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

המחברים מאוניברסיטת ויומינג מכירים בהכרת תודה בתמיכה כחלק מהמרכז לבקרה מכנית של אינטראקציות מים-פחמימנים-סלע בתצורות שמן לא קונבנציונליות והדוקות (CMC-UF), מרכז מחקר גבול אנרגיה ממומן על ידי מחלקת האנרגיה של ארה"ב, משרד המדע תחת DOE (BES) פרס DE-SC0019165. המחברים מאוניברסיטת קנזס רוצים להכיר בתוכנית לשיפור תשתיות המחקר EPSCoR של הקרן הלאומית למדע: פרס שיתוף הפעולה של EPSCoR ממוקד מסלול -2 (OIA- 1632892) למימון פרויקט זה. המחברים גם להרחיב את הערכתם ג'ינדי סאן מהמחלקה להנדסה כימית, אוניברסיטת ויומינג על עזרתה הנדיבה בהכשרת מכשירים. SAA מודה קייל וינקלמן מאוניברסיטת ויומינג על עזרתו בבניית ההדמיה ודוכני UV. אחרון חביב, המחברים להכיר בהכרת תודה ג'ון Wasserbauer מ microGlass, LLC לדיונים שימושיים לגבי טכניקת SLE.

התראה: פרוטוקול זה כרוך בטיפול בהתקנה בלחץ גבוה, תנור בטמפרטורה גבוהה, כימיקלים מסוכנים, ואור UV. אנא קרא בקפידה את כל גליונות נתוני הבטיחות החומרים הרלוונטיים ובצע הנחיות בטיחות כימיות. סקור בדיקות לחץ (הידרוסטטי ופניאומטי) הנחיות בטיחות כולל הכשרה נדרשת, פעולה בטוחה של כל הציוד, מפגעים הק?...

<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>

עבודה זו מציגה פרוטוקול הקשור לפלטפורמת ייצור כדי ליצור מכשירים מיקרו-נוזלים חזקים בלחץ גבוה מזכוכית. הפרוטוקול המוצג בעבודה זו מקל על הצורך בחדר נקי על ידי ביצוע כמה ממדרגות הזיוף הסופיות בתוך תא כפפות. השימוש בחדר נקי, אם זמין, מומלץ למזער את פוטנציאל הזיהום. בנוסף, הבחירה של etchant צריך לה?...

