Name: microfluidic devices for characterizing pore-scale event processes in porous media for oil recovery applications
Uploaded: 2018-01-16T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Devices for Characterizing Pore-scale Event Processes in Porous Media for Oil Recovery Applications at JoVE.com

Riconosciamo il sostegno finanziario del Consorzio di Università del riso per processi in mezzi porosi (Houston, TX, USA).

Attenzione: Questo protocollo coinvolge la gestione un forno ad alta temperatura, i prodotti chimici tossici e luce UV. Si prega di leggere attentamente tutti i fogli di dati materiali di sicurezza e seguire le linee guida di sicurezza chimica del proprio istituto.
1. dispositivo Design
<ol><li>Progettare un photomask in un'applicazione di software CAD.<ol>
<li>Disegnare un canale rettangolare che è di 3 cm di lunghezza e 0,5 cm di larghezza (Figura 1b-in alto ...

<ol>
	<li>Blaker, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Foam+for+Gas+Mobility+Control+in+the+Snorre+Field:+The+FAWAG+Project.">Foam for Gas Mobility Control in the Snorre Field: The FAWAG Project.</a> SPE Reserv Eval Eng. 5 (04), 317-323 (2002).</li><li>Mannhardt, K., Svorst&#248;l, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+oil+saturation+on+foam+propagation+in+Snorre+reservoir+core.">Effect of oil saturation on foam propagation in Snorre reservoir core.</a> J Petrol Sci Eng. 23 (3-4), 189-200 (1999).</li><li>Falls, A. H., Lawson, J. B., Hirasaki, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+Noncondensable+Gas+in+Steam+Foams.">The Role of Noncondensable Gas in Steam Foams.</a> J Petrol Technol. 40 (01), 95-104 (1988).</li><li>Hirasaki, G. J., Miller, C. A., Szafranski, R., Lawson, J. B., Akiya, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Surfactant/Foam Process for Aquifer Remediation. , (1997).</li><li>Lv, Q., Li, Z., Li, B., Li, S., Sun, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+Nanoparticle-Surfactant-Stabilized+Foam+as+a+Fracturing+Fluid.">Study of Nanoparticle-Surfactant-Stabilized Foam as a Fracturing Fluid.</a> Ind Eng Chem Res. 54 (38), 9468-9477 (2015).</li><li>Conn, C. A., Ma, K., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualizing+oil+displacement+with+foam+in+a+microfluidic+device+with+permeability+contrast.">Visualizing oil displacement with foam in a microfluidic device with permeability contrast.</a> Lab Chip. 14 (20), 3968-3977 (2014).</li><li>Ma, K., Liontas, R., Conn, C. A., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+improved+sweep+with+foam+in+heterogeneous+porous+media+using+microfluidics.">Visualization of improved sweep with foam in heterogeneous porous media using microfluidics.</a> Soft Matter. 8 (41), 10669 (2012).</li><li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+dispersions+using+"flow+focusing"+in+microchannels.">Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels.</a> Appl Phys Lett. 82 (3), 364 (2003).</li><li>Gauteplass, J., Chaudhary, K., Kovscek, A. R., Fern&#248;, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pore-level+foam+generation+and+flow+for+mobility+control+in+fractured+systems.">Pore-level foam generation and flow for mobility control in fractured systems.</a> Colloid Surface A. 468, 184-192 (2015).</li><li>Kovscek, A. R., Radke, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+bubble+snap-off+under+pressure-driven+flow+in+constricted+noncircular+capillaries.">Gas bubble snap-off under pressure-driven flow in constricted noncircular capillaries.