Name: microfluidic fabrication techniques for high-pressure testing of microscale supercritical co2 foam transport in fractured unconventional reservoirs
Uploaded: 2020-07-02T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs at JoVE.co

يعترف المؤلفون من جامعة وايومنغ بامتنان بالدعم كجزء من مركز السيطرة الميكانيكية لتفاعلات المياه والهيدروكربونات والصخور في تشكيلات النفط غير التقليدية والضيقة (CMC-UF)، وهو مركز أبحاث حدود الطاقة الذي تموله وزارة الطاقة الأمريكية ومكتب العلوم تحت إدارة DOE (BES) جائزة DE-SC0019165. الكتاب من جامعة كانساس يود أن نعترف المؤسسة الوطنية للعلوم EPSCoR برنامج تحسين البنية التحتية للبحوث: المسار -2 ركزت EPSCoR جائزة التعاون (OIA- 1632892) لتمويل هذا المشروع. كما يعرب المؤلفون عن تقديرهم لـ"جيندي صن" من قسم الهندسة الكيميائية بجامعة وايومنغ على مساعدتها السخية في التدريب على الأدوات. SAA يشكر كايل Winkelman من جامعة وايومنغ لمساعدته في بناء التصوير والأشعة فوق البنفسجية تقف. وأخيرا وليس آخرا ، والكتاب الاعتراف بامتنان جون Wasserbauer من microGlass ، ذ م م لمناقشات مفيدة بشأن تقنية SLE.

تنبيه: يتضمن هذا البروتوكول التعامل مع إعداد الضغط العالي، وفرن درجة حرارة عالية، والمواد الكيميائية الخطرة، وأشعة فوق البنفسجية. يرجى قراءة جميع صحائف بيانات سلامة المواد ذات الصلة بعناية واتباع إرشادات السلامة الكيميائية. مراجعة إرشادات السلامة (الهيدروستاتيكية والهوائية) بما في ذلك ...

