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

Vi erkänner det finansiella stödet från Rice University Consortium for processer i porösa medier (Houston, TX, USA).

Varning: Detta protokoll innebär hantering av en hög temperatur ugn, giftiga kemikalier och UV-ljus. Läs alla säkerhetsdatablad noggrant och följ din institutets kemiska säkerhetsanvisningar.
1. enheten Design
<ol><li>Designa en photomasken i ett CAD-program.<ol>
<li>Rita en rektangulär kanal som är 3 cm lång och 0,5 cm bred (figur 1b-överst till höger).</li>
		<li>Skapa en array av slutna figurer som representerar kornen av porösa media. Obs: Des...

<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>

Detta protokoll för att studera olja återvinningsprocesser i optiska självhäftande mikromodeller balans en mellan robustheten av icke-polymera mikromodeller – såsom glas eller kisel – och lättköpt tillverkning av PDMS mikroflödessystem enheter. Till skillnad från mikromodeller gjord av glas eller optiska lim, saknar PDMS enheter motståndskraft mot lätta organiska arter. PDMS mikromodeller är inte heller perfekt för många experiment eftersom ytbehandlar av dessa enheter har instabil vätning boenden och ...

Syftet med denna metod är att visualisera och analysera flerfas, multi-komponent vätska interaktioner och komplexa pore-skala dynamics i porösa medier. Vätskeflöde och transport i porösa medier varit av intresse i många år eftersom dessa system är tillämpliga på flera subsurface processer såsom oljeutvinning, akvifer sanering och hydraulisk spräckning1,2, 3 , 4 , 5. använda mikromodeller för att efterlikna dessa komplexa pore-strukturer, unika insikter är vunnits genom att visualisera pore-nivå dynamiska händelser mellan olika flytande faser och den media6,7,8 ,9,10,11.
Tillverkning av traditionella kiselbaserade mikromodeller är dyrt, tidskrävande och utmanande, men att konstruera mikromodeller från optiska självhäftande erbjuder en relativt billig, snabb och lätt alternativa12,13, 14,15. Jämfört med andra polymerbaserade mikromodeller, uppvisar optisk självhäftande mer stabil yta vätning egenskaper. Till exempel blir Polydimetylsiloxan (PDMS) micromodel ytor snabbt hydrofoba under en typisk deplacement experiment16. Dessutom är de Youngs modulus av PDMS 2,5 MPa som optiska lim är 325 MPa13,17,18. Således, optisk lim är mindre benägna att pressa inducerad deformation och kanal misslyckande. Viktigt, är härdade optiska lim mycket mer resistenta mot svullnad av lågmolekylära organiska komponenter, vilket gör experiment med råolja och ljus lösningsmedel vara genomfört18. Övergripande, optisk lim är ett överlägset alternativ till PDMS för förskjutning studier där råolja när kiseldioxid-baserade mikromodeller är oöverkomligt komplex eller dyr och hög temperatur och tryck studier krävs inte.
Protokollet beskrivs i denna publikation finns stegvisa fabrication instruktioner för optisk självhäftande mikromodeller och rapporterar subtila knep som garanterar framgång i manipulering av små mängder vätskor. Design och tillverkning av optiska självhäftande baserat mikromodeller med mjuk litografi beskrivs först. Sedan ges vätska deplacement strategin för extremt låga flöden som är vanligen ouppnåelig med massflödet styrenheter. Nästa, en representativ experimentella resultat ges som exempel. Detta experiment avslöjar skum destabilisering och förökning beteende i närvaro av råolja och heterogena porösa medier. Slutligen redovisas typisk bild bearbetning och dataanalys.
Metoden som anges här är lämpligt för visualisering tillämpningar som involverar flerfas flöde och interaktioner i trånga microchannel utrymmen. Specifikt, denna metod är optimerad för karakteristiska mikro-funktionen upplösningar större än 5 och 700 µm. typiska flöden är storleksordningen 0,1 till 1 mL/h. I studier av råolja eller ljus lösningsmedel förskjutning av vattenlösning eller gasformiga fluider på order av dessa optimerade parametrar på omgivningsförhållanden, bör detta protokoll vara lämpliga.