</a> Colloid Surface A. 117 (1-2), 55-76 (1996).</li><li>G&#233;raud, B., Jones, S. A., Cantat, I., Dollet, B., M&#233;heust, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+flow+of+a+foam+in+a+two-dimensional+porous+medium:+FOAM+FLOW+IN+A+2-D+POROUS+MEDIUM.">The flow of a foam in a two-dimensional porous medium: FOAM FLOW IN A 2-D POROUS MEDIUM.</a> Water Resour Res. 52 (2), 773-790 (2016).</li><li>Lin, Y. -. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examining+Asphaltene+Solubility+on+Deposition+in+Model+Porous+Media.">Examining Asphaltene Solubility on Deposition in Model Porous Media.</a> Langmuir. 32 (34), 8729-8734 (2016).</li><li>Bartolo, D., Degr&#233;, G., Nghe, P., Studer, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+stickers.">Microfluidic stickers.</a> Lab Chip. 8 (2), 274-279 (2008).</li><li>Kenzhekhanov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Chemical EOR process visualization using NOA81 micromodels. , (2017).</li><li>Zhuang, Y. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Investigation+of+Asphaltene+Deposition+in+a+Transparent+Microchannel.">Experimental Investigation of Asphaltene Deposition in a Transparent Microchannel.</a> Proceedings of the 1st Thermal and Fluid Engineering Summer Conference. , (2016).</li><li>Ma, K., Rivera, J., Hirasaki, G. J., Biswal, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wettability+control+and+patterning+of+PDMS+using+UV-ozone+and+water+immersion.">Wettability control and patterning of PDMS using UV-ozone and water immersion.</a> J Colloid Interf Sci. 363 (1), 371-378 (2011).</li><li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Prototyping+of+Microfluidic+Systems+in+Poly(dimethylsiloxane).">Rapid Prototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane).</a> Anal Chem. 70 (23), 4974-4984 (1998).</li><li>Sollier, E., Murray, C., Maoddi, P., Di Carlo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+polymers+for+microfluidic+devices+and+high+pressure+injections.">Rapid prototyping polymers for microfluidic devices and high pressure injections.</a> Lab Chip. 11 (22), 3752 (2011).</li><li>Lee, J. N., Park, C., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+Compatibility+of+Poly(dimethylsiloxane)-Based+Microfluidic+Devices.">Solvent Compatibility of Poly(dimethylsiloxane)-Based Microfluidic Devices.</a> Anal Chem. 75 (23), 6544-6554 (2003).</li><li>Silvestrini, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailoring+the+wetting+properties+of+thiolene+microfluidic+materials.">Tailoring the wetting properties of thiolene microfluidic materials.</a> Lab Chip. 12 (20), 4041 (2012).</li><li>W&#228;gli, P., Homsy, A., de Rooij, N. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Norland+optical+adhesive+(NOA81)+microchannels+with+adjustable+wetting+behavior+and+high+chemical+resistance+against+a+range+of+mid-infrared-transparent+organic+solvents.">Norland optical adhesive (NOA81) microchannels with adjustable wetting behavior and high chemical resistance against a range of mid-infrared-transparent organic solvents.</a> Sensor Actuat B-Chem. 156 (2), 994-1001 (2011).</li><li>Hung, L. -. H., Lin, R., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+microfabrication+of+solvent-resistant+biocompatible+microfluidic+devices.">Rapid microfabrication of solvent-resistant biocompatible microfluidic devices.</a> Lab Chip. 8 (6), 983 (2008).</li></ol>