<ol>
	<li>Hyman, J. D., 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=Understanding+hydraulic+fracturing:+a+multi-scale+problem.">Understanding hydraulic fracturing: a multi-scale problem.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences A. 13 (374), 1-15 (2016).</li><li>Middleton, R. 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=Shale+gas+and+non-aqueous+fracturing+fluids:+Opportunities+and+challenges+for+supercritical+CO2.">Shale gas and non-aqueous fracturing fluids: Opportunities and challenges for supercritical CO2.</a> Applied Energy. 147 (1), 500-509 (2015).</li><li>Hosseini, H., Tsau, J., Peltier, E., Barati, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lowering+Fresh+Water+Usage+in+Hydraulic+Fracturing+by+Stabilizing+scCO2+Foam+with+Polyelectrolyte+Complex+Nanoparticles+Prepared+in+High+Salinity+Produced+Water.">Lowering Fresh Water Usage in Hydraulic Fracturing by Stabilizing scCO2 Foam with Polyelectrolyte Complex Nanoparticles Prepared in High Salinity Produced Water.</a> SPE-189555-MS. , (2018).</li><li>Gregory, K. B., Vidic, R. D., Dzombak, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+management+challenges+associated+with+the+production+of+shale+gas+by+hydraulic+fracturing.">Water management challenges associated with the production of shale gas by hydraulic fracturing.</a> Elements. 7, 181-186 (2017).</li><li>Ellsworth, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injection-Induced+Earthquakes.">Injection-Induced Earthquakes.</a> Science. 341, 1-8 (2013).</li><li>Hosseini, H., 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+and+Mechanistic+Study+of+Stabilized+Dry+CO2+Foam+Using+Polyelectrolyte+Complex+Nanoparticles+Compatible+with+Produced+Water+To+Improve+Hydraulic+Fracturing+Performance.">Experimental and Mechanistic Study of Stabilized Dry CO2 Foam Using Polyelectrolyte Complex Nanoparticles Compatible with Produced Water To Improve Hydraulic Fracturing Performance.</a> Journal of Industrial and Engineering Chemistry Research. 58, 9431-9449 (2019).</li><li>Hosseini, H., Tsau, J. S., Peltier, E., Ghahfarokhi, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+stable+scCO2-high+salinity+brine+interface+for+waterless+fracturing+using+polyelectrolyte+complex+nanoparticles.">Highly stable scCO2-high salinity brine interface for waterless fracturing using polyelectrolyte complex nanoparticles.</a> Abstract Paper of American Chemical Society. 256, (2018).</li><li>Al-Muntasheri, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+Review+of+Hydraulic-Fracturing+Fluids+for+Moderate-+to+Ultralow-+Permeability+Formations+Over+the+Last+Decade.">Critical Review of Hydraulic-Fracturing Fluids for Moderate- to Ultralow- Permeability Formations Over the Last Decade.</a> SPE Production &amp; Operations, SPE-169552. 29 (04), 243-260 (2014).</li><li>Tong, S., Singh, R., Mohanty, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proppant+Transport+in+Fractures+with+Foam-Based+Fracturing+Fluids.">Proppant Transport in Fractures with Foam-Based Fracturing Fluids.</a> SPE-187376-MS. , (2017).</li><li>Fern&#248;, M. A., Eide, &. #. 2. 1. 6. ;., Steinsb&#248;, M., Langlo, S. A. W., Christophersen, A., Skibenes, A., 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=Mobility+control+during+CO2+EOR+in+fractured+carbonates+using+foam:+Laboratory+evaluation+and+numerical+simulations.">Mobility control during CO2 EOR in fractured carbonates using foam: Laboratory evaluation and numerical simulations.</a> Journal of Petroleum Science and Engineering. 135, 442-451 (2015).</li><li>Middleton, R., Viswanathan, H., Currier, R., Gupta, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+as+a+fracturing+fluid:+Potential+for+commercial-scale+shale+gas+production+and+CO2+sequestration.">CO2 as a fracturing fluid: Potential for commercial-scale shale gas production and CO2 sequestration.</a> Energy Procedia. 63, 7780-7784 (2014).</li><li>Guo, F., Aryana, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+sweep+efficiency+due+to+foam+flooding+in+a+heterogeneous+microfluidic+device.">Improved sweep efficiency due to foam flooding in a heterogeneous microfluidic device.</a> Journal of Petroleum Science and Engineering. 164, 155-163 (2018).</li><li>Nazari, N., Hosseini, H., Jyun-Syung, T., Shafer-Peltier, K., Marshall, C., Ye, Q., Ghahfarokhi, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Highly+Stable+Lamella+Using+Polyelectrolyte+Complex+Nanoparticles:+An+Environmentally+Friendly+scCO2+Foam+Injection+Method+for+CO2+Utilization+Using+EOR.">Development of Highly Stable Lamella Using Polyelectrolyte Complex Nanoparticles: An Environmentally Friendly scCO2 Foam Injection Method for CO2 Utilization Using EOR.</a> Fuel. 261, 11636 (2020).</li><li>Nguyen, V. H., Kang, C., Roh, C., Shim, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercritical+CO2+-Mediated+Synthesis+of+CNT@Co3O4+Nanocomposite+and+Its+Application+for+Energy+Storage.">Supercritical CO2 -Mediated Synthesis of CNT@Co3O4 Nanocomposite and Its Application for Energy Storage.</a> Industrial and Engineering Chemistry Research. 55, 7338-7343 (2016).</li><li>Guo, F., Aryana, S. A., Wang, Y., Mclaughlin, J. F., Coddington, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+storage+capacity+of+CO2+in+megaporous+saline+aquifers+using+nanoparticle-stabilized+CO2+foam.">Enhancement of storage capacity of CO2 in megaporous saline aquifers using nanoparticle-stabilized CO2 foam.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 87, 134-141 (2019).</li><li>Guo, F., Aryana, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+investigation+of+nanoparticle-stabilized+CO2+foam+used+in+enhanced+oil+recovery.">An experimental investigation of nanoparticle-stabilized CO2 foam used in enhanced oil recovery.</a> Fuel. 186, 430-442 (2016).</li><li>Guo, F., He, J., Johnson, A., Aryana, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilization+of+CO2+foam+using+by-product+fly+ash+and+recyclable+iron+oxide+nanoparticles+to+improve+carbon+utilization+in+EOR+processes.">Stabilization of CO2 foam using by-product fly ash and recyclable iron oxide nanoparticles to improve carbon utilization in EOR processes.</a> Sustainable Energy and Fuels. 1, 814-822 (2017).</li><li>Wang, Y., Shahvali, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discrete+fracture+modeling+using+Centroidal+Voronoi+grid+for+simulation+of+shale+gas+plays+with+coupled+nonlinear+physics.">Discrete fracture modeling using Centroidal Voronoi grid for simulation of shale gas plays with coupled nonlinear physics.</a> Fuel. 163, 65-73 (2016).</li><li>Tiggelaar, R. M., Benito-Lopez, F., Hermes, D. C., Rathgen, H., Egberink, R. J. M., Mugele, F. G., Reinhoudt, N. D., van den Berg, A., Verboom, W., Gardeniers, H. J. G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication,+mechanical+testing+and+application+of+high-pressure+glass+microreactor+chips.">Fabrication, mechanical testing and application of high-pressure glass microreactor chips.</a> Chemical Engineering Journal. 131, 163-170 (2007).</li><li>Marre, S., Adamo, A., Basak, S., Aymonier, C., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Packaging+of+Microreactors+for+High+Pressure+and+High+Temperature+Applications.">Design and Packaging of Microreactors for High Pressure and High Temperature Applications.</a> Industrial and Engineering Chemistry Research. 49, 11310-11320 (2010).</li><li>Paydar, O. H., Paredes, C. N., Hwang, Y., Paz, J., Shah, N. B., Candler, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+3D-printed+microfluidic+chip+interconnects+with+integrated+O-rings.">Characterization of 3D-printed microfluidic chip interconnects with integrated O-rings.</a> Sensors Actuators A: Physical. 205, 199-203 (2014).</li><li>Jim&#233;nez-Mart&#237;nez, 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=Pore-scale+mechanisms+for+the+enhancement+of+mixing+in+unsaturated+porous+media+and+implications+for+chemical+reactions.">Pore-scale mechanisms for the enhancement of mixing in unsaturated porous media and implications for chemical reactions.</a> Geophysical Research Letters. 42, 5316-5324 (2015).</li><li>Jim&#233;nez-mart&#237;nez, J., Porter, M. L., Hyman, J. D., Carey, J. W., Viswanathan, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixing+in+a+three-phase+system:+Enhanced+production+of+oil-wet+reservoirs+by+CO2+injection.">Mixing in a three-phase system: Enhanced production of oil-wet reservoirs by CO2 injection.</a> Geophysical Research Letters. 43, 196-205 (2016).</li><li>Rognmo, A. U., Fredriksen, S. B., Alcorn, Z. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pore-to-Core+EOR+Upscaling+for+CO2+Foam+for+CCUS.">Pore-to-Core EOR Upscaling for CO2 Foam for CCUS.</a> SPE Journal. 24, 1-11 (2019).</li><li>Erickstad, M., Gutierrez, E., Groisman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+low-cost+low-maintenance+ultraviolet+lithography+light+source+based+on+light-emitting+diodes.">A low-cost low-maintenance ultraviolet lithography light source based on light-emitting diodes.</a> Lab on a Chip. 15, 57-61 (2015).</li><li>Guo, F., Aryana, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Experimental+Investigation+of+Flow+Regimes+in+Imbibition+and+Drainage+Using+a+Microfluidic+Platform.">An Experimental Investigation of Flow Regimes in Imbibition and Drainage Using a Microfluidic Platform.</a> Energies. 12 (7), 1-13 (2019).</li><li>Burshtein, N., Chan, S. T., Toda-peters, K., Shen, A. Q., Haward, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D-printed+glass+microfluidics+for+fluid+dynamics+and+rheology.">3D-printed glass microfluidics for fluid dynamics and rheology.</a> Current Opinion in Colloid &amp; Interface Science. 43, 1-14 (2019).</li><li>Wang, Y., Aryana, S. A., Banerjee, S., Barati, R., Patil, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creation+of+Saturation+Maps+from+Two-Phase+Flow+Experiments+in+Microfluidic+Devices.">Creation of Saturation Maps from Two-Phase Flow Experiments in Microfluidic Devices.</a> Advances in Petroleum Engineering and Petroleum Geochemistry. Advances in Science, Technology &amp; Innovation. , 77-80 (2019).</li><li>Hermans, M., Gottmann, J., Riedel, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective,+Laser-Induced+Etching+of+Fused+Silica+at+High+Scan-Speeds+Using+KOH.">Selective, Laser-Induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH.</a> Journal of Laser Micro/Nanoengineering. 9, 126-131 (2014).</li><li>Iliescu, C., Jing, J., Tay, F. E. H., Miao, J., Sun, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+masking+layers+for+deep+wet+etching+of+glass+in+an+improved+HF/HCl+solution.">Characterization of masking layers for deep wet etching of glass in an improved HF/HCl solution.</a> Surface &amp; Coatings Technology. 198, 314-318 (2005).</li></ol>