שבירה הידראולית שימשה במשך זמן מה כאמצעי להמריץ את הזרימה במיוחד בתצורות הדוקות1. כמויות גדולות של מים הדרושים שבירה הידראולית מורכבים עם גורמים סביבתיים, בעיות זמינותמים 2,נזקהיווצרות 3,עלות 4 ואפקטים סיסמיים5. כתוצאה מכך, עניין בשיטות שבירה חלופיות כגון שבירה ללא מים והשימוש בקצף נמצא במגמת עלייה. שיטות חלופיות עשויות לספק יתרונות חשובים כגוןהפחתת השימוש במים 6, תאימותעם תצורות רגישות למים 7,מינימלי עד ללאחיבור של היווצרות 8, צמיגות גבוהה לכאורה של נוזלים שבירה9,מחזוריות 10, קלות ניקוי ויכולת נשיאהתומכת 6. קצף CO2 הוא נוזל שבירה פוטנציאלי ללא מים שתורם לייצור יעיל יותר של נוזלי נפטויכולות אחסון CO 2 משופרות מתחת לפני השטח עם טביעת רגל סביבתית קטנה יותר בהשוואה לטכניקות שבירהקונבנציונליות 6,7,11.
בתנאים אופטימליים,קצף CO 2 סופר קריטי (scCO 2 קצף) בלחצים מעבר ללחץ הטעות המינימלי (MMP) של מאגר נתון מספק מערכת multi-contact miscible כי הוא מסוגל לכוון זרימהלחלקים פחות חרושים של היווצרות, ובכך לשפר את יעילות לטאטא ושחזורשל המשאבים 12,13. scCO2 מספק גז כמו מפוזרות ונוזל כמוצפיפות 14 והוא מתאים היטב ליישומים מתחת לפני השטח, כגון שחזור שמן ולכידת פחמן, ניצול ואחסון (CCUS)13. הנוכחות של המרכיבים של קצף מתחת לפני השטח מסייע להפחית את הסיכון של דליפה באחסון לטווח ארוך של CO215. יתר על כן, יחד-דחיסה-תרמית הלם אפקטים של scCO2 מערכות קצף עשוי לשמש מערכות שבירהיעילה 11. מאפיינים של מערכות קצף CO2 עבור יישומים תת-קרקעיים נחקרו בהרחבה בקנה מידה שונים, כגון אפיון היציבות וצמיגותה במערכות אריזת חול ויעילותהבתהליכי עקירה 3, 6,12,15,16,17. דינמיקת קצף ברמת שבר והאינטראקציות שלה עם מדיה נקבובית הם היבטים פחות נחקרים כי הם רלוונטיים ישירות לשימוש של קצף בתצורות הדוקות ושברים.
פלטפורמות מיקרו-נוזליות מאפשרות הדמיה ישירה וכמות של תהליכי המיקרו-קנה מידה הרלוונטיים. פלטפורמות אלה מספקות שליטה בזמן אמת על ההידרודינמיקה והתגובות הכימיות כדי לחקור תופעות בקנה מידה נקבוביות לצד שיקולי התאוששות1. יצירת קצף, הפצה, הובלה ודינמיקה ניתן לדמיין בהתקנים מיקרו-נוזלים המחקה מערכות סדוקות ומסלולים מוליך שבר-microcrack-מטריקס רלוונטי להתאוששות שמן מתצורות הדוקות. חילופי נוזלים בין שבר למטריצה מתבטאים ישירות בהתאם לגיאומטריה18ובכך להדגיש את החשיבות של ייצוגים פשטניים ומציאותיים., במהלך השנים פותחו מספר פלטפורמות מיקרו-נוזליות רלוונטיות לחקר תהליכים שונים. לדוגמה, Tigglaar ו- Cococo לדון ייצור ובדיקות בלחץ גבוה של מכשירי מיקרו-סיבה זכוכית באמצעות חיבור במטוס של סיבים כדי לבדוק זרימה באמצעות נימי זכוכית המחוברים microreactors19. הם מציגים את ממצאיהם הקשורים לבדיקת אג"ח, בדיקות לחץ וניטור תגובת in-situ על ידי 1ספקטרוסקופיה של אייץ'.אם.אם.ר. ככזה, הפלטפורמה שלהם לא יכולה להיות אופטימלית עבור שיעורי הזרקה גדולים יחסית, דור טרום של מערכות נוזלים רב שלבי עבור הדמיה situ של נוזלים מורכבים במדיה חדיר. מארה ואנשים לעבודה דנים בשימוש במיקרו-סיבה מזכוכית כדי לחקור כימיה בלחץ גבוה ותהליכי נוזלים סופר-קריטיים20. הם כוללים תוצאות כהדמיה סופית של הפצת מתח כדי לחקור את ההתנהגות המכנית של התקנים מודולריים תחת העומס. הם משתמשים בחיבורים מודולריים לא סדירים עבור ייצור מיקרו-יצרנית להחלפה, וההתקנים המיקרו-נוזלים של סיליקון/Pyrex אינם שקופים; התקנים אלה מתאימים למחקר קינמטי, סינתזה וייצור בהנדסת תגובה כימית שבו הדמיה אינה דאגה עיקרית. חוסר השקיפות הופך פלטפורמה זו לבלתי מתאימה לפלטפורמה ישירה, בהדמיה של נוזלים מורכבים במדיה חלופית. Paydar עמיתים לעבודה מציגים דרך חדשנית לאב טיפוס מיקרופלואלי באמצעות הדפסה תלת-ממדית21. גישה זו אינה נראית מתאימה היטב עבור יישומים בלחץ גבוה שכן היא משתמשת פולימר photocurable והמכשירים מסוגלים לעמוד רק עד 0.4 MPa. רוב המחקרים הניסיוניים המיקרו-נוזלים הקשורים להובלה במערכות סדוקות שדווחו בספרות מתמקדים בטמפרטורת הסביבה ובתנאים בלחץ נמוך יחסית1. היו מספר מחקרים עם דגש על תצפית ישירה של מערכות מיקרופלוייד המחקים תנאים תת-קרקעיים. לדוגמה, חימנז-מרטינז ו-3 אנשים מציגים שני מחקרים על מנגנוני זרימה ותחבורה קריטיים בקנה מידה נקבוביות ברשת מורכבת של שברים ומטריצה22,23. המחברים חוקרים מערכות תלת-שלביות באמצעות מיקרו-נוזלים בתנאי מאגר (8.3 MPa ו-45°C) ליעילות ייצור; הם מעריכים scCO2 שימוש לגירוי מחדש שבו שאריות מי מלח מ שבירה מוקדמת אינה מותרת עם CO2 וגם שאריות הפחמן23. מכשירים מיקרו-נוזלים מסיליקון רטובים בשמן יש רלוונטיות לערבוב של שמן-מי מלח-scCO2 ביישומים משופרים לשחזור שמן (EOR) ; עם זאת, עבודה זו אינה מטפלת ישירות בדינמיקה בקנה מידה נקבוביות בשברים. דוגמה נוספת היא עבודה של Rognmo ואח 'אשר לומדים גישה upscaling עבור לחץ גבוה, ב סיטו CO2 ייצור קצף24. רוב הדוחות בספרות הממנפים מיקרו-פקיעה עוסקים ב-CO2-EOR והם לעתים קרובות אינם כוללים פרטי ייצור חשובים. למיטב ידיעת המחברים, פרוטוקול שיטתי לפברקת מכשירים בעלי יכולת בלחץ גבוה לתצורות סדוקות חסר כיום בספרות.
עבודה זו מציגה פלטפורמה מיקרו-נוזלית המאפשרת מחקר של scCO2 מבני קצף, צורות בועה, גדלים והפצה, יציבות lamella בנוכחות שמן עבור EOR ויישומי שבירה הידראולית ותיקון אקוויפר. התכנון וההתארגנות של התקנים מיקרו-נוזלים באמצעות ליתוגרפיה אופטית ותחריט סלקטיביהמושרה בלייזר 29 (SLE) נדונים. בנוסף, עבודה זו מתארת דפוסי שבר שנועדו לדמות את ההובלה של נוזלים בתצורות הדוקות סדוקות. מסלולים מדומים עשויים לנוע בין דפוסים פשוטים למיקרו-קראקים מורכבים המבוססים על נתוני טומוגרפיה או שיטות אחרות המספקות מידע בנוגע לגיאומטריות שבר מציאותיות. הפרוטוקול מתאר הוראות ייצור שלב אחר שלב עבור התקנים מיקרו-נוזלים מזכוכית באמצעות פוטוליתוגרפיה, תחריט רטוב ומליטה תרמית. מקור אור אולטרה-סגול (UV) שפותח בבית משמש להעברת התבניות הגיאומטריות הרצויות לשכבה דקה של פוטרסיסט, שבסופו של דבר מועברת למצע הזכוכית באמצעות תהליך תחריט רטוב. כחלק מאבטחת האיכות, התבניות החריטות מאופיינות באמצעות מיקרוסקופית קונפוקאלית. כחלופה לפוטוליתוגרפיה/תחריט רטוב, טכניקה SLE מועסקת כדי ליצור מכשיר מיקרופלוידיק וניתוח השוואתי של הפלטפורמות מוצג. ההתקנה לניסויי זרימה כוללת צילינדרים ושאבות גז, בקרי לחץ ומתמרים, מערבלי נוזלים וצוברים, התקנים מיקרו-נוזלים, מחזיקי נירוסטה בעלי יכולת לחץ גבוה יחד עם מצלמה ברזולוציה גבוהה ומערכת תאורה. לבסוף, מוצגות דגימות מייצגות של תצפיות מניסופי זרימה.

