一种仿岩心结构的玻璃介质模型制造技术

本发明专利技术属于泡沫性能研究芯片分析技术领域，主要涉及仿岩心结构的可用于三次采油中泡沫驱油和渗流机理研究的玻璃介质模型。包括第一进液池、第二进液池、玻璃基片、玻璃盖片、排液孔、排液池、排液池水道、仿岩心结构的微观孔道、第一进液孔、第二进液孔、微气泡生成模块和微气泡分裂模块。其中，仿岩心结构的微观孔道刻蚀于玻璃基片上；第一进液孔和第二进液孔与排液孔分别位于玻璃盖片的两端；两进液孔分别通过两进液池与微气泡生成模块相连通；微气泡生成模块与微气泡分裂模块相连通；微气泡分裂模块与仿岩心结构的微观孔道相连通；排液水道的两端分别与仿岩心结构的微观孔道的尾部和排液池相连通，排液池与排液孔相连通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于泡沫性能研究芯片分析
，主要涉及仿岩心结构的可用于三次采油中泡沫驱油和渗流机理研究的玻璃介质模型。
技术介绍
目前我国对石油能源的需求日益增长，石油勘探的难度不断增加，研究如何进一步提高原油采出率已成为一个摆在科研工作者面前亟待解决的问题。提高采收率技术、泡沫驱油和渗流机理研究的物理模型主要有以下四种:(I)天然岩心和人造岩心的物理模型:是目前物理模拟驱替普遍采用的一种。该模型较好的保持了真实地层岩石的孔隙结构，但该模型驱替过程不可视，不能快速直观地探测相关机理；(2)夹砂透明模型:多层沙模型孔道紊乱、透光性不好，不便于观察；单层沙模型虽然具有一定的可视性，但可视化程度不高，而且沙粒大小不均一，驱替液面流现象严重；(3)岩心薄片模型:具有可视性，但由于岩心薄片的内部孔道紊乱，透光性不好，不便于观察实验现象；(4)微观仿真透明模型:采用微刻蚀技术，在玻璃上刻蚀出各种仿岩心结构的孔隙网络，最大限度地模拟岩心孔隙结构，此种模型具有很强的可视性，可以对实验现象进行直观观察。但是常见的微观仿真透明模型在研究泡沫封堵及驱替能力试验中，只有在较高注入压力下，模型内才能以泡沫形式存在。而普通玻璃难以承受太高压力，需要使用特种厚玻璃，因此加工难度大，制作成本高。本专利技术在模型中引入由微气泡生成模块、微气泡分裂模块，可以在较低压力下在模型内部原位生成泡沫，不仅可以满足实验要求，且大大降低了模型的制作成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种仿岩心结构的玻璃介质模型，该玻璃介质模型不仅可以在低压条件下在所述玻璃介质模型的微气泡生成模块、微气泡分裂模块中切割、分裂产生微观泡沫及微小乳状液，而且可利用该玻璃介质模型研究泡沫或乳状液在孔隙中的形成、稳定、渗流以及微观驱油机理。本专利技术是在玻璃介质上刻蚀出具有不同功能的微观孔隙模块，包括微气泡生成模块、微气泡分裂模块和仿岩心结构的微观孔道。通过引入微流控芯片技术中微流体控制方法，可在较低压力下在模型中产生微观泡沫。另外，利用紫外光固化粘结剂进行玻璃模型的低温粘接，不需要精密控温的高温粘接设备，使模型的制作成本大大降低。本专利技术的仿岩心结构的玻璃介质模型包括第一进液池、第二进液池、玻璃基片、玻璃盖片、排液孔、排液池、排液池水道、仿岩心结构的微观孔道、第一进液孔、第二进液孔、微气泡生成模块和微气泡分裂模块；所述的玻璃介质模型由所述玻璃盖片与所述玻璃基片封接而成。在所述玻璃基片的一端分别刻蚀有第一进液池和第二进液池，在所述玻璃基片的另一端分别刻蚀有排液池和排液池水道，且排液池水道与所述排液池相连通；在所述第一进液池和第二进液池与所述排液池之间的所述玻璃基片上刻蚀有仿岩心结构的微观孔道，在所述第一进液池和第二进液池与所述仿岩心结构的微观孔道之间刻蚀有所述微气泡生成模块，在所述微气泡生成模块与所述仿岩心结构的微观孔道之间的所述玻璃基片上刻蚀有微气泡分裂模块；所述玻璃盖片封接在所述玻璃基片上；所述玻璃盖片的一端开有第一进液孔和第二进液孔，且第一进液孔与所述第一进液池相连通，第二进液孔与所述第二进液池相连通；所述玻璃盖片的另一端开有所述排液孔，且所述排液孔与所述排液池相连通；所述第一进液池和所述第二进液池分别与所述微气泡生成模块相连通，所述微气泡生成模块与所述微气泡分裂模块相连通；所述微气泡分裂模块与所述仿岩心结构的微观孔道相连通；所述排液池水道位于所述仿岩心结构的微观孔道与所述排液池之间，并与二者相连通。所述封接可通过紫外光固化粘结剂进行粘结，如用紫外光固化粘结剂N0A61进行封接。所述紫外胶N0A61是一种透明、无色、在紫外光照射下即可固化的液态光聚物，具有封接速度快、老化后耐溶剂，具有极好的透光性、低收缩和轻微的弹性等优点。所述仿岩心结构的微观孔道是宽细不均的孔道(如图3所示)，其中孔道的宽为10 150微米，深为5 10微米。