يقدم هذا العمل بروتوكولًا يتعلق بمنصة تصنيع لإنشاء أجهزة microfluidic قوية وعالية الضغط الزجاجي. البروتوكول المقدم في هذا العمل يخفف من الحاجة إلى غرفة نظيفة من خلال تنفيذ العديد من خطوات التصنيع النهائية داخل صندوق القفازات. يوصى باستخدام غرفة النظافة، إذا كانت متاحة، لتقليل احتمال التلوث. ب?...

وقد استخدم التكسير الهيدروليكي لبعض الوقت كوسيلة لتحفيز تدفق خاصة في تشكيلات ضيقة1. وتتفاقم كميات كبيرة من المياه اللازمة في التكسير الهيدروليكي مع العوامل البيئية، والقضايا توافر المياه2، تلف تشكيل3، والتكلفة4 والآثار الزلزالية5. ونتيجة لذلك، يتزايد الاهتمام بطرق التكسير البديلة مثل التكسير غير المائي واستخدام الرغاوي. قد توفر الطرق البديلة فوائد هامة مثل تقليل استخدام المياه6، التوافق مع المياه الحساسة تشكيلات7، الحد الأدنى إلى لا سد من تشكيل8، عالية اللزوجة الظاهرية من السوائل التكسير9، إعادة التدوير10، وسهولة التنظيف وproppant القدرة على الحمل6. CO2 رغوة هو السائل التكسير غير مائي محتمل الذي يساهم في إنتاج أكثر كفاءة من السوائل البترولية وتحسين CO2 قدرات التخزين في تحت سطح الأرض مع البصمة البيئية أصغر المحتملة مقارنة تقنيات التكسير التقليدية6,7,11.
في ظل الظروف المثلى، رغوة CO2 فوق الحرجة (رغوة scCO2) في الضغوط التي تتجاوز الحد الأدنى من الضغط العزوط (MMP) من خزان معين يوفر نظام غير قابل للاختفاء متعددة الاتصال التي هي قادرة على التدفق المباشر إلى أجزاء أقل نفاذية من تشكيل، وبالتالي تحسين كفاءة الاجتياح واسترداد الموارد12،13. scCO2 يسلم الغاز مثل الناشرية والسائل مثل كثافة14 ومناسبة تماما لتطبيقات تحت سطح الأرض، مثل استعادة النفط والتقاط الكربون، واستخدام وتخزين (CCUS)13. إن وجود مكونات الرغوة في باطن السطح يساعد على تقليل خطر التسرب في التخزين طويل الأجل لثاني أكسيد الكربون215. وعلاوة على ذلك، فإن تأثيرات الصدمة الحرارية ذات الضغط إلى جانب أنظمة الرغاوي من scCO2 قد تكون بمثابة أنظمة تكسير فعالة11. وقد درست خصائص أنظمة رغاوي ثاني أكسيد الكربون2 للتطبيقات تحت سطح الأرض على نطاق واسع على نطاقات مختلفة، مثل توصيف ثباتها ولزوجتها في أنظمة حزم الرمل وفعاليتها في عمليات الإزاحة3،6،12،15،16،17. ديناميات رغوة مستوى الكسر وتفاعلاته مع وسائل الإعلام المسامية هي جوانب أقل دراسة ذات صلة مباشرة باستخدام الرغوة في تشكيلات ضيقة ومكسورة.
وتتيح المنصات الصغيرة الفلورية التصور المباشر وتحديد كمي العمليات ذات الصلة على نطاق صغير. توفر هذه المنصات التحكم في الوقت الحقيقي للهيدروديناميكا والتفاعلات الكيميائية لدراسة الظواهر المسامية جنبا إلى جنب مع اعتبارات الاسترداد1. ويمكن تصور توليد الرغاوي وانتشارها ونقلها ودينامياتها في أجهزة microfluidic تحاكي النظم المكسورة والمسارات موصلة المصفوفة المجهرية ذات الصلة باسترداد النفط من التشكيلات الضيقة. يتم التعبير عن تبادل السوائل بين الكسر والمصفوفة مباشرة وفقا للهندسة18، وبالتالي تسليط الضوء على أهمية التمثيلات التبسيطية والواقعية. وقد تم تطوير عدد من المنصات ذات الصلة على مر السنين لدراسة مختلف العمليات. على سبيل المثال، Tigglaar وزملاء العمل مناقشة تصنيع واختبار الضغط العالي من الأجهزة microreactor الزجاج من خلال اتصال داخل الطائرة من الألياف لاختبار تدفق من خلال الشعيرات الدموية الزجاجية المتصلة microreactors19. وهي تقدم النتائج التي توصلوا إليها فيما يتعلق بتفتيش السندات، واختبارات الضغط، ورصد التفاعل في الموقع من قبل 1H NMR الطيفي. وعلى هذا النحو، قد لا يكون منصتهم الأمثل لمعدلات الحقن الكبيرة نسبياً، أي ما قبل توليد أنظمة السوائل متعددة المراحل للتصور الموضعي للسوائل المعقدة في الوسائط القابلة للنفاذ. ماري وزملاء العمل مناقشة استخدام microreactor الزجاج للتحقيق في الكيمياء الضغط العالي والعمليات السوائل فائقة الحرجة20. وهي تشمل النتائج كمحاكاة محدودة العنصر لتوزيع الإجهاد لاستكشاف السلوك الميكانيكي للأجهزة وحدات تحت الحمل. فهي تستخدم وصلات وحدات غير رجعية لتلفيق المُنافِر الدقيق القابل للتبديل، وأجهزة السيليكون/البيروكوميليك غير شفافة؛ هذه الأجهزة هي مناسبة للدراسة الكينمائية، والتوليف والإنتاج في هندسة التفاعلات الكيميائية حيث التصور ليست مصدر قلق رئيسي. إن غياب الشفافية يجعل هذه المنصة غير مناسبة للتصور المباشر في الموقع للسوائل المعقدة في الوسائط البديلة. Paydar وزملاء العمل تقديم طريقة جديدة لنموذج microfluidics النموذج المعياري باستخدام الطباعة 3D21. هذا النهج لا يبدو مناسبا تماما للتطبيقات الضغط العالي لأنه يستخدم البوليمر الضوئي والأجهزة قادرة على تحمل فقط ما يصل إلى 0.4 MPa. تركز معظم الدراسات التجريبية الدقيقة الفلورية المتعلقة بالنقل في الأنظمة المكسورة المبلغ عنها في المؤلفات على درجة الحرارة المحيطة وظروف الضغط المنخفض نسبياً1. وقد أجريت عدة دراسات مع التركيز على المراقبة المباشرة للنظم microfluidic التي تحاكي الظروف تحت سطح الأرض. فعلى سبيل المثال، يقدم خيمينيز مارتينيز وزملاء العمل دراستين عن آليات التدفق والنقل الحرجة على نطاق المسام في شبكة معقدة من الكسور والمصفوفة22,23. ويدرس المؤلفون نظماً ثلاثية المراحل تستخدم الميكروفيويديات في ظروف المستودعات (8.3 مباساً و45 درجة مئوية) لكفاءة الإنتاج؛ أنها تقيم scCO2 استخدام لإعادة التحفيز حيث تبقى من محلول ملحي من كسر سابق غير قابل للانقسام مع CO2 والهيدروكربونات المتبقية23. أجهزة السيليكون الدقيقة الرطبة ذات الصلة بخلط النفط محلول ملحي-scCO2 في تطبيقات استرداد النفط المحسن (EOR)؛ ومع ذلك، هذا العمل لا يعالج مباشرة ديناميات المسام على نطاق في الكسور. مثال آخر هو العمل الذي قام به Rognmo وآخرون الذين يدرسون نهج رفع مستوى الضغط العالي ، في الموقع CO2 توليد الرغوة24. معظم التقارير في الأدبيات التي تستفيد من microfabrication تهتم CO2-EOR وأنها غالبا ما لا تشمل تفاصيل ملفقة هامة. على حد علم المؤلفين ، بروتوكول منهجي لتصنيع الأجهزة ذات الضغط العالي قادرة على تشكيلات مكسورة مفقود حاليا من الأدبيات.
يقدم هذا العمل منصة microfluidic التي تمكن من دراسة الهياكل رغوة scCO2، والأشكال فقاعة، والأحجام والتوزيع، والاستقرار lamella في وجود النفط لEOR والتكسير الهيدروليكي وتطبيقات معالجة طبقة المياه الجوفية. يتم مناقشة تصميم وتصنيع الأجهزة microfluidic باستخدام الطباعة الحجرية البصرية والتشتعل الانتقائي الناجم عن الليزر29 (SLE). بالإضافة إلى ذلك، يصف هذا العمل أنماط الكسر التي تهدف إلى محاكاة نقل السوائل في تشكيلات ضيقة مكسورة. قد تتراوح المسارات المحاكاة من أنماط مبسطة إلى ميكروراكات معقدة تستند إلى بيانات التصوير المقطعي أو الطرق الأخرى التي توفر معلومات حول هندسات الكسر الواقعية. يصف البروتوكول تعليمات التصنيع خطوة بخطوة للأجهزة الزجاجية الدقيقة التي تستخدم الطباعة الضوئية والنقش الرطب والترابط الحراري. يتم استخدام مصدر ضوء Ultra-Violet (UV) المطور في المنزل لنقل الأنماط الهندسية المطلوبة إلى طبقة رقيقة من ضوئية الضوء ، والتي يتم نقلها في نهاية المطاف إلى الركيزة الزجاجية باستخدام عملية النقش الرطب. كجزء من ضمان الجودة، تتميز الأنماط المحفورة باستخدام المجهر confocal. كبديل للليثوغرافيا الضوئية/ النقش الرطب، يتم استخدام تقنية SLE لإنشاء جهاز microfluidic ويتم تقديم تحليل مقارن للمنصات. الإعداد لتجارب تدفق تشمل اسطوانات الغاز والمضخات، وحدات التحكم في الضغط وtransducers، خلاطات السوائل والمتراكمات، والأجهزة microfluidic، عالية الضغط قادرة على الفولاذ المقاوم للصدأ حاملي جنبا إلى جنب مع كاميرا عالية الدقة ونظام الإضاءة. وأخيراً، يتم تقديم عينات تمثيلية من الملاحظات من تجارب التدفق.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1/4&#8221; bolts and nuts</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For fabrication of the metallic plates to sandwich the glass chip between them for thermal bonding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3.45 x 3.45 mm UV LED</td>