Questo protocollo per lo studio dei processi di recupero olio in ottica micromodels adesivo un equilibrio tra la robustezza del micromodels non polimerici – come il vetro o silicio – e la facile realizzazione di dispositivi microfluidici PDMS. A differenza di micromodels di vetro o adesivo ottico, dispositivi PDMS mancano resistenza alla luce specie organiche. PDMS micromodels, inoltre, non sono ideali per molti esperimenti perché le superfici di questi dispositivi hanno proprietà wetting instabile, e la matrice po...

Lo scopo di questo metodo è quello di visualizzare e analizzare le interazioni fluide multifase, multi-componente e le dinamiche complesse poro-scala in mezzi porosi. Fluido di flusso e trasporto in mezzi porosi sono stati di interesse per molti anni perché questi sistemi sono applicabili ai diversi processi sottosuolo come recupero olio, bonifica dell'acquifero e idraulico Fratturazione1,2, 3 , 4 , 5. utilizzando micromodels di imitare queste complesse strutture di poro, intuizioni uniche sono acquisite visualizzando gli eventi dinamici di poro-livello tra le diverse fasi di fluido e la media6,7,8 ,9,10,11.
La fabbricazione di micromodels tradizionale a base di silice è costoso, richiede tempo e stimolante, ma costruendo micromodels da adesivo ottico offre una relativamente poco costoso, veloce e facile alternativa12,13, 14,15. Rispetto ad altri a base di polimeri micromodels, adesivo ottico presenta le proprietà di bagnatura della superficie più stabile. Ad esempio, superfici micromodel polidimetilsilossano (PDMS) diventerà presto idrofobiche nel corso di un esperimento di dislocamento tipico16. Inoltre, il modulo di Young di PDMS è 2,5 MPa, mentre quello di adesivo ottico è 325 MPa13,17,18. Così, adesivo ottico è meno soggetto a fallimento indotto di deformazione e canale di pressione. D'importanza, adesivo ottico curato è molto più resistente al rigonfiamento di componenti organici a basso peso molecolare, che consente esperimenti che coinvolgono petrolio greggio e solventi luce saranno condotte18. Nel complesso, ottico adesivo è un'alternativa superiore a PDMS per gli studi di spostamento che coinvolgono il petrolio greggio quando micromodels a base di silice sono proibitivamente costosi o complessi e ad alta temperatura e pressione gli studi non sono necessari.
Il protocollo descritto in questa pubblicazione fornisce le istruzioni di montaggio dettagliate per micromodels adesivo ottico e segnala i trucchi sottili che assicurano il successo nella manipolazione di piccole quantità di fluidi. La progettazione e la fabbricazione di micromodels base adesivo ottico con litografia soft prima descritto. Allora, la strategia di spostamento fluido è data per ultra-basse portate che sono comunemente irraggiungibile con controllori di flusso di massa. Successivamente, un risultato sperimentale rappresentativo è dato come esempio. Questo esperimento rivela schiuma destabilizzazione e propagazione comportamento in presenza di petrolio greggio e mezzi porosi eterogenei. Infine, analisi di dati e di elaborazione di immagine tipica è segnalato.
Il metodo fornito qui è adatto per applicazioni di visualizzazione che coinvolgono il flusso multifase e interazioni in spazi confinati microchannel. In particolare, questo metodo è ottimizzato per caratteristiche micro-caratteristica risoluzioni superiori a 5 e inferiore a 700 µm. portate tipiche sono dell'ordine di 0,1-1 mL/h. Negli studi di petrolio greggio o dislocamento leggero solvente di fluidi acquosi o gassosi nell'ordine questi parametri ottimizzati alle condizioni ambientali, questo protocollo deve essere appropriato.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3 mL Leur-Lok Syringe</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>14-823-435</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 mL Glass Syringe</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>1482698G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photomask</td>
			<td>CAD/Art Services</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Wafer</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td>452</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propylene-Glycol-Methyl-Ether-Acetate&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>484431-4L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>150 mm Glass Petri Dish</td>
			<td>Carolina Biological Supply</td>
			<td>#721134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60 mm Plastic Petri Dish</td>
			<td>Carolina Biological Supply</td>
			<td>#741246</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask Aligner</td>
			<td>EV Group</td>
			<td>EVG 620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mm Biopsy Punch</td>
			<td>Miltex, Plainsboro, NJ</td>
			<td>69031-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Industrial Dispensing Tip</td>
			<td>CML Supply</td>
			<td>Gauge 23</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX-71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma System</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-32G</td>
			<td>Plasma cleaner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimehtylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Dow Corning, Midland, MI</td>
			<td>SYLGARD 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Norland Optical Adhesive 81 (NOA81) or (OA)</td>
			<td>Norland Products Inc.</td>
			<td>8116</td>
			<td>Optical adhesive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quick-Set Epoxy</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>4001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Slides</td>
			<td>Globe Scientic Inc.</td>
			<td>1321</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 2015 Photoresist</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>SU-8 2015</td>
			<td>Photo resist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>Fusion 400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Capillary Tubing</td>
			<td>SGE Analytical Science</td>
			<td>1154710C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Speed Camera</td>
			<td>Vision Research</td>
			<td>V 4.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene Tubing</td>
			<td>Scientific Commodities Inc.</td>
			<td>#BB31695-PE/3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic devices for characterizing pore-scale event processes in porous media for oil recovery applications