所述微气泡生成模块为“T”形管结构，组成“T”形管结构的纵向孔道的深度为5 10微米，宽为10 20微米；组成“T”形管结构的两条横向孔道的孔径都是5 8毫米长的直线孔道；所述两条横向孔道分别与所述第一进液池和所述第二进液池相连通，且与第二进液池相连通的横向孔道以垂直方式与所述微气泡分裂模块相连通。所述微气泡分裂模块“U”形孔道结构，所述“U”形孔道的底部是宽度为10 20微米的细直线孔道，所述细直线孔道长的1/7处与所述微气泡生成模块的横向孔道以垂直方式相连通，所述细直线孔道的两端分别由等边三角形孔道过渡与粗孔道相连通，所述粗孔道的宽度为60 100微米；所述细直线孔道和所述粗孔道的深度均为5 10微米；所述微气泡分裂模块由粗孔道与所述仿岩心结构的微观孔道相连通。所述微气泡分裂模块的宽为0.4 0.6晕米，长为1.5 2晕米。所述排液孔、所述第一进液孔及所述第二进液孔可使用超声波打孔技术，在玻璃盖片上分别打出孔径为1.8 2毫米，孔深为2.3毫米的孔。所述第一进液池和第二进液池的直径都为4 5毫米，深度都为5 10微米。所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为4 5毫米,深度为5 10微米。所述排液池水道可是一矩形排液道,所述排液池水道的长为4 5毫米，宽为0.8 1.2毫米，深度为5 10微米。所述刻蚀可使用刻蚀液进行刻蚀玻璃基片，所述刻蚀液的体积配比为:HF: HNO3: H2O = 1: 2: 7。本专利技术的仿岩心结构的玻璃介质模型可通过以下方法制备得到:用L-EDIT绘图软件在涂覆有光刻胶及带有铬层的玻璃基片上绘制模型结构所需图形，包括:第一进液池、第二进液池、玻璃基片、玻璃盖片、排液孔、排液池、排液池水道、仿岩心结构的微观孔道、第一进液孔、第二进液孔、微气泡生成模块和微气泡分裂模块；(I)对涂覆有光刻胶及带有铬层并绘制好模型结构所需图形的玻璃基片(可使用湖南韶光铬版场生产的大小可为4英寸的涂覆有光刻胶及带有铬层的玻璃基片)进行掩膜曝光，显影除去曝光处的光刻胶后得到图形处只有铬层的玻璃基片，利用铬腐蚀液除去显影后所裸漏的铬层，此时得到带有模型结构所需图形的玻璃基片；(2)使用玻璃刻蚀液对步骤(I)得到的带有模型结构所需图形的玻璃基片刻蚀，此时得到刻蚀完成后的玻璃基片；(3)利用丙酮溶解除去步骤(2)得到的刻蚀完成后的玻璃基片上所有的光刻胶，及利用铬腐蚀液去除玻璃基片上所有的铬层；(4)以抛光玻璃作为盖片材料(可使用湖南韶光铬版场的生产的大小可为4寸的抛光玻璃)；在玻璃盖片正对所述第一进液池和所述第二进液池的圆心处超声波打孔，分别得到所述第一进液孔和所述第二进液孔，并用超声波切割的方式对玻璃盖片进行切割，使玻璃盖片和玻璃基片大小相等；(5)清洗步骤(3)得到的玻璃基片及步骤⑷得到的玻璃盖片，利用紫外光固化粘结剂粘接所述玻璃盖片和所述玻璃基片，紫外灯照射，使紫外光固化粘结剂固化，老化一个星期左右完成所述玻璃介质模型的制备。进一步，在仿岩心结构的玻璃介质模型的制作过程中，在步骤(2)要考虑在使用玻璃刻蚀液刻蚀基片过程中的横向展宽，掩模图形比成型后的模型宽度一定程度缩小。进一步，在仿岩心结构的玻璃介质模型的制作过程中，在步骤(2)中刻蚀液在刻蚀过程中，优选25°C恒温。进一步，在仿岩心结构的玻璃介质模型的制作过程中，在步骤(I)的曝光图形的过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿岩心结构的玻璃介质模型，包括第一进液池、第二进液池、玻璃基片、玻璃盖片、排液孔、排液池、排液池水道、仿岩心结构的微观孔道、第一进液孔、第二进液孔、微气泡生成模块和微气泡分裂模块；其特征是：在所述玻璃基片的一端分别刻蚀有第一进液池和第二进液池，在所述玻璃基片的另一端分别刻蚀有排液池和排液池水道，且排液池水道与所述排液池相连通；在所述第一进液池和第二进液池与所述排液池之间的所述玻璃基片上刻蚀有仿岩心结构的微观孔道，在所述第一进液池和第二进液池与所述仿岩心结构的微观孔道之间刻蚀有所述微气泡生成模块，在所述微气泡生成模块与所述仿岩心结构的微观孔道之间的所述玻璃基片上刻蚀有微气泡分裂模块；所述玻璃盖片封接在所述玻璃基片上；所述玻璃盖片的一端开有第一进液孔和第二进液孔，且第一进液孔与所述第一进液池相连通，第二进液孔与所述第二进液池相连通；所述玻璃盖片的另一端开有所述排液孔，且所述排液孔与所述排液池相连通；所述第一进液池和所述第二进液池分别与所述微气泡生成模块相连通，所述微气泡生成模块与所述微气泡分裂模块相连通；所述微气泡分裂模块与所述仿岩心结构的微观孔道相连通；所述排液池水道位于所述仿岩心结构的微观孔道与所述排液池之间，并与二者相连通。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵濉，黄海耀，靳志强，宫清涛，赵荣华，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：