			<td>Kingbright</td>
			<td></td>
			<td>To emitt LED light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D measuring Laser microscope</td>
			<td>OLYMPUS</td>
			<td>LEXT OLS4000</td>
			<td>To measure channel depths</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40 mm x 40 mm x 10 mm 12V DC Cooling Fan</td>
			<td>Uxcell</td>
			<td></td>
			<td>To cool the UV LED lights</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>120 mm x 38 mm 24V DC Cooling Fan</td>
			<td>Uxcell</td>
			<td></td>
			<td>To cool the UV LED lights</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 ml (6 ml) NORM-JECT Syringe</td>
			<td>HENKE SASS WOLF</td>
			<td>Lot #16M14CB</td>
			<td>To rinse the chip before each experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone (Certified ACS)</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>Lot #177121</td>
			<td>For cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acid/ corossion resistive tweezer</td>
			<td>TED PELLA</td>
			<td></td>
			<td>To handle the glass piece in corosive solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acid/solvent resistance tweezers</td>
			<td>TED PELLA, INC</td>
			<td>#53009 and #53010</td>
			<td>To handle the glass in corrosive solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alloy X</td>
			<td>AMERICAN SPECIAL METALS</td>
			<td>Heat Number: ZZ7571XG11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium hydroxide (ACS reagent)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Lot #SHBG9007V</td>
			<td>To clean the chip at the end of process</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoCAD</td>
			<td>Autodesk, San Rafael, CA</td>
			<td></td>
			<td>To design 2D patterns and 3D chips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Etchant for PSG-SiO2 systems</td>
			<td>TRANSENE</td>
			<td>Lot #028934</td>
			<td>An improved buffered etch formulation for delineation of phosphosilica glass &#8211; SiO2 (PSG), and borosilica glass &#8211; SiO2 (BSG) systems</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blank Borofloat substrate</td>
			<td>TELIC</td>
			<td>CG-HF</td>
			<td>Upper substrate for UV etching</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Borofloat substrate with metalizations</td>
			<td>TELIC</td>
			<td>PG-HF-LRC-Az1500</td>
			<td>Lower substrate for UV etching</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capture One photo editing software</td>
			<td>Phase One</td>
			<td></td>
			<td>To Capture/Edit/Convert the pictures taken by Phase One Camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capture station</td>
			<td>DT Scientific</td>
			<td>DT Versa</td>
			<td>To place of the chip in the field of view of the camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon dioxide gas (Grade E)</td>
			<td>PRAXAIR</td>
			<td>UN 1013, CAS Number 124-38-9</td>
			<td>non-aqeous portion of foam</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium etchant 1020</td>
			<td>TRANSENE</td>
			<td>Lot #025433</td>
			<td>High-purity ceric ammonium nitrate systems for precise, clean etching of chromium and chromium oxide films.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circulating baths with digital temperature controller</td>
			<td>PolyScience</td>
			<td></td>
			<td>To control the brine and CO2 temperatures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>100% pure - 001013 - CAS: 124-38-9</td>
			<td>For CO2/scCO2 injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td></td>
			<td>NVIDIA Tesla K20 Graphic Card - 706 MHz Core - 5 GB GDDR5 SDRAM - PCI Express 2.0 x16</td>
			<td>To process and visualize the images obtained via the Phase One camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom made high pressure glass chip holder</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>To tightly hold the chip and its connections for high pressure testing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cutrain (Custom)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>To protect against UV/IR Radiations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized water (DI)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital camera with monochromatic 60 MP sensor</td>
			<td>Phase One</td>
			<td>IQ260</td>
			<td>Visualization system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol, Anhydrous, USP Specs</td>
			<td>DECON LABORATORIES, INC.</td>
			<td>Lot #A12291505J, CAS# 64-17-5</td>
			<td>For cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Facepiece reusable respirator</td>
			<td>3M</td>
			<td>6502QL, Gases, Vapors, Dust, Medium</td>
			<td>To protect against volatile solution inhalation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fused Silica (UV Grade) wafer</td>
			<td>SIEGERT WAFER</td>
			<td>UV grade</td>
			<td>Glass precursor for SLE printing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GIMP</td>
			<td>Open-source image processing software</td>
			<td></td>
			<td>To characterize image texture and properties</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glovebox (vinyl anaerobic chamber)</td>
			<td>Coy</td>
			<td></td>
			<td>To provide a clean, dust-free environment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heated ultrasonic cleaning bath</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>To accelerate the etching process</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexamethyldisilazane (HMDS) Cleanroom&#174; MB</td>
			<td>KMG</td>
			<td>62115</td>
			<td>Primer for photoresist coating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hose (PEEK tubing)</td>
			<td>IDEX HEALTH &#38; SCIENCE</td>
			<td>Natural 1/16&#34; OD x .010&#34; ID x 5ft, Part # 1531</td>