Dispositivi microfluidici sono strumenti versatili per lo studio dei processi di trasporto a scala microscopica. Esiste una domanda per dispositivi microfluidici che i componenti sono resistenti a basso peso molecolare dell'olio, a differenza dei dispositivi tradizionali polidimetilsilossano (PDMS). Qui, dimostriamo un facile metodo per rendere un dispositivo con questa proprietà, e usiamo il prodotto di questo protocollo per esaminare i meccanismi di poro-scala da cui schiuma recupera greggio. Un modello in primo luogo è stato progettato utilizzando software di progettazione assistita da elaboratore (CAD) e stampato su una trasparenza con una stampante ad alta risoluzione. Questo modello viene poi trasferito a un photoresist tramite una procedura di litografia. PDMS è avviare il pattern, curata in un forno e rimosso per ottenere uno stampo. Un polimero di reticolazione del tiolo-ene, comunemente usato come adesivo ottico (OA), è poi versato sulla muffa e curato sotto luce UV. Lo stampo PDMS è sbucciato lontano il cast adesivo ottico. Un substrato di vetro viene quindi preparato, e le due metà del dispositivo sono legate insieme. Dispositivi ottici basati su adesivo sono più robusti rispetto a tradizionali dispositivi microfluidici PDMS. La struttura di resina epossidica è resistente al rigonfiamento di molti solventi organici, che apre nuove possibilità per gli esperimenti che coinvolgono liquidi organici leggeri. Inoltre, il comportamento di bagnabilità superficiale di questi dispositivi è più stabile di quella di PDMS. La costruzione di dispositivi microfluidici adesivo ottico è semplice, richiede ancora in modo incrementale più sforzo che la realizzazione di dispositivi basati su PDMS. Inoltre, anche se dispositivi ottici adesivi sono stabili in liquidi organici, essi possono esibire ridotta forza di legame dopo un lungo periodo. Dispositivi microfluidici adesivo ottico possono essere fatto in geometrie che fungono da 2-D micromodels per mezzi porosi. Questi dispositivi vengono applicati nello studio dello spostamento di olio per migliorare la nostra comprensione dei meccanismi coinvolti nella bonifica di recupero e acquifero di petrolio poro-scala.

In questo esperimento di esempio, schiuma acquosa viene utilizzato per spostare petrolio greggio Medio Oriente con (una viscosità di 5,4 cP) e la gravità di API di 40 ° in un mezzi porosi eterogenei con contrasto di permeabilità a strati. Un generatore di schiuma PDMS è collegato a un'ottica micromodel adesivo che in precedenza era completamente saturato con petrolio greggio. Figura 1a spettacoli la progettazione CAD di fotomaschere per il PDMS schiuma g...

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Microfluidic Devices for Characterizing Pore-scale Event Processes in Porous Media for Oil Recovery Applications

L'obiettivo di questa procedura è facilmente e velocemente produrre un dispositivo microfluidico con geometria personalizzabile e resistenza al rigonfiamento di fluidi organici per gli studi di recupero olio. Uno stampo di polidimetilsilossano è generato in primo luogo e quindi usato per lanciare il dispositivo base epossidica. Uno studio rappresentativo cilindrata è segnalato.

Dispositivi microfluidici per la caratterizzazione di processi di evento di poro-scala in mezzi porosi per le applicazioni di recupero olio

Microfluidic devices are versatile tools for studying transport processes at a microscopic scale. A demand exists for microfluidic devices that are ...

