定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型及制法_2

文档序号:9885721阅读:来源:国知局
油剂(或者水或原油)的流量调节;所述中间容器 与所述微米级毛细管束模型相连(即与所述输入毛细管相连),用于向所述微米级毛细管束 模型中注入驱油剂(或者水或原油);所述压力传感器与所述中间容器相连,用于测量驱油 过程中的注入压力。所述柱塞栗流量的调节范围可以为0.0001~60ml/min,压力调节范围 可以为0~70MPa。所述压力传感器的测量精度可以为O.OOOIMPa,响应时间可以小于0.5ms。
[0032] 在上述实验设备中,优选地,所述图像采集系统包括显微镜,所述显微镜设置于所 述微米级毛细管束模型上方。所述显微镜可以包括图像分析采集软件,用于录像和拍照。所 述显微镜的录像的速度可以大于每秒30帧,拍照的像素可以大于130万。
[0033] 在上述实验设备中,优选地,所述流量测量系统包括:置换容器、石英晶体微天平、 电化学工作站;所述置换容器与所述微米级毛细管束模型相连(即与所述输出毛细管相 连),用于存储置换溶液;所述石英晶体微天平设置于所述置换容器下方,用于测量被置换 出的置换溶液的质量;所述电化学工作站与所述石英晶体微天平相连,用于为所述石英晶 体微天平提供吸附电压。
[0034] 在上述实验设备中,优选地,所述驱油剂的驱油性能指标参数包括:毛细管阻力、 粘附力、剪切粘度、驱油剂洗油效率、提尚波及体积的能力等。
[0035] 本发明提供了一种用于定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型,该 模型主要可以应用于评价化学驱油剂的性能,其利记博彩app主要是通过将制作好的母版与基 板紧密扣合在一起,然后采用紫外光照射,将母版上的毛细管束初始模型的图形刻在基板 上,然后在基板上刻有毛细管束初始模型图形的区域内浸入腐蚀溶液进行化学腐蚀,进而 基板上得到若干条平行且等内径或不等内径的毛细管组成的毛细管束、一输入毛细管和一 输出毛细管以及连通毛细管束和输入毛细管与输出毛细管的凹槽。与现有技术中的岩心模 型相比较,由于岩心模型的形状和孔隙都是不规则的,其不能定量表征驱油剂的毛管阻力 等性能;而本发明利用激光光刻技术制作微米级毛细管束模型,具体来说,主要是通过采用 感光的形式如照相技术将设计好的毛细管束初始模型感应在铬板上,根据哈根-泊肃叶定 律,把流体在油藏岩石孔隙中的渗流等效成在一组等内径或不等内径的微米级毛细管束中 渗流;然后将母版的胶膜与基板的胶膜紧密扣合在一起,通过紫外光照射,将母版上的毛细 管束初始模型的图形刻在基板上,简单又方便地实现在基板上刻蚀毛细管束;之后将基板 上刻有毛细管束初始模型图形的区域,浸入腐蚀溶液进行刻蚀,而现有技术中均没有涉及 该刻蚀方法,在毛细管束初始模型图形的区域浸入腐蚀溶液,在其它区域选用如石蜡涂封 等方式进行保护,可以更精确地控制好毛细管束的内径。
[0036] 本发明制作得到的微米级毛细管束模型,结合图像采集系统可定性分析驱油剂在 多孔介质中的毛细作用、直观地观察驱油剂的流动情况,解决了现有岩心物理模型无法定 性表征以及直观观察驱油剂流动过程的问题,为驱油剂,尤其是纳米驱油剂微观驱油机理 的研究提供了实验基础。此外,该微米级毛细管束模型结构简单、制作方便且适用性广泛, 缩短了实验周期并减少了实验成本。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明自制的微米级毛细管束初始模型的结构示意图;
[0038] 图中,15、前端毛细管,16、玻璃板,17、毛细管束,18、末端毛细管,19、连通槽;
[0039] 图2为本发明毛细管束中的单根毛细管的视渗透率与毛细管半径的关系图;
[0040] 图3为本发明基板上的微米级毛细管束初始模型的图形结构示意图;
[0041] 图4为实施例2提供的用于定性分析多孔介质中毛细作用的实验设备的结构示意 图;
[0042]图中,1、柱塞栗,2、中间容器,3、压力传感器,4、微米级毛细管束模型,5、显微镜, 6、置换容器,7、石英晶体微天平,8、电化学工作站,9、计算机;
[0043]图5为显微镜下观察到的水在微米级毛细管束模型的某一毛细管中的流动情况。
【具体实施方式】