			<td>Flow connections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid, certified ACS plus</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>Lot # 187244</td>
			<td>Solvent in RCA semiconductor cleaning protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen Peroxide</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>H325-500</td>
			<td>Solvent in RCA semiconductor cleaning protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td>To characterize image texture and properties</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ISCO syringe pump</td>
			<td>TELEDYNE ISCO</td>
			<td>D-SERIES (100DM, 500D)</td>
			<td>To pump the fluids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kaiser LED light box</td>
			<td>Kaiser</td>
			<td></td>
			<td>To illuminate the chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser printing machine</td>
			<td>LightFab GmbH, Germany.</td>
			<td>FILL</td>
			<td>Glass-SLE chip fabrication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser safety glasses</td>
			<td>FreeMascot</td>
			<td>B07PPZHNX4</td>
			<td>To protect against UV/IR Radiations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED Engin 5W UV Lens</td>
			<td>LEDiL</td>
			<td></td>
			<td>To emitt LED light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light Fab 3D Printer (femtosecond laser)</td>
			<td>Light Fab</td>
			<td></td>
			<td>To selectively laser Etch of fused silica</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LightFab 3D printer</td>
			<td>LightFab GmbH, Germany</td>
			<td></td>
			<td>To SLE print the fused silica chips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>MathWorks, Inc., Natick, MA</td>
			<td></td>
			<td>To characterize image texture and properties</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metallic plates</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro abrasive sand blasters (Problast 2)</td>
			<td>VANIMAN</td>
			<td>Problast 2 &#8211; 80007</td>
			<td>To craete holes in cover plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MICROPOSIT 351 developer</td>
			<td>Dow</td>
			<td>10016652</td>
			<td>Photoresist developer solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Muffle furnace</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Thermolyne Type 1500</td>
			<td>Thermal bonding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N2 pure research grade</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>Research Plus - NI RP300</td>
			<td>For drying the chips in each step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NMP semiconductor grade - 0.1&#956;m Filtered</td>
			<td>Ultra Pure Solutions, Inc</td>
			<td>Lot #02191502T</td>
			<td>Organic solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oven</td>
			<td>Gravity Convection Oven</td>
			<td>18EG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phase One IQ260 with an achromatic sensor</td>
			<td>Phase One</td>
			<td>IQ260</td>
			<td>To visulize transport in microfluidic devices using an ISO 200 setting and an aperture at f/8.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photomask</td>
			<td>Fine Line Imaging</td>
			<td>20,320 DPI FILM</td>
			<td>Pattern of channels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist (SU-8)</td>
			<td>MICRO CHEM</td>
			<td>Product item: Y0201004000L1PE, Lot Number: 18110975</td>
			<td>Photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarized light microscope</td>
			<td>OLYMPUS</td>
			<td>BX51</td>
			<td>Visual examination of micro channels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ports (NanoPort Assembly)</td>
			<td>IDEX HEALTH &#38; SCIENCE</td>
			<td>NanoPort Assembly Headless, 10-32 Coned, for 1/16&#34; OD, Part # N-333</td>
			<td>Connections to the chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Python</td>
			<td>Python Software Foundation</td>
			<td></td>
			<td>To characterize image texture and properties</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Safety face shield</td>
			<td>Sellstrom</td>
			<td>S32251</td>
			<td>To protect against UV/IR Radiations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sealing film (Parafilm)</td>
			<td>Bemis Company, Inc</td>
			<td></td>
			<td>Isolation of containers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shutter Control Software</td>
			<td>Schneider-Kreuznach</td>
			<td></td>
			<td>To adjust shutter settings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smooth ceramic plates</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirring hot plate</td>
			<td>Corning&#174;</td>
			<td>PC-620D</td>
			<td>To heat the solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid, ACS reagent 95.0-98.0%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Lot # SHBK0108</td>
			<td>Solvent in RCA semiconductor cleaning protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump (Standard Infuse/Withdraw PHD ULTRA)</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>70-3006</td>
			<td>To saturate the chip before each experiment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Torque wrench</td>
			<td>Snap-on</td>
			<td>TE25A-34190</td>
			<td>To tighten the screws</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV power meter</td>
			<td>Optical Associates, Incorporated</td>
			<td>Model 308</td>
			<td>To measure the intesity of UV light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV power meter</td>
			<td>Optical Associates, Incorporated</td>
			<td>Model 308</td>
			<td>To quantify the strength of UV light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV radiation stand (LED lights)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>To transfer the pattern to glass (photoresist layer)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaccum pump</td>
			<td>WELCH VACCUM TECHNOLOGY, INC</td>
			<td>1380</td>
			<td>To dry the chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable DC power supplies</td>
			<td>Eventek</td>
			<td>KPS305D</td>
			<td>To power the UV LED lights</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic fabrication techniques for high-pressure testing of microscale supercritical co2 foam transport in fractured unconventional reservoirs