The overall goal of this procedure is to rapidly produce a microfluidic device with customizable geometry for its use in oil recovery studies. This method allows us to be able to study multi-phase flows in porous media. By using microfluidic systems to be able to actually visualize these types of complex flows, we can design better enhanced oil recovery methods for large scale reservoir systems.The main advantage of this technique is that it allows us to rapidly gather data and different enhanced oil recovery methods in a safe and cost-effective way. This method can provide insight into enhanced oil recovery mechanisms. It can also be applied to other systems such as CO2 sequestration and aquifer remediation.To begin, design a photo mask consisting of a rectangular channel filled with an array of posts using CAD software. Expose this pattern on a silicone wafer coated with 20 microns of photo resist. And use this master to create a PDMS mold as described in the accompanying text protocol.Place the clean PDMS mold pattern side up in the bottom of a dust free 150 millimeter plastic petri dish. Allow the PDMS to adhere to the plastic for 10 seconds and then protect the surface of the PDMS with clear plastic tape. The procedure may be paused at this point.Next, remove the tape from the pattern surface and pour optical adhesive into the dish to a depth of approximately 0.9 centimeters above the top surface of the mold. Use a cotton swab to gently remove any bubbles that form. Now, cure the optical adhesive using a UV light curing system as described in the accompanying text protocol.Next, use a box cutter to carefully break the optical adhesive out of the mold. Then, use a sturdy pair of scissors to remove excess optical adhesive from the edge of the design. Slowly peel the PDMS mold away from the optical adhesive puck.With a 1 millimeter biopsy punch, create an inlet, an outlet, and drain holes in the device. Finally, use clear tape to protect the patterned portions of the optical adhesive and PDMS surfaces. Place a new glass slide onto a spin coater and dispense one millimeter of optical adhesive onto the slide.Spin coat the slide in two steps. First, spin it at 500 RPM for five seconds and then increase the RPM to 4000 and spin it for 20 seconds. Quickly transfer the substrate to the UV light treatment and partially cure the thin optical adhesive layer under the UV light for 30 seconds.Next, place the optical adhesive cast pattern-side up and the substrate coated-side up in an oxygen plasma cleaner. Pull a vacuum to 540 millitorr. And then plasma treat the surface for 20 seconds.When finished, remove the pieces and firmly press the two treated surfaces together until all undesired air pockets have been minimized or removed. Then, place the device back under the UV light and fully cure it for 20 minutes. Next, place the device on a hot plate heated to 50 degrees celsius for 18 hours.When finished, insert six inch long segments of 0.58 millimeter ID low density polyethylene tubing into each of the ports on the device. Then, add a quickset epoxy to secure the tubing into place. Use tape to secure the microfluidic device on an inverted microscope that is equipped with a high speed camera.Select a 4x objective and focus on an area of interest. Here, the inlet region of the device is shown. Then, load three milliliters of crude or modal oil into a 10 milliliter glass syringe equipped with a 23 gauge industrial dispensing tip.Secure the syringe to the syringe pump holder and set the appropriate diameter value on the syringe pump settings. Next, load one milliliter of the displacing fluid into a three milliliter plastic syringe equipped with a 23 gauge industrial dispensing tip. Secure the syringe in the syringe pump holder and again, set the appropriate diameter value on the syringe pump settings.Connect the displacing fluid to the inlet of the device by inserting the needle tip into the tubing. Then, connect the oil-filled syringe to its port. Begin flowing the oil into the outlet port of the device at two milliliters per hour while simultaneously flowing the displacing fluid into the inlet port at 0.8 milliliters per hour.The optional foam generator will be used for this demonstration. Collect the affluent into a 20 milliliter glass vial until the two fluids both flow out the drain port. The displacing fluid should not enter the porous media, but should instead go directly out the drain until the camera is in place and the filming has begun.Begin filming the area of interest on the porous media device at a frame rate that is fast enough to capture the desired phenomenon. Additionally capture a still image of the 100%oil saturated area. Then, swiftly and simultaneously cut the tubing that is flowing in the oil while clamping the drain tube with a five centimeter binder clip.Allow the displacing fluid to invade the device until either the oil displacement reaches steady state or the camera runs out of memory. Typical results from an oil saturated micro model are shown here. In the fracture region, the foam diverts into the matrixes of lower permeability as expected.The foam is generated through two main mechanisms which can be described as pinch-off and lamella division. Foam destruction can be easily identified in the forms of coalescence, capillary suction, and diffusion coarsening. Following this method, we can actually be able to use these microfluidic systems to study other enhanced oil recovery processes, such as alkaline flooding, polymer flooding, surfactant flooding, as well as being able to use them to study other complex porous media processes such as aquifer remediation.So another area of interest is actually using these microfluidic devices to study carbon capture and sequestration. We can actually see the mechanisms by which carbon dioxide is trapped within the porous media through these microfluidic systems.

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