkładając rurkę kapilarną do przemysłowej końcówki dozującej o rozmiarze 23 i uszczelniając pierścień szybkowiążącą żywicą epoksydową. Wylot generatora piany jest następnie podłączony do wlotu optycznego urządzenia klejącego za pomocą złącza o rozmiarze 23.
    2. Podłączyć strzykawkę wypełnioną olejem do wlotu urządzenia, wkładając końcówkę igły do rurki PE/3.
    3. Rozpocznij wlewanie oleju do portu wylotowego urządzenia OPTICAL ADHESIVE z prędkością 2 ml/h, jednocześnie wlewając wypierający płyn do portu wlotowego z prędkością 0.8 mL/h tak, aby oba płyny wypłynęły przez port spustowy. Płyn wypierający nie powinien dostać się do porowatych mediów. Zebrać ścieki do szklanej fiolki o pojemności 20 ml.
  4. Rozpocznij filmowanie AOI na porowatym nośniku z szybkością klatek wystarczającą do uchwycenia pożądanych zjawisk. Typowa liczba klatek na sekundę to 50 kl./s. Zrób nieruchomy obraz obszaru w 100% nasyconego olejem.
  5. Szybko i jednocześnie przeciąć rurkę PE/3, która przepływa w oleju, za pomocą nożyczek, jednocześnie zaciskając rurkę spustową za pomocą 5-centymetrowego zacisku do spoiwa.
  6. Pozwól, aby płyn wypierający wtargnął do urządzenia, aż przemieszczenie oleju osiągnie stan ustalony lub w aparacie zabraknie pamięci.

5. Analiza obrazu i danych

  1. Skorzystaj z bezpłatnego oprogramowania do analizy obrazu, takiego jak Image J, lub skorzystaj z zestawu narzędzi do analizy obrazu w MATLAB, aby przeanalizować materiał filmowy z eksperymentu.
    1. Korzystając z nieruchomego obrazu kanału w 100% nasyconego olejem, oblicz porowatość w jednostkach procentowych dla AOI ośrodków porowatych.
  2. Oblicz objętość porów, korzystając z następującego równania:
    figure-protocol-1
  3. Użyj oprogramowania do analizy obrazu, aby określić nasycenie oleju, jako ułamek całkowitej przestrzeni przepływu, w każdej klatce materiału wideo z eksperymentu. W przypadku doświadczeń z przemieszczeniem dwufazowym nasycenie faz przemieszczenia w każdej klatce można obliczyć jako:
    figure-protocol-2
  4. Przygotuj wykres nasycenia olejem w procentach w stosunku do objętości porów wstrzykiwanego płynu
    UWAGA: Opcjonalnie: W przypadku systemów trójfazowych, takich jak eksperymenty z przemieszczeniem piany, użyj zestawu narzędzi do analizy obrazu MATLAB, aby skategoryzować każdą fazę przemieszczenia według koloru przy użyciu charakterystycznego zakresu RGB dla każdej fazy. Przygotuj wykres przedstawiający nasycenie wszystkich trzech faz z wstrzykniętymi objętościami porów.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W tym przykładowym eksperymencie, piana wodna jest używana do wypierania ropy naftowej z Bliskiego Wschodu (o lepkości 5,4 cP i ciężarze API 40°) w niejednorodnym porowatym ośrodku z warstwowym kontrastem przepuszczalności. Generator piany PDMS jest podłączony do optycznego mikromodelu kleju, który wcześniej był całkowicie nasycony ropą naftową. Rysunek 1a pokazuje projekt CAD fotomaski dla generatora piany PDMS, płytki krzemowej z fotorezystem oraz ukończone...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten protokół badania procesów odzyskiwania oleju w mikromodelach klejów optycznych zapewnia równowagę między wytrzymałością mikromodeli niepolimerowych – takich jak szkło lub krzem – a łatwym wytwarzaniem urządzeń mikroprzepływowych PDMS. W przeciwieństwie do mikromodeli wykonanych ze szkła lub kleju optycznego, urządzenia PDMS nie są odporne na lekkie związki organiczne. Mikromodele PDMS również nie są idealne do wielu eksperymentów, ponieważ powierzchnie tych urządzeń mają niestabilne właściwości zwilżające, a matryca ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dziękujemy za wsparcie finansowe od Rice University Consortium for Processes in Porous Media (Houston, TX, USA).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3 ml strzykawka Leur-LokFischer Scientific14-823-435
10 ml szklana strzykawkaFischer Scientific1482698G
Maska fotograficznaUsługi CAD/Art Wafel
krzemowy Wafel uniwersytecki452
Octan glikolu propylenowego-eteru metylowego Sigma Aldrich484431-4L
150 mm Szklana szalka PetriegoCarolina Biological Supply#721134
60 mm Plastikowa szalka PetriegoCarolina Biological Supply#741246
Mask AlignerEV GroupEVG 620
1 mm Dziurkacz do biopsji 1 mmMiltex, Plainsboro, NJ69031-01
Przemysłowa końcówka dozującaCML SupplyMiernik 23
Mikroskop odwróconyOlympusIX-71
System plazmowyHarrick PlasmaPDC-32GŚrodek do czyszczenia plazmowego
Polidimehtylsiloksan (PDMS)Dow Corning, Midland, MISYLGARD 184
Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) lub (OA)Norland Products Inc.8116Klej optyczny
Quick-Set EpoxyFisher Scientific4001
Szkiełka szklaneGlobe Scientic Inc.1321
SU-8 2015 PhotoresistMicroChemSU-8 2015Fotorezystancyjna
pompa strzykawkowaApparatus Fusion 400
Szklane rurki kapilarneSGE Analytical Science1154710C
Szybka kameraVision ResearchV 4.3
Rurki polietylenoweScientific Commodities Inc.#BB31695-PE/3
Harvard