وقد كانت قيود الضغط للعديد من منصات microfluidic تحديا كبيرا في الدراسات التجريبية microfluidic وسائل الإعلام المتصدع. ونتيجة لذلك، لم تستغل هذه المنصات استغلالا كاملا في المراقبة المباشرة للنقل عالي الضغط في الكسور. يقدم هذا العمل منصات microfluidic التي تمكن من المراقبة المباشرة لتدفق متعدد المراحل في الأجهزة التي تتميز وسائل الإعلام نفاذية بديلة ونظم كسر. وتوفر هذه المنصات مساراً لمعالجة المسائل الهامة التي تُطرح في الوقت المناسب مثل تلك المتعلقةبقبض ثاني أكسيد الكربون واستخدامه وتخزينه. يقدم هذا العمل وصفا مفصلا لتقنيات التصنيع والإعداد التجريبي الذي قد يفيد في تحليل سلوك ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج2 (scCO2)الرغوة، وهيكلها واستقرارها. وتوفر هذه الدراسات رؤى مهمة فيما يتعلق بعمليات استرداد النفط المعززة ودور الكسور الهيدروليكية في استعادة الموارد من الخزانات غير التقليدية. يقدم هذا العمل دراسة مقارنة للأجهزة microfluidic وضعت باستخدام اثنين من التقنيات المختلفة: التصوير الضوئي / النقش الرطب / الترابط الحراري مقابل النقش الناجم عن الليزر الانتقائي. كلا التقنيات تؤدي إلى الأجهزة التي هي مقاومة كيميائيا وجسديا، وغير متسامحة مع ارتفاع الضغط ودرجة الحرارة الظروف التي تتوافق مع أنظمة تحت سطح المياه من الفائدة. توفر كلتا التقنيتين مسارات إلى القنوات الدقيقة المحفورة عالية الدقة وأجهزة مختبرية قادرة على الرقاقة. ومع ذلك، فإن التصوير الضوئي/النقش الرطب يتيح تصنيع شبكات القنوات المعقدة ذات الهندسة المعقدة، والتي ستكون مهمة صعبة لتقنيات الحفر بالليزر. يلخص هذا العمل بروتوكولاً للحفر الضوئي التدريجي والحفر الرطب والزجاجي، ويقدم ملاحظات تمثيلية عن نقل الرغوة ذات الصلة باسترداد النفط من التشكيلات الضيقة وغير التقليدية. وأخيراً، يصف هذا العمل استخدام جهاز استشعار أحادي اللون عالي الدقة لمراقبة سلوك الرغوة scCO2 حيث يتم ملاحظة كامل الوسيطة نفاذية في وقت واحد مع الحفاظ على الدقة اللازمة لحل الميزات الصغيرة مثل 10 ميكرومتر.

