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

Forfatterne fra University of Wyoming taknemmeligt anerkende støtte som en del af Center for Mechanistic Control of Water-Kulbrinte-Rock Interaktioner i ukonventionelle og stramme olieformationer (CMC-UF), en Energy Frontier Research Center finansieret af det amerikanske Department of Energy, Office of Science under DOE (BES) Award DE-SC0019165. Forfatterne fra University of Kansas vil gerne anerkende National Science Foundation EPSCoR Research Infrastructure Improvement Program: Track -2 Fokuseret EPSCoR Collaboration award (OIA- 1632892) til finansiering af dette projekt. Forfattere også udvide deres påskønnelse til Jindi Sun fra Chemical Engineering Department, University of Wyoming for hendes generøse hjælp i instrument uddannelse. SAA takker Kyle Winkelman fra University of Wyoming for hans hjælp med at konstruere billeddannelse og UV stande. Sidst men ikke mindst, forfatterne taknemmeligt anerkende John Wasserbauer fra microGlass, LLC for nyttige diskussioner om SLE teknik.

FORSIGTIG: Denne protokol indebærer håndtering af et højtryksopsætning, en højtemperaturovn, farlige kemikalier og UV-lys. Læs alle relevante materialesikkerhedsdatablade omhyggeligt og følg kemikaliesikkerhedsretningslinjer. Gennemgå sikkerhedsretningslinjer for trykprøvning (hydrostatisk og pneumatisk), herunder nødvendig træning, sikker drift af alt udstyr, tilhørende farer, nødkontakter osv., før injektionsprocessen påbegyndes.
1. Design geometriske mønstre
<ol><li>Design...

<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>

Dette arbejde præsenterer en protokol relateret til en fabrikation platform til at skabe robuste, højtryksglas mikrofluidic enheder. Protokollen præsenteres i dette arbejde lindrer behovet for et renrum ved at udføre flere af de endelige fabrikationtrin inde i en handskeboks. Det anbefales at anvende et renrum, hvis det er tilgængeligt, for at minimere risikoen for forurening. Derudover bør valget af etchant være baseret på den ønskede overflade ruhed. Brugen af en blanding af HF og HCl som etchant tendens til a...