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Blaker, T., et al. Foam for Gas Mobility Control in the Snorre Field: The FAWAG Project. SPE Reserv Eval Eng. 5 (04), 317-323 (2002).
  2. Mannhardt, K., Svorstøl, I. Effect of oil saturation on foam propagation in Snorre reservoir core. J Petrol Sci Eng. 23 (3-4), 189-200 (1999).
  3. Falls, A. H., Lawson, J. B., Hirasaki, G. J. The Role of Noncondensable Gas in Steam Foams. J Petrol Technol. 40 (01), 95-104 (1988).
  4. Hirasaki, G. J., Miller, C. A., Szafranski, R., Lawson, J. B., Akiya, N. Surfactant/Foam Process for Aquifer Remediation. , International Symposium on Oilfield Chemistry. Houston, Texas. (1997).
  5. Lv, Q., Li, Z., Li, B., Li, S., Sun, Q. Study of Nanoparticle-Surfactant-Stabilized Foam as a Fracturing Fluid. Ind Eng Chem Res. 54 (38), 9468-9477 (2015).
  6. Conn, C. A., Ma, K., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. Visualizing oil displacement with foam in a microfluidic device with permeability contrast. Lab Chip. 14 (20), 3968-3977 (2014).
  7. Ma, K., Liontas, R., Conn, C. A., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. Visualization of improved sweep with foam in heterogeneous porous media using microfluidics. Soft Matter. 8 (41), 10669(2012).
  8. Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels. Appl Phys Lett. 82 (3), 364(2003).
  9. Gauteplass, J., Chaudhary, K., Kovscek, A. R., Fernø, M. A. Pore-level foam generation and flow for mobility control in fractured systems. Colloid Surface A. 468, 184-192 (2015).
  10. Kovscek, A. R., Radke, C. J. Gas bubble snap-off under pressure-driven flow in constricted noncircular capillaries. Colloid Surface A. 117 (1-2), 55-76 (1996).
  11. Géraud, B., Jones, S. A., Cantat, I., Dollet, B., Méheust, Y. The flow of a foam in a two-dimensional porous medium: FOAM FLOW IN A 2-D POROUS MEDIUM. Water Resour Res. 52 (2), 773-790 (2016).
  12. Lin, Y. -J., et al. Examining Asphaltene Solubility on Deposition in Model Porous Media. Langmuir. 32 (34), 8729-8734 (2016).
  13. Bartolo, D., Degré, G., Nghe, P., Studer, V. Microfluidic stickers. Lab Chip. 8 (2), 274-279 (2008).
  14. Kenzhekhanov, S. Chemical EOR process visualization using NOA81 micromodels. , Master's degree Thesis (2017).
  15. Zhuang, Y. G., et al. Experimental Investigation of Asphaltene Deposition in a Transparent Microchannel. Proceedings of the 1st Thermal and Fluid Engineering Summer Conference. , New York, NY, USA. (2016).
  16. Ma, K., Rivera, J., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. Wettability control and patterning of PDMS using UV-ozone and water immersion. J Colloid Interf Sci. 363 (1), 371-378 (2011).
  17. Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J. A., Whitesides, G. M. Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane). Anal Chem. 70 (23), 4974-4984 (1998).
  18. Sollier, E., Murray, C., Maoddi, P., Di Carlo, D. Rapid prototyping polymers for microfluidic devices and high pressure injections. Lab Chip. 11 (22), 3752(2011).
  19. Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. Solvent Compatibility of Poly(dimethylsiloxane)-Based Microfluidic Devices. Anal Chem. 75 (23), 6544-6554 (2003).
  20. Silvestrini, S., et al. Tailoring the wetting properties of thiolene microfluidic materials. Lab Chip. 12 (20), 4041(2012).
  21. Wägli, P., Homsy, A., de Rooij, N. F. Norland optical adhesive (NOA81) microchannels with adjustable wetting behavior and high chemical resistance against a range of mid-infrared-transparent organic solvents. Sensor Actuat B-Chem. 156 (2), 994-1001 (2011).
  22. Hung, L. -H., Lin, R., Lee, A. P. Rapid microfabrication of solvent-resistant biocompatible microfluidic devices. Lab Chip. 8 (6), 983(2008).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microfluidic DevicesPorous MediaOil RecoveryOptical AdhesivePDMS MoldUV CuringLithography ProcedureEnhanced Oil RecoveryFoam MechanismsCarbon Sequestration

Related Articles