يعرض هذا القسم أمثلة على الملاحظات المادية من تدفق رغوة scCO2 من خلال كسر رئيسي متصل بمجموعة من الشقوق الدقيقة. يتم وضع جهاز زجاجي microfluidic المحرز عن طريق التصوير الضوئي أو SLE داخل حامل وفي مجال عرض الكاميرا يضم 60 ميغابيكسل، أحادي اللون، كامل الإطار الاستشعار. يوضح الشكل 11</strong...

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs at JoVE.co

Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs

تصف هذه الورقة بروتوكولًا إلى جانب دراسة مقارنة لتقنيتين لتلفيق الميكروفلوري ، وهما التصوير الضوئي / النقش الرطب / الترابط الحراري والحفر الانتقائي الناجم عن الليزر (SLE) ، المناسب لظروف الضغط العالي. وتشكل هذه التقنيات منابر تمكينية للمراقبة المباشرة لتدفق السوائل في وسائط بديلة مُخرِكة ونظم مفككة في ظروف المكامن.

تقنيات التصنيع microfluidic لاختبار الضغط العالي من نقل رغوة CO2 فوق الحرجة الدقيقة في الخزانات غير التقليدية المكسورة

Pressure limitations of many microfluidic platforms have been a significant challenge in microfluidic experimental studies of fractured media. As a ...

هذا البروتوكول هو جهد تعاوني متعدد التخصصات بين جامعة كانساس وجامعة وايومنغ. كان لدينا حاجة لاختبار لدينا براءة اختراع، polyelectrolyte الجسيمات النانوية المعقدة باستخدام microfluidics الضغط العالي. وقد بدأ جهد تعاوني بين مجموعتنا البحثية ومجموعة أبحاث الدكتور أريانا للاستفادة من أحدث مرافقه.ونود أن نُقر وننو ونرحب بتمويل جزء من هذا المشروع، ونشكر برنامج التعليم العالي أو برنامج الإنعاش على توفير التسهيلات والدعم اللازمين لهذا المشروع. وبالإضافة إلى ذلك، كان هذا العمل مدعوماً جزئياً من قبل مركز أبحاث حدود الطاقة ومركز الطاقة الممول من وزارة الطاقة. هذا البروتوكول وتطبيقه على وسائل الإعلام المعقدة البديلة وظروف الضغط العالي ، هو نتيجة للتعاون بين مجموعتين بحثيتين واحدة من جامعة وايومنغ والأخرى من جامعة كانساس.تفاصيل هذا البروتوكول، وإجراء تصنيع لمنصة قوية microfluidic في غياب مرافق غرفة نظيفة. تمكن هذه المنصة التصور المباشر للتدفق في هندستها المعقدة في ظل ظروف الضغط العالي. ويمكن استخدام التقنية الموصوفة لسن شبكات القنوات المعقدة في ركائز زجاجية تحاكي هياكل من وسائط تحت سطح الأرض وتحمل ظروف الضغط العالي التي شهدتها أثناء استخدام ثاني أكسيد الكربون وتخزينه.ويمكن استخدام هذه الطريقة لتوفير نظرة ثاقبة في التقاطعات ونقل السوائل المعقدة في وسائل غير قابلة للاختناق في سياق CCUS. عند تنفيذ هذا البروتوكول المرضى والحذر الشديد مطلوبة للحد من خطر الإصابة البدنية والفشل في عملية التصنيع. عرض توضيحي مرئي من هذا الأسلوب تمكين الاتصال الفعال من الخطوات الهامة في التنفيذ بنجاح.تبدأ بصب كمية كافية من الكروم محلول النقش في القارص وتسخينه إلى ما يقرب من 40 درجة مئوية. ثم ضع القناع مباشرة على جانب الركيزة البورسليكات التي يتم تغطيتها بالكروم ومقاومة الصورة. نقل نمط هندسي في طبقة مقاومة الصورة من خلال تعريض كومة من الركيزة والقناع لضوء الأشعة فوق البنفسجية.إزالة قناع الصورة وكومة الركيزة من مرحلة الأشعة فوق البنفسجية ثم إزالة قناع الصورة وغمر الركيزة والمطور الحل لمدة 40 ثانية تقريبا. تتالي شطف الركيزة عن طريق تدفق المياه الأيونية على رأس الركيزة وعلى جميع أسطحها على الأقل ثلاث مرات. بعد السماح الركيزة لتجف، غمره في الكروم محمّى مسبقا نخر لمدة 40 ثانية تقريبا وبالتالي نقل نمط من مقاومة الصورة إلى طبقة الكروم.إزالة الركيزة من المحلل، تتالي شطفه بالماء غير المؤين والسماح لها لتجف. باستخدام فرشاة، وتطبيق عدة طبقات من HMDS على الوجه المكشوف من الركيزة والسماح لها لتجف. تطبيق طبقة واحدة من مقاومة الصورة على رأس التمهيدي، ثم وضع الركيزة في فرن في 60 إلى 90 درجة مئوية لمدة 30 إلى 40 دقيقة.بعد ذلك، ترك الركيزة نمط في حل النقش لفترة محددة سلفا من الوقت، استنادا إلى أعماق القناة المطلوبة. إزالة الركيزة من النقش، وذلك باستخدام زوج مقاومة المذيبات من الملاقط وتتالي شطفه بالماء الأيون. كشف الركيزة إلى محلول NMP مُحمّ إلى 65 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة تقريبًا لإزالة مقاومة الصورة.تتالي شطفه مع الأسيتون تليها الإيثانول والمياه الأيونية. ضع الركيزة النظيفة في محفر الكروم وتسخينها إلى حوالي 40 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة تقريبًا. ثم تميز عمق القناة باستخدام المسح الضوئي بالليزر، المجهري confocal.وضع علامة على مواضع فتحة المدخل وثقوب المنفذ على الركيزة البورسليكات الفارغة عن طريق محاذاة لوحة الغلاف ضد الركيزة المحفورة. استخدام رملية جلخ الصغرى و 50 ميكرو متر أكسيد الألومنيوم micro sandblasting وسائل الإعلام الانفجار من خلال ثقوب في المواقع ملحوظ. تتالي شطف كل من الركيزة المحفورة ولوحة الغطاء مع المياه الأيونية.ثم جلب واحد إلى أربعة حمض الكبريتيك الهيدروجين حمض الكبريتيك محلول البيرانا إلى غليان وغمر الركيزة ولوحة الغطاء في الحل لمدة 10 دقائق. بعد شطف الركيزة ولوحة الغطاء ، غمرها في النقش العازل لمدة 30 إلى 40 ثانية وشطفها مرة أخرى. بعد ذلك، غمر الركيزة وغطي صفيحة لمدة 10 دقائق في الماء من ستة إلى واحد، بيروكسيد الهيدروجين، محلول حمض الهيدروكلوريك الذي يتم تسخينه إلى حوالي 75 درجة مئوية.اضغط على الركيزة وتغطية لوحة بإحكام ضد بعضها البعض في حين غمرت ثم إزالتها من الحل، تتالي شطف لهم وغمرها في المياه الأيونية. تأكد من أن الركيزة ولوحة الغلاف متصلة بإحكام ببعضها البعض، اضغط عليهما ضد بعضهما البعض وأزلهما بعناية من الماء. محاذاة الركيزة وغطاء لوحة بعناية في حين أنها مغمورة في المياه DI وتكرار الإجراء حتى لا يتم ملاحظة فقاعات الهواء بين البلدين.ضع المكدس ركائز بين اثنين من السلس 1.5 سم سميكة لوحات السيراميك الزجاج للترابط. ضع اللوحات الخزفية الزجاجية بين لوحتين معدنيتين مصنوعتين من سبيكة x. التأكد من أن الرقائق الزجاجية وحامل السيراميك المعدني مركزها.يد تشديد المكسرات ووضع حامل في غرفة فراغ لمدة 60 دقيقة في حوالي 100 درجة مئوية. ثم إزالة حامل من الغرفة وتشديد بعناية المكسرات. ضع الحامل داخل الفرن ونفذ برنامج تدفئة وفقًا لاتجاهات المخطوطات.إزالة الجهاز microfluidic المستعبدين حراريا من الفرن وشطفه بالماء. ثم حمام سونيكات في حمض الهيدروكلوريك لمدة ساعة واحدة. ملء خزانات من ثاني أكسيد الكربون ومضخات المياه مع ما يكفي من السوائل للتجربة واستخدام حقنة لملء تراكم المياه المالحة وخطوط التدفق مع حل السطحي.ضع الجهاز microfluidic المشبعة في حامل مقاومة للضغط وربط منافذ مدخل ومنافذ مخرج إلى خطوط مناسبة باستخدام أنابيب قطر داخلي 0.01 بوصة. زيادة درجة حرارة الحمام المتداولة ، والتي تتحكم في درجة حرارة خطوط محلول ملحي وثاني أكسيد الكربون إلى درجة الحرارة المطلوبة. زيادة الضغط الخلفي وضغط مضخة محلول ملحي في وقت واحد في خطوات تدريجية مع الحفاظ على التدفق المستمر من منفذ منظم الضغط الخلفي.زيادة الضغط تصل إلى 7.38 ميجا باسكال ووقف المضخات. زيادة ضغط خط ثاني أكسيد الكربون إلى ضغط فوق 7.38 ميجا باسكال ثم فتح صمام ثاني أكسيد الكربون والسماح لثاني أكسيد الكربون الحرجة الفائقة مختلطة مع محلول السطحي الضغط العالي للتدفق من خلال خلاط مضمنة وتوليد رغوة. الانتظار حتى يتم تطوير تدفق بالكامل داخل الجهاز وتشبع القنوات، ورصد منفذ لبداية توليد الرغوة.قم بتشغيل الكاميرا لالتقاط صور مفصلة للتدفق داخل القنوات. ثاني أكسيد الكربون نقل الرغوة والاستقرار في الجهاز microfluidic الطباعة الحجرية للأشعة فوق البنفسجية، خلال أول 20 دقيقة من توليد والعزلة يظهر هنا. انتقلت متعددة المراحل عبر الشقوق الدقيقة وتم توليد الرغوة من خلال الكسور الدقيقة.ولدت الرغوة في الليزر الانتقائية الناجمة عن جهاز النقش microfluidic، بدءا من حالة المحيطة مع عدم وجود تدفق إلى رغوة متقدمة تماما، عظمى الحرجة ثاني أكسيد الكربون بمعدلات تدفق عالية ومنخفضة. تم تصوير توزيع الرغوة والاستقرار في ظل ظروف الخزان خلال أول 20 دقيقة من التوليد والعزلة. تم تحديد توزيع أقطار الفقاعة باستخدام صورة J.Quantification من المجهرية الرغوية تم تنفيذها باستخدام الصور الخام، وآخر الصور المعالجة ومعادلاتها binarised.عند محاولة هذا العملية، من المهم أن تدرس بعناية نمط على طبقة الكروم تحت ضوء أصفر لضمان نقل النمط المطلوب بشكل صحيح. وتشمل الاختلافات من هذه الأساليب حقن الضغط العالي من النفط، وحلول البوليمر وbrines الملوحة منخفضة لتطوير فهم لفيزياء تدفق السوائل المعقدة من خلال التصور المباشر.