[0044] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技 术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0045] 本发明提供了一种用于定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型,其 包括一基板,该基板上刻蚀有若干条等内径或不等内径的平行并联的毛细管,形成毛细管 束,在所述毛细管束的两端分别刻蚀有与所述毛细管束垂直的凹槽,在与所述毛细管束相 对的凹槽的两侧分别刻蚀有与所述凹槽垂直的一输入毛细管以及一输出毛细管,所述输入 毛细管与所述输出毛细管分别通过所述凹槽与所述毛细管束中的每根毛细管连通。所述输 入毛细管与所述输出毛细管用于连接本发明提供的微米级毛细管束模型和与其配合使用 的实验装置。所述毛细管束中的毛细管的内径均优选为2μπι~25μπι,所述输入毛细管与所述 输出毛细管的内径均优选为100μπι~500μπι。所述毛细管束中的每两根毛细管之间的距离均 优选为1臟~3mm 〇
[0046] 本发明提供的用于定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型的制作 方法可以包括以下步骤:
[0047] 步骤1:将微米级毛细管束的初始模型通过感光(如照相)的形式形成在铬板上,作 为母版;
[0048] 步骤2:对基板(例如玻璃板)进行清洗、烘干;然后将烘干后的基板用负胶底液或 正胶底液浸泡,之后烘干;再进行匀胶、坚膜,得到表面预处理后的基板;
[0049] 步骤3:将母版与表面预处理后的基板叠放在一起,使母版的胶膜与基板的胶膜紧 密扣合在一起,随后进行紫外光照射光刻;然后进行显影及清洗;再进行坚膜,使母版上的 微米级毛细管束初始模型的图形刻在基板上;
[0050] 步骤4:将基板上未刻有微米级毛细管束初始模型的图形的区域进行保护,然后浸 入腐蚀溶液中进行腐蚀,清洗后,得到基板模型;其中所述腐蚀溶液是由比例为1 〇〇mL: 8~ l〇g的氢氟酸和氟化氨配制而成的;
[0051] 步骤5:对基板模型进行去除石蜡、烧结等步骤,再裁切为一定的尺寸,得到所述的 微米级毛细管束模型。
[0052] 在该利记博彩app中,本发明采用自制的微米级毛细管束的初始模型,其结构如图1所 示,该微米级毛细管束的初始模型是通过以下方法制作得到的:在玻璃板16上刻蚀多条平 行的第一凹槽,每两条平行的第一凹槽之间的距离为1mm~3mm,在第一凹槽的两端分别刻 蚀与全部第一凹槽垂直的连通槽19,共两条连通槽19,在与第一凹槽相对的连通槽19的两 侧分别刻蚀与连通槽垂直的第二凹槽,共两条第二凹槽,然后在所述第一凹槽及第二凹槽 内粘结相应数量的毛细管,每个凹槽粘结一根毛细管,其中,第一凹槽内的多根毛细管形成 毛细管束17,第二凹槽内的毛细管分别称为前端毛细管15与末端毛细管18,所述前端毛细 管15、末端毛细管18和毛细管束17之间通过连通槽19相互连通。其中,在玻璃板上刻蚀第一 凹槽、第二凹槽和连通槽19可以采用玻璃磨槽机,磨槽深度可以根据实际情况进行调整,一 般可以为1_;毛细管束17中的毛细管以及前端毛细管15和末端毛细管18均可以商购获得, 将它们分别粘结在第一凹槽和第二凹槽可以采用胶水。
[0053] 可根据实际解决的技术问题,调节该初始模型的毛细管内径和该初始模型的大 小。优选地,所述毛细管束17中的毛细管的内径为2μηι-25μηι ;所述前端毛细管15和所述末端 毛细管18的内径均为100μπι~500μηι。
[0054] 本发明的自制微米级毛细管束的初始模型中的毛细管束中的毛细管内径可以按 照下述步骤来确定:
[0055] 将哈根-泊肃叶定律应用到毛细管渗流中,可建立油藏岩石的毛细管束模型,即把 流体在油藏岩石孔隙中的渗流模拟为在一组平行的、等内径或不等内径的毛细管中渗流, 如图2所示,单根毛细管的视渗透率与毛细管半径的关系为:
[0056]
[0057] 其中,Κ为视渗透率,φ为孔隙体积,r为空隙半径。对低渗油藏来说,渗透率的取值 范围是0.001D<K<0.01D,D为达西,那么对应的毛细管半径(r,ym)的
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