Hydraulisk frakturering har været brugt i temmelig lang tid som et middel til at stimulere flow især i stramme formationer1. Store mængder vand, der er behov for i hydraulisk frakturering, forstærkes med miljøfaktorer,vandtilgængelighedsproblemer 2,dannelsesskader 3,omkostninger 4 og seismiskevirkninger 5. Som et resultat, interesse i alternative frakturering metoder såsom vandløs frakturering og brugen af skum er stigende. Alternative metoder kan give vigtige fordele såsom reduktion i vandforbrug6, kompatibilitetmed vandfølsomme formationer7, minimal til ingen tilkobling afformationen 8, høj tilsyneladende viskositet af fraktureringsvæskerne9,genanvendelighed 10, nem oprydning og proppant bæreevne6. CO2-skum er en potentiel vandløs fraktureringsvæske, der bidrager til en mere effektiv produktion afolievæsker og forbedret CO 2-lagringskapacitet i undergrunden med et potentielt mindre miljømæssigt fodaftryk sammenlignet med konventionelle fraktureringsteknikker6,7,11.
Under optimale forhold giver superkritisk CO2-skum (scCO2 skum) ved tryk ud over det minimale miscibilitytryk (MMP) i et givet reservoir et multikontaktformabelt system, der er i stand til at lede strømmen til mindre gennemtrængelige dele af formationen, hvilket forbedrer fejeeffektiviteten og genindvindingen af ressourcerne12,13. scCO2 leverer gas som diffusivitet og væske somtætheden 14 og er velegnet til undergrunden applikationer, såsom oliegenvinding og kulstofopsamling, udnyttelse og opbevaring (CCUS)13. Tilstedeværelsen af bestanddele af skum i undergrunden hjælper med at reducere risikoen for lækage ved langtidsoplagring af CO215. Desuden kan koblet kompressorisk-termiske stødvirkninger af scCO2 skumsystemer fungere som effektive fraktureringssystemer11. Egenskaberne for CO2-skumsystemer til undergrundens anvendelse er blevet grundigt undersøgt i forskellige skalaer, såsom karakterisering af dets stabilitet og viskositet i sandpakningssystemer og dens effektivitet i forskydningsprocesser3,6,12,15,16,17. Fraktur niveau skum dynamik og dens interaktioner med porøse medier er mindre undersøgt aspekter, der er direkte relevante for brugen af skum i stramme og brækkede formationer.
Mikrofluidiske platforme muliggør direkte visualisering og kvantificering af de relevante mikroskalaprocesser. Disse platforme giver real-time kontrol af hydrodynamik og kemiske reaktioner til at studere pore-skala fænomener sammen med nyttiggørelse overvejelser1. Skumgenerering, formering, transport og dynamik kan visualiseres i mikrofluidiske anordninger, der efterligner frakturerede systemer og fraktur-microcrack-matrix ledende veje, der er relevante for oliegenvinding fra stramme formationer. Væskeudveksling mellem fraktur og matrix udtrykkes direkte i overensstemmelse med geometrien18, hvilket understreger betydningen af forenklede og realistiske repræsentationer. Der er gennem årene udviklet en række relevante mikrofluidiske platforme til undersøgelse af forskellige processer. For eksempel diskuterer Tigglaar og kolleger fabrikation og højtrykstest af mikroreaktorenheder i luften gennem tilslutning i plan af fibre for at teste flow gennem glaskapillærer, der er forbundet til mikroreaktorerne19. De fremlægger deres resultater i forbindelse med obligationsinspektion, tryktest og in situ-reaktionsovervågning ved at 1H NMR-spektroskopi. Som sådan, deres platform kan ikke være optimal for relativt store injektion satser, pre-generation af flerfasede væskesystemer til in situ visualisering af komplekse væsker i gennemtrængelige medier. Marre og kolleger diskuterer brugen af en mikroreaktor til at undersøge højtrykskemi og superkritiske væskeprocesser20. De omfatter resultater som en finite-element simulering af stress distribution til at udforske den mekaniske adfærd af modulære enheder under belastningen. De bruger ikke-permanente modulære forbindelser til udskiftelig mikroreaktorfabrikation, og silicium/Pyrex mikrofluidiske anordninger er ikke gennemsigtige. disse anordninger er velegnede til kinematisk undersøgelse, syntese og produktion i kemisk reaktionsteknik, hvor visualisering ikke er et primært problem. Den manglende gennemsigtighed gør denne platform uegnet til direkte, in situ visualisering af komplekse væsker i surrogat medier. Paydar og kolleger præsenterer en ny måde at prototype modulære microfluidics ved hjælp af 3D-print21. Denne fremgangsmåde synes ikke velegnet til højtryksapplikationer, da den bruger en fotocurytable polymer, og enhederne er i stand til kun at modstå op til 0,4 MPa. De fleste mikrofluidiske eksperimentelle undersøgelser vedrørende transport i frakturerede systemer rapporteret i litteraturen fokuserer på omgivelsestemperatur og relativt lavtryksforhold1. Der har været flere undersøgelser med fokus på direkte observation af mikrofluidiske systemer, der efterligner undergrunden betingelser. F.eks. indfører Jimenez-Martinez og kolleger to undersøgelser af kritiske pore-skala-flow- og transportmekanismer i et komplekst netværk af brud og matrixer22,23. Forfatterne studerer trefasede systemer, der anvender mikrofluidics under reservoirbetingelser (8,3 MPa og 45 °C) for produktionseffektivitet; de vurderer scCO2 anvendelse til restimulering, hvor sidestensstuden fra en tidligere frakturering ikke kan2 og de resterende kulbrinte23. Olie-våde silicium microfluidic enheder har relevans for blanding af olie-saltlage-scCO2 i ansøgninger om forbedret oliegenvinding (EOR) Dette arbejde omhandler dog ikke direkte poreskaladynamik i frakturer. Et andet eksempel er rognmo et al., der studerer en opskaleringsmetode for højtryks-, in situ CO-2 skum generation24. De fleste af de litteraturrapporter, der udnytter mikrofabrikation, beskæftiger sig med CO2-EOR og de ofte ikke indeholder vigtige fabrikation detaljer. Så meget som forfatterne ved, mangler der i øjeblikket en systematisk protokol for fremstilling af højtryksanordninger til frakturerede formationer i litteraturen.
Dette arbejde præsenterer en mikrofluidic platform, der gør det muligt at studere scCO2 skum strukturer, boble former, størrelser og distribution, lamella stabilitet i overværelse af olie til EOR og hydraulisk frakturering og grundvandsmagasin oprydning applikationer. Design og fremstilling af mikrofluidiske enheder ved hjælp af optisk litografi og selektiv laser-induceret Ætsning29 (SLE) diskuteres. Derudover beskriver dette arbejde frakturmønstre, der er beregnet til at simulere transport af væsker i brækkede tætte formationer. Simulerede veje kan variere fra forenklede mønstre til komplekse mikrorevner baseret på tomografidata eller andre metoder, der giver oplysninger om realistiske frakturgeometrier. Protokollen beskriver trin-for-trin fabrikationsinstruktioner for mikrofluidiske glasenheder ved hjælp af fotolitografi, vådætning og termisk limning. En in-house udviklet kollimeret Ultra-Violet (UV) lyskilde bruges til at overføre de ønskede geometriske mønstre på et tyndt lag af fotoresist, som i sidste ende overføres til glasunderlaget ved hjælp af en våd ætsning proces. Som en del af kvalitetssikringen karakteriseres de ætsede mønstre ved hjælp af konfokal mikroskopi. Som et alternativ til fotolitografi/vådætning anvendes en SLE-teknik til at skabe en mikrofluidisk anordning, og der præsenteres en sammenlignende analyse af platformene. Opsætningen til flowforsøg omfatter gasflasker og pumper, trykregulatorer og transducere, væskeblandere og akkumulatorer, mikrofluidiske anordninger, højtryks-kompatible holdere i rustfrit stål sammen med et kamera med høj opløsning og et belysningssystem. Endelig præsenteres repræsentative prøver af observationer fra flowforsøg.