Research

JoVE Journal

Engineering

Microfluidic Fabrication Techniques for High-Pressure Testing of Microscale Supercritical CO2 Foam Transport in Fractured Unconventional Reservoirs

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

تلفيق من VB<sub&gt; 2</sub&gt; / الخلايا الكهروكيميائية الهواء للاختبار

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

التوليف وMicrodiffraction في الضغوط الشديدة ودرجات الحرارة

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

تصنيع واختبار ميكروفلويديك الميكانيكية المذبذبات

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

تقنيات القياس الحرارية في تحليلي الأجهزة ميكروفلويديك

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Adsorption Device Based on a Langatate Crystal Microbalance for High Temperature High Pressure Gas Adsorption in Zeolite H-ZSM-5

جهاز الامتصاص واستنادا إلى Langatate كريستال توازن دقيق لدرجة حرارة عالية الضغط العالي امتزاز الغاز في الزيوليت H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

الرابطة المذيبات لتصنيع PMMA وCOP أجهزة ميكروفلويديك

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

توطين العيوب تحت السطح عن طريق التدفئة المنظمة باستخدام الليزر الحرارية الحرارية المتوقعة

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

تصنيع المجهرية البوليمر لمرنان البصرية وتطبيقات الليزر

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

تركيز أيون شعاع تلفيق نانوباتيريس ليبون-على أساس الحالة الصلبة بطارية ليثيوم أيون للاختبار في الموقع

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

In Situ High Pressure Hydrogen Tribological Testing of Common Polymer Materials Used in the Hydrogen Delivery Infrastructure

In Situ High Pressure Hydrogen Tribological Testing of Common Polymer Materials Used in the Hydrogen Delivery Infrastructure

في الموقع ارتفاع ضغط الهيدروجين Tribological اختبار المواد البوليمرية الشائعة المستخدمة في البنية التحتية لإيصال الهيدروجين

High pressure hydrogen gas is known to adversely affect metallic components of compressors, valves, hoses, and actuators. However, relatively little is ...