<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

Mikroflödessystem enheter är mångsidiga verktyg för att studera processer på en mikroskopisk skala. Finns det en efterfrågan för mikroflödessystem enheter som är resistenta mot låg molekylvikt olja komponenter, till skillnad från traditionella Polydimetylsiloxan (PDMS) enheter. Här visar vi en lättköpt metod för att göra en enhet med detta boende, och vi använder produkten av detta protokoll för att pröva de por-skala mekanismerna genom vilka skum återvinner råolja. Ett mönster är först utformad med datorstödd konstruktion (CAD) programvara och tryckta på en öppenhet med en skrivare för högupplöst utskrift. Detta mönster överförs sedan till en fotoresist via en litografi. PDMS är gjutna på mönstret, härdas i ugn och bort för att få en mögel. En tiol-ene crosslinking polymer, vanligen används som en optisk adhesiv (OA), sedan hälls på mögel och botas under UV-ljus. PDMS mögel är skalade bort från den optiska självhäftande gjuten. En glass substrate tillreds, och de två halvorna av enheten är sammanbundna. Optiska lim-baserade enheter är robustare än traditionella PDMS mikroflödessystem enheter. Epoxi strukturen är resistent mot svullnad av många organiska lösningsmedel, som öppnar nya möjligheter för experiment med ljus organiska vätskor. Dessutom är ytan Vätbarheten uppförandet av dessa enheter mer stabil än PDMS. Byggandet av optiska självhäftande mikroflödessystem enheter är enkel, men kräver stegvis mer ansträngning än tillverkningen av PDMS-baserade enheter. Också, även om optiska självhäftande enheter är stabil i organiska vätskor, kan de uppvisar nedsatt bond-styrka efter en lång tid. Optiska självhäftande mikroflödessystem enheter kan göras i geometrier som fungerar som 2-D mikromodeller för porösa medier. Dessa enheter används i studien av olja förskjutning att förbättra vår förståelse av de por-skala mekanismerna som är involverade i förbättrad olja återvinning och akvifer reparation.

I detta exempel experiment används vattenhaltigt skum att förskjuta Mellanöstern råolja med (en viskositet på 5,4 cP) och API gravitation på 40 ° i en heterogen porösa medier med skiktad permeabilitet kontrast. En PDMS skum generator är ansluten till en optisk självhäftande micromodel som tidigare var helt mättad med råolja. Figur 1a visar CAD design för photomasken för PDMS skum generator, fotoresist-mönstrad kisel rånet och avslutade skumge...

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Devices for Characterizing Pore-scale Event Processes in Porous Media for Oil Recovery Applications at JoVE.com

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

Målet med detta förfarande är att enkelt och snabbt producera en mikroflödessystem enhet med anpassningsbar geometri och motstånd till svullnad av organiska vätskor för olja återvinning studier. Ett Polydimetylsiloxan mögel först genereras, och sedan används för att kasta den epoxi-baserad enheten. En representativ deplacement studie rapporteras.

Mikroflödessystem enheter för kännetecknar Pore-skala händelse processer i porösa medier för olja återvinning program

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.

Research

JoVE Journal

Environment

Measurement of H2S in Crude Oil and Crude Oil Headspace Using Multidimensional Gas Chromatography, Deans Switching and Sulfur-selective Detection

Measurement of H2S in Crude Oil and Crude Oil Headspace Using Multidimensional Gas Chromatography, Deans Switching and Sulfur-selective Detection

Mätning av ^ H<sub&gt; 2</sub&gt; S i råolja och råolja Headspace Använda Multidimensional gaskromatografi, dekaner Switching och Svavel-selektiva Detection

A method for the analysis of dissolved hydrogen sulfide in crude oil samples is demonstrated using gas chromatography. In order to effectively eliminate ...

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

En invikta Thermogradient tabell att kontrollera Jord Temperaturer för att utvärdera Växternas tillväxt och övervakning mark

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

A Lipid Extraction and Analysis Method for Characterizing Soil Microbes in Experiments with Many Samples

En lipid extraktions- och analysmetod för karakterisering av markmikrober i experiment med många prov

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial ...

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

Spridning av nanomaterial i vattenhaltigt medium: mot protokollet optimering

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

Experimentell studie av förhållandet mellan partikelstorlek och metan Sorption kapacitet i skiffer

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

Metal Corrosion and the Efficiency of Corrosion Inhibitors in Less Conductive Media

Metall korrosion och effektiviteten av korrosionsinhibitorer i mindre ledande Media

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, ...

Characterizing Microbiome Dynamics &#8211; Flow Cytometry Based Workflows from Pure Cultures to Natural Communities

Kännetecknar mikrobiomet Dynamics – flödescytometri baserade arbetsflöden från rena kulturer till naturliga samhällen

The investigation of pure cultures and monitoring of microbial community dynamics is vital to understand and control natural ecosystems and technical ...

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

Singel-genomströmning kompletterande högupplösta analysmetoder för kännetecknar komplexa naturliga organiska ämnen blandningar

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

Combining Fluidic Devices with Microscopy and Flow Cytometry to Study Microbial Transport in Porous Media Across Spatial Scales

Kombinera fluidiska enheter med mikroskopi och flödescytometri för att studera mikrobiell transport i porösa medier över rumsliga skalor

Understanding the transport, dispersion and deposition of microorganisms in porous media is a complex scientific task comprising topics as diverse as ...

An Application for Pairing with Wearable Devices to Monitor Personal Health Status

En applikation för parning med bärbara enheter för att övervaka personlig hälsostatus

The current protocol aims to showcase the technology integration, providing a detailed description of adopting the HealthCloud app, developed by the ...