[發明專利]一種基于微流控技術的流體流動模擬實驗裝置及其方法

在審

• 申請號: 202010626802.9
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111638172A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 姚傳進;劉栢碩;張凱;達祺安;肖凱;黃耀煒;劉曉蕊;賈海東;周依然
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;B01L3/00
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 沙莎

本發明提供了一種基于微流控技術的流體流動模擬實驗裝置及其方法，針對真實油藏巖石的孔喉特征及孔喉尺度特點，設計了不同特征的微納米通道模型，通過對流體在微納米通道模型內流動的運移過程和分布狀態的實時觀察、記錄和定量分析，實現了不同流體通過微納米通道模型時的流動特征研究，從而使基于微流控技術的微納米通道流體流動模擬實驗裝置具有了高度模擬真實巖石孔喉特征、測量數據精確、操作靈活可重復、微觀可視化的效果。

技術領域

本發明涉及微觀流體流動模擬技術領域，具體涉及一種基于微流控技術的流體流動模擬實驗裝置及其方法。

背景技術

近年來，在油氣田開發領域，隨著油氣開采技術的不斷革新，雖然開采程度不斷加大，但仍有大量剩余油存于地下難以采出，而其中致密巖(微納米喉尺度)中存在的剩余油就占有較大比重。在致密巖油藏中，由于原油受到油藏內巖石的微孔隙和裂縫的毛細管力、表面張力等力的作用，難以被常規開采方法驅出，而通過注入不同性質的流體來進一步提高原油采收率作為一種常見的采油方式近年來被廣泛應用于致密巖油藏的開發，常見的注入流體包括化學試劑、泡沫、彈性微球、微生物等等同時，由于致密巖孔隙尺度較小，常規的實驗方法難以直觀呈現流體在微米尺度裂縫與納米尺度孔喉間滲流現象和流動規律，就難以確定不同流體的注入方式和注入量，因此，探明不同性質流體在微納米通道中的流動特征對改善致密巖油藏的油氣開發效果具有重要意義。

為解決此類問題，現有的常見的方法有數值模擬，該方法基于CT掃描等技術，在了解巖石的內部結構、孔喉參數之后，以獲取的數據信息構建三維巖石數學模型，并根據地層實際情況設置相應的模擬條件，通過模型來進行流體流動模擬研究該方法主要是利用模擬軟件計算，但不同軟件計算方法的理論設定是不同的，因此不同方法得到的結論也具有一定的差異；除此之外，模擬計算往往是基于理想化的條件，而實際情況是復雜多變的；同時，它所構建的數學模型往往也是基于巖層某一小部分巖石的結構特征來構建，而一般這些巖石特征明顯、結構復雜。

除此之外，也可通過直觀的物理實驗進行研究，將真實巖石打磨過后放入匹配的凹槽中，同時將巖石四周密封，由一側注入流體，研究流體在巖石中的流動特性但該技術有很大的局限性，一方面，巖石在使用過程中會受到磨損，隨著實驗進行，它的基本參數會改變，而且用過的巖石不易沖洗，重復使用性低；同時，流體在巖石中的流動行為也無法觀察，難以獲取各參數變化的原因；此外，大多此類實驗選用單缸計量泵測量壓力，儀器笨重，實驗場所較固定，測量精度低、靈敏度有限。

因此，要全面深入了解不同性質流體在微納米通道中的流動特征，我們不僅要盡可能的還原復雜的地層條件，還要能盡可能的直觀了解孔喉內流體的流動行為和流動規律，同時對實驗操作的靈活性和實驗數據的精確性等方面也提出了新的要求。

發明內容

本發明實施例提供了一種基于微流控技術的流體流動模擬實驗裝置及其方法，根據實際巖石內部的孔喉特征，設計尺寸精確的微納米尺度通道可視化模型，同時構建流體注入控制系統、溫度控制系統、壓力傳感系統以及微觀圖像采集系統，通過顯微觀察和定量分析，從而深入了解在不同溫度下微納米通道中所注入的不同性質流體的流動特征,解決了目前實驗裝置存在的模擬程度低、重復使用性差、不易觀察、測量精度低、靈活性差的問題。

鑒于上述問題，本發明提出的技術方案是：