<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

Trykbegrænsninger på mange mikrofluidiske platforme har været en betydelig udfordring i mikrofluidiske eksperimentelle undersøgelser af frakturerede medier. Som følge heraf er disse platforme ikke blevet udnyttet fuldt ud til direkte observation af højtrykstransport i frakturer. Dette arbejde introducerer mikrofluidiske platforme, der muliggør direkte observation af flerfaset flow i enheder med surrogat gennemtrængelige medier og frakturerede systemer. Sådanne platforme giver mulighed for at behandle vigtige og rettidige spørgsmål som f.eks. Dette arbejde giver en detaljeret beskrivelse af fabrikation teknikker og en eksperimentel opsætning, der kan tjene til at analysere adfærd superkritiske CO2 (scCO2)skum, dens struktur og stabilitet. Sådanne undersøgelser giver vigtig indsigt i forbedrede oliegenvindingsprocesser og den rolle, som hydrauliske frakturer spiller i ressourcegenvinding fra ukonventionelle reservoirer. Dette arbejde præsenterer en sammenlignende undersøgelse af mikrofluidic enheder udviklet ved hjælp af to forskellige teknikker: fotolitografi / våd-ætsning / termisk-limning versus Selektiv Laser-induceret Ætsning. Begge teknikker resulterer i anordninger, der er kemisk og fysisk resistente og tolerante over for højtryks- og temperaturforhold, der svarer til undergrunden systemer af interesse. Begge teknikker giver veje til høj præcision ætset mikrokanaler og dygtige lab-on-chip-enheder. Fotolitografi/vådætning muliggør imidlertid fremstilling af komplekse kanalnetværk med komplekse geometrier, hvilket ville være en udfordrende opgave for laserætsningsteknikker. Dette arbejde opsummerer en trin-for-trin fotolitografi, våd-ætsning og glas termisk-bonding protokol og præsenterer repræsentative observationer af skum transport med relevans for oliegenvinding fra ukonventionelle stramme og skifer formationer. Endelig beskriver dette arbejde brugen af en monokromatisk sensor med høj opløsning til at observere scCO2 skumadfærd, hvor hele det gennemtrængelige medium observeres samtidigt, samtidig med at den opløsning, der er nødvendig for at løse funktioner, der er så små som 10 μm, bevares.

Dette afsnit præsenterer eksempler på fysiske observationer fra scCO2 skum flow gennem en hovedfraktur forbundet med vifte af mikro-revner. Et glas mikrofluidic enhed lavet via fotolitografi eller SLE er placeret inde i en holder og i synsfeltet af et kamera med en 60 megapixel, monokromatisk, full-frame sensor. Figur 11 illustrerer fremstillingsprocessen mikrofluidic enheder og deres placering i den eksperimentelle opsætning. Figur 12 er illustrat...

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

Dette papir beskriver en protokol sammen med en sammenlignende undersøgelse af to mikrofluidiske fabrikationsteknikker, nemlig fotolitografi/våd-ætsning/termisk limning og selektiv laser-induceret ætsning (SLE), der er egnet til højtryksforhold. Disse teknikker udgør en platform for direkte observation af væskestrømmen i surrogatgennemtrængelige medier og frakturerede systemer under reservoirforhold.