<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

מגבלות לחץ של פלטפורמות מיקרו-נוזליות רבות היוו אתגר משמעותי במחקרים ניסיוניים מיקרו-נוזלים של אמצעי תקשורת סדוקים. כתוצאה מכך, פלטפורמות אלה לא נוצלו באופן מלא להשגחה ישירה של תחבורה בלחץ גבוה בשברים. עבודה זו מציגה פלטפורמות מיקרו-נוזליות המאפשרות תצפית ישירה על זרימה מרובת שלבים במכשירים הכוללים מדיה מחלחלת חלופית ומערכות סדוקות. פלטפורמות אלה מספקות נתיב לטיפול בשאלות חשובות ובזמן, כגון אלה הקשורותלכידה, ניצול ואחסון של CO 2. עבודה זו מספקת תיאור מפורט של טכניקות ההתארגנות והתקנה ניסיונית שעשויה לשמש לניתוח ההתנהגות של קצף CO2 (scCO2)סופר קריטי, המבנה והיציבות שלו. מחקרים כאלה מספקים תובנות חשובות לגבי תהליכי שחזור נפט משופרים ואת התפקיד של שברים הידראוליים בהתאוששות משאבים ממאגרים לא קונבנציונליים. עבודה זו מציגה מחקר השוואתי של התקנים מיקרו-נוזלים שפותחו באמצעות שתי טכניקות שונות: פוטוליתוגרפיה/תחריט רטוב/מליטה תרמית לעומת תחריט סלקטיבי הנגרמת על-ידי לייזר. שתי הטכניקות לגרום מכשירים עמידים כימית ופיזית סובלני של לחץ גבוה ותנאי טמפרטורה התואמים למערכות תת-פני השטח של עניין. שתי הטכניקות מספקות נתיבים למיקרו-תכננים חרוטים מדויקים והתקני מעבדה-על-שבב בעלי יכולת. פוטוליתוגרפיה/תחריט רטוב, עם זאת, מאפשר ייצור של רשתות ערוץ מורכבות עם גיאומטריות מורכבות, אשר תהיה משימה מאתגרת עבור טכניקות תחריט לייזר. עבודה זו מסכמת פוטוליתוגרפיה שלב אחר שלב, תחריט רטוב וזכוכית תרמית מליטה פרוטוקול, מציג תצפיות מייצגות של הובלת קצף עם רלוונטיות להתאוששות שמן מתצורות הדוקות ופצלים לא קונבנציונליים. לבסוף, עבודה זו מתארת את השימוש בחיישן מונוכרומטי ברזולוציה גבוההכדי לצפות בהתנהגות קצף scCO 2 שבו כל המדיום חדירות נצפתה