[發明專利]一種仿巖心結構的玻璃介質模型

有效

• 申請號: 201210009334.6
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN103207257A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 趙濉;黃海耀;靳志強;宮清濤;趙榮華
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于泡沫性能研究芯片分析技術領域，主要涉及仿巖心結構的可用于三次采油中泡沫驅油和滲流機理研究的玻璃介質模型。

背景技術

目前我國對石油能源的需求日益增長，石油勘探的難度不斷增加，研究如何進一步提高原油采出率已成為一個擺在科研工作者面前亟待解決的問題。提高采收率技術、泡沫驅油和滲流機理研究的物理模型主要有以下四種：(1)天然巖心和人造巖心的物理模型：是目前物理模擬驅替普遍采用的一種。該模型較好的保持了真實地層巖石的孔隙結構，但該模型驅替過程不可視，不能快速直觀地探測相關機理；(2)夾砂透明模型：多層沙模型孔道紊亂、透光性不好，不便于觀察；單層沙模型雖然具有一定的可視性，但可視化程度不高，而且沙粒大小不均一，驅替液面流現象嚴重；(3)巖心薄片模型：具有可視性，但由于巖心薄片的內部孔道紊亂，透光性不好，不便于觀察實驗現象；(4)微觀仿真透明模型：采用微刻蝕技術，在玻璃上刻蝕出各種仿巖心結構的孔隙網絡，最大限度地模擬巖心孔隙結構，此種模型具有很強的可視性，可以對實驗現象進行直觀觀察。

但是常見的微觀仿真透明模型在研究泡沫封堵及驅替能力試驗中，只有在較高注入壓力下，模型內才能以泡沫形式存在。而普通玻璃難以承受太高壓力，需要使用特種厚玻璃，因此加工難度大，制作成本高。本發明在模型中引入由微氣泡生成模塊、微氣泡分裂模塊，可以在較低壓力下在模型內部原位生成泡沫，不僅可以滿足實驗要求，且大大降低了模型的制作成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種仿巖心結構的玻璃介質模型，該玻璃介質模型不僅可以在低壓條件下在所述玻璃介質模型的微氣泡生成模塊、微氣泡分裂模塊中切割、分裂產生微觀泡沫及微小乳狀液，而且可利用該玻璃介質模型研究泡沫或乳狀液在孔隙中的形成、穩定、滲流以及微觀驅油機理。

本發明是在玻璃介質上刻蝕出具有不同功能的微觀孔隙模塊，包括微氣泡生成模塊、微氣泡分裂模塊和仿巖心結構的微觀孔道。通過引入微流控芯片技術中微流體控制方法，可在較低壓力下在模型中產生微觀泡沫。另外，利用紫外光固化粘結劑進行玻璃模型的低溫粘接，不需要精密控溫的高溫粘接設備，使模型的制作成本大大降低。

本發明的仿巖心結構的玻璃介質模型包括第一進液池、第二進液池、玻璃基片、玻璃蓋片、排液孔、排液池、排液池水道、仿巖心結構的微觀孔道、第一進液孔、第二進液孔、微氣泡生成模塊和微氣泡分裂模塊；

所述的玻璃介質模型由所述玻璃蓋片與所述玻璃基片封接而成。

在所述玻璃基片的一端分別刻蝕有第一進液池和第二進液池，在所述玻璃基片的另一端分別刻蝕有排液池和排液池水道，且排液池水道與所述排液池相連通；在所述第一進液池和第二進液池與所述排液池之間的所述玻璃基片上刻蝕有仿巖心結構的微觀孔道，在所述第一進液池和第二進液池與所述仿巖心結構的微觀孔道之間刻蝕有所述微氣泡生成模塊，在所述微氣泡生成模塊與所述仿巖心結構的微觀孔道之間的所述玻璃基片上刻蝕有微氣泡分裂模塊；所述玻璃蓋片封接在所述玻璃基片上；所述玻璃蓋片的一端開有第一進液孔和第二進液孔，且第一進液孔與所述第一進液池相連通，第二進液孔與所述第二進液池相連通；所述玻璃蓋片的另一端開有所述排液孔，且所述排液孔與所述排液池相連通；

所述第一進液池和所述第二進液池分別與所述微氣泡生成模塊相連通，所述微氣泡生成模塊與所述微氣泡分裂模塊相連通；

所述微氣泡分裂模塊與所述仿巖心結構的微觀孔道相連通；所述排液池水道位于所述仿巖心結構的微觀孔道與所述排液池之間，并與二者相連通。

所述封接可通過紫外光固化粘結劑進行粘結，如用紫外光固化粘結劑NOA61進行封接。所述紫外膠NOA61是一種透明、無色、在紫外光照射下即可固化的液態光聚物，具有封接速度快、老化后耐溶劑，具有極好的透光性、低收縮和輕微的彈性等優點。

所述仿巖心結構的微觀孔道是寬細不均的孔道(如圖3所示)，其中孔道的寬為10～150微米，深為5～10微米。

所述微氣泡生成模塊為“T”形管結構，組成“T”形管結構的縱向孔道的深度為5～10微米，寬為10～20微米；組成“T”形管結構的兩條橫向孔道的孔徑都是5～8毫米長的直線孔道；所述兩條橫向孔道分別與所述第一進液池和所述第二進液池相連通，且與第二進液池相連通的橫向孔道以垂直方式與所述微氣泡分裂模塊相連通。