Microfluidic Fabrikation Teknikker til højtrykstest af mikroskala superkritisk CO2 Skum Transport i brækkede ukonventionelle reservoirer

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

Denne protokol er et tværfagligt samarbejde mellem University of Kansas og University of Wyoming. Vi havde behov for test af vores patenterede, polyelektrolyt komplekse nanopartikler ved hjælp af højtryksmikrofluidier. Og det startede et samarbejde mellem vores forskningsgruppe og Dr.Aryana's forskningsgruppe for at drage fordel af hans state-of-the-art faciliteter.Vi vil gerne anerkende NSF for finansiering del af dette projekt, og takke tertiary eller inddrivelse program for at give deres faciliteter og støtte er nødvendige for dette projekt. Desuden blev dette arbejde delvist støttet af CMCUF og Energy Frontier Research Center finansieret af DOE. Denne protokol og dens anvendelse på surrogat komplekse gennemtrængelige medier og deres højtryksforhold, er resultatet af et samarbejde mellem to forskningsgrupper en fra University of Wyoming og den anden fra University of Kansas.Denne protokol detaljer, fremstilling procedure for en robust microfluidic platform i mangel af renrum faciliteter. Denne platform muliggør direkte visualisering af flow i komplekse geometrier under højtryksforhold. Den beskrevne teknik kan bruges til at ælde komplekse kanalnetværk i glasunderlag, der efterligner en struktur fra undergrunden medier og modstå højtryksforhold oplevet under CO2-udnyttelse og opbevaring.Denne metode kan anvendes til at give indsigt i vejkryds og transport af komplekse væsker i uigennemtrængelige medier i forbindelse med CCUS. Når du udfører denne protokol patienter og ekstrem forsigtighed er nødvendige for at minimere risikoen for fysisk skade og fejl i fremstillingsprocessen. Visuel demonstration af denne metode muliggør effektiv kommunikation af de trin, der er afgørende for den vellykkede udførelse.Begynd med at hælde en tilstrækkelig mængde kromætningsopløsning i et bægerglas og opvarme det til ca. 40 grader Celsius. Placer derefter masken direkte på siden af borosilikatubstratet, der er dækket med krom og foto modstand. Overfør det geometriske mønster ind i billedets lag ved at udsætte stakken af substratet og masken for UV-lys.Fjern fotomasken og underlaget stakken fra UV-scenen derefter fjerne fotomaske og nedsænkes underlaget og udvikleren løsning i ca 40 sekunder. Kaskade skylles substratet ved at flyde deioniseret vand oven på underlaget og over alle dets overflader mindst tre gange. Når underlaget er tørt, nedsænkes det i den forvarmede kromætchant i ca. 40 sekunder og derved overføre mønsteret fra fotomodstanden til kromlaget.Fjern underlaget fra opløsningen, kaskade skylles det med deioniseret vand og lad det tørre. Brug en pensel, anvende flere lag af HMDS til den udækkede ansigt af substrat og lad det tørre. Påfør et lag af foto modstand på toppen af primer, derefter placere substrat i en ovn ved 60 til 90 grader Celsius i 30 til 40 minutter.Derefter efterlades mønsterunderlaget i den etchant-opløsning i et forudbestemt tidsrum baseret på de ønskede kanaldybder. Fjern underlaget fra ætsningen ved hjælp af et opløsningsmiddelresistent pincet og kaskade skyl det med deioniseret vand. Udsæt underlaget til NMP-opløsning forvarmet til 65 grader Celsius i ca. 30 minutter for at fjerne fotomodstanden.Kaskade skyl det med acetone efterfulgt af ethanol og deioniseret vand. Placer det rene substrat i kromæt og opvarmes til ca. 40 grader Celsius i ca. et minut. Derefter karakterisere kanalen dybde ved hjælp af laserscanning, konfokal mikroskopi.Anmærk indløbs- og udløbshullernes positioner på et tomt borosilikatunderlag ved at justere dækpladen mod det ætsede underlag. Brug en mikro slibende sandblæser og 50 mikrometer aluminiumoxid mikro sandblæsning medier til at sprænge gennem huller i de markerede steder. Kaskade skylle både ætset substrat og dækpladen med deioniseret vand.Derefter bringes en 1-4 hydrogenperoxid svovlsyre piranha opløsning i kog og nedsænkes underlaget og dækpladen i opløsningen i 10 minutter. Efter skylning af underlaget og dækpladen nedsænkes de i stødpudeet i 30 til 40 sekunder og skylles igen. Dernæst nedsænkes underlaget og dækpladen i 10 minutter i en seks til en vand, hydrogenperoxid, saltsyreopløsning, der opvarmes til ca. 75 grader Celsius.Tryk på underlaget og dækpladen stramt mod hinanden, mens nedsænket derefter fjerne dem fra opløsningen, kaskade skyl dem og nedsænkes i deioniseret vand. Sørg for, at underlaget og dækpladen sidder godt fast på hinanden, tryk dem mod hinanden og fjern dem forsigtigt fra vandet. Juster underlaget og dækpladen omhyggeligt, mens de er nedsænket i DI-vand, og gentag proceduren, indtil der ikke observeres luftbobler mellem de to.Placer stakken substrater mellem to glatte 1,5 to centimeter tykke glas keramiske plader til limning. Anstallerede glaskerykplader mellem to metalplader af legering x. Sørg for, at glasvaflerne og den keramiske metalholder er centreret.Hånd stram møtrikkerne og læg holderen i et vakuumkammer i 60 minutter ved ca. 100 grader Celsius. Fjern derefter holderen fra kammeret og stram forsigtigt møtrikkerne. Placer holderen inde i en ovn og udføre et varmeprogram i henhold til manuskript retninger.Fjern den termisk bundet mikrofluidiske enhed fra ovnen og skyl den med vand. Derefter bad sonikere det i saltsyre i en time. Fyld tankene i kuldioxid- og vandpumperne med nok væske til forsøget og brug en sprøjte til at fylde saltlageakkumulatoren og flowlinjerne med overfladeaktive opløsning.Anlækningsanordningen sættes i en trykbestandig holder, og indløbs- og udløbsportene tilsluttes de relevante linjer ved hjælp af 0,01 tommer slange i den indre diameter. Øg temperaturen i det cirkulerende bad, som styrer temperaturen af saltlage og kuldioxid linjer til den ønskede temperatur. Øg modtryks- og saltlagepumpetrykket samtidigt i gradvise trin, samtidig med at den kontinuerlige strøm fra modtryksregulatorens udløb opretholdes.Øge trykket op til 7,38 mega pascal og stoppe pumperne. Øge kuldioxid linjetrykket til et tryk over 7,38 mega pascal derefter åbne kuldioxid ventilen og lad den super kritiske kuldioxid blandet med højtryks overfladeaktive løsning til at flyde gennem en inline mixer og generere skum. Vent, indtil strømmen er fuldt udviklet inde i enheden, og kanalerne er mættede, og overvågning af udløbet for starten af skumgenerering.Tænd kameraet for at tage detaljerede billeder af flow inde i kanalerne. Kuldioxid skum transport og stabilitet i UV-litografi mikrofluidic enhed, i løbet af de første 20 minutter af generation og isolering er vist her. Den flerfasede bevægede sig hen over mikro revner og skum blev genereret gennem mikro-frakturer.Skummet blev genereret i en selektiv laser induceret ætsning mikrofluidic enhed, startende fra omgivende tilstand uden flow til fuldt udviklede, super kritisk kuldioxid skum ved høje og lave strømningshastigheder. Skumfordeling og stabilitet blev afbildet under reservoirforhold i løbet af de første 20 minutter af generation og isolation. Fordelingen af boblediametre blev bestemt ved hjælp af billedet J.Kvantificering af skummikrostrukturen blev udført ved hjælp af rå billeder, post forarbejdede billeder og deres binariserede ækvivalenter.Når du forsøger denne praktiske, er det vigtigt nøje at undersøge mønsteret på kromlaget under et gult lys for at sikre, at det ønskede mønster overføres korrekt. Variationer af disse metoder omfatter højtryksindsprøjtning af olie, polymer løsninger og lav saltholdighed saltlage til at udvikle en forståelse af fysik flow af komplekse væsker gennem direkte visualisering.

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

Fabrikation af VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Celler til Elektrokemisk Testing

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

Syntese og Microdiffraction ved ekstreme tryk og temperaturer

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

Fabrikation og Test af Mikrofluidenheder optomekaniske oscillatorer

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

Termiske Måleteknikker i Analytical mikrofluidenheder

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

Adsorption Device Baseret på en Langatate Crystal Microbalance for High Temperature High Pressure Gas Adsorption i zeolit ​​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

Opløsningsmiddel Bonding til Fabrikation af PMMA og COP mikrofluidenheder

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

Lokalisering af overfladefejl ved struktureret opvarmning ved hjælp af laserprojiceret fototermisk termografi

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

Fremstilling af polymere mikrosfærer til optisk resonator og laser applikationer

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

Fokuseret Ion Beam fabrikation af LiPON-baseret Solid-state Lithium-ion Nanobatteries til In Situ test

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

In Situ Højt tryk brint tribologiske afprøvning af fælles Polymer materialer i brint levering infrastruktur

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