Dispositivos microfluídicos para caracterizar processos de evento Pore-escala em meios porosos para aplicações de recuperação de óleo

Summary

O objetivo deste procedimento é rapidamente e facilmente produzir um dispositivo microfluidic com geometria personalizável e resistência ao inchaço por fluidos orgânicos para estudos de recuperação de óleo. Um molde de polidimetilsiloxano é gerado pela primeira vez e então usado para converter o dispositivo baseado em epóxi. Um estudo representativo do deslocamento é relatado.

Abstract

Dispositivos microfluídicos são versáteis ferramentas para estudar processos de transporte em escala microscópica. Uma demanda existe para dispositivos microfluídicos componentes que são resistentes ao baixo peso molecular de óleo, ao contrário de dispositivos tradicionais polydimethylsiloxane (PDMS). Aqui, vamos demonstrar um método fácil para fazer um dispositivo com essa propriedade, e usamos o produto do presente protocolo para analisar os mecanismos de poro-escala pela qual espuma recupera petróleo. Um padrão é projetado primeiramente usando o software de desenho assistido por computador (CAD) e impresso em uma transparência com uma impressora de alta resolução. Esse padrão é então transferido para um fotorresiste através de um procedimento de litografia. PDMS é convertida no padrão, curado em estufa e removido para obter um molde. Um polímero de reticulação thiol-ene, comumente usado como um adesivo óptico (OA), então é derramado sobre o molde e curado sob luz UV. O molde PDMS é descascado longe o elenco adesivo óptico. Um substrato de vidro é então preparado, e as duas metades do dispositivo são ligadas juntos. Dispositivos ópticos baseados em adesivo são mais robustos do que o tradicionais dispositivos microfluídicos PDMS. A estrutura de epóxi é resistente ao inchaço por muitos solventes orgânicos, que abre novas possibilidades para os experimentos envolvendo líquidos orgânicos luz. Além disso, o comportamento de molhabilidade superficial destes dispositivos é mais estável do que a de PDMS. A construção de dispositivos ópticos microfluidic adesivo é simples, requer ainda incrementalmente mais esforço do que a realização de dispositivos baseados em PDMS. Também, apesar de dispositivos ópticos de adesivo são estáveis em líquidos orgânicos, eles podem apresentar diminuição de força de ligação após um longo tempo. Dispositivos ópticos microfluidic adesivo podem ser feitos em geometrias que agem como micromodels de 2-D para meios porosos. Estes dispositivos são aplicados no estudo de deslocamento do óleo para melhorar a nossa compreensão dos mecanismos envolvidos na remediação de aquíferos e recuperação aprimorada de petróleo poro-escala.

Introduction

A finalidade desse método é Visualizar e analisar interações fluidas multi-fase, multicomponentes e dinâmica do complexo do poro-escala em meios porosos. Fluxo de fluidos e transporte em meios porosos foram de interesse por muitos anos porque estes sistemas são aplicáveis aos vários processos subsuperficiais como fraturamento hidráulico^1,2, , remediação de aquíferos e recuperação de petróleo ^{3 , 4 , 5}. usando micromodels para imitar esses poros-estruturas complexas, introspecções originais são adquiridas at....

Protocol

Atenção: Este protocolo envolve a manipulação de um forno de alta temperatura, produtos químicos tóxicos e luz UV. Leia todas as fichas de dados de segurança cuidadosamente e siga as orientações de segurança química da sua instituição.

1. dispositivo Design

1. Desenha uma Fotomáscara em um aplicativo de software de CAD.
   1. Traçar um canal retangular de 3 cm de comprimento e 0,5 cm de largura (Figura 1b-superior direito).
   2. Crie uma matriz de formas fechadas representando os grãos dos meios porosos.
      Nota: Essas formas são referidas como posts porque eles se tornarão estruturas tridimensio....

Results

Neste experimento de exemplo, espuma aquosa é usada para deslocar o petróleo Oriente com (uma viscosidade de 5,4 cP) e gravidade API de 40 ° em um meios porosos heterogêneos com contraste de permeabilidade em camadas. Um gerador de espuma PDMS é conectado a uma óptica micromodel adesivo que anteriormente estava completamente saturado com óleo cru. A Figura 1a mostra o desenho do CAD do Fotomáscara para o PDMS espuma gerador, o wafer de silício fotorresiste-pa.......

Discussion

Este protocolo para estudar processos de recuperação de óleo na óptica micromodels adesivo estabelece um equilíbrio entre a robustez dos micromodels não-poliméricos – tais como o vidro ou silício – e fácil fabricação de dispositivos microfluídicos PDMS. Ao contrário de micromodels de vidro ou adesivo óptico, dispositivos PDMS faltam resistência à luz espécies orgânicas. PDMS micromodels também não são ideais para muitas experiências porque as superfícies destes dispositivos têm propriedades de umectação instável, e a mat.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Seringa Leur-Lok de 3 mL	Fischer Scientific	14-823-435
Seringa de Vidro de 10 mL	Fischer Scientific	1482698G
Photomask	CAD/Art Services
Silicon	Wafer University Wafer	452
Propileno-Glicol-Metil-Éter-Acetato	Sigma Aldrich	484431-4L
Placa de Petri de Vidro de 150 mm	Carolina Biological Supply	#721134
Placa de Petri de Plástico de 60 mm	Carolina Biological Supply	#741246
Máscara Alinhador	EV	Grupo EVG 620
1 mm Punção de Biópsia	Miltex, Plainsboro, NJ	69031-01
Ponta de Distribuição Industrial	CML Supply	Gauge 23
	Sistema de plasma Olympus	IX-71
Harrick	Plasma	PDC-32G	Limpador de plasma
Polidimehtilsiloxano (PDMS)	Dow Corning, Midland, MI	SYLGARD 184
Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) ou (OA)	Norland Products Inc.	8116	Adesivo óptico
Quick-Set Epóxi	Fisher Scientific	4001
Corrediças de vidro	Globe Scientic Inc.	1321
SU-8 2015 Fotorresistente	MicroChem	SU-8 2015
Bomba de seringa	fotográfica Harvard Apparatus	Fusion 400
Tubo capilar de vidro	SGE Analytical Science	1154710C
High-Speed Camera	Vision Research	V 4.3
Tubo de polietileno	Scientific Commodities Inc.	#BB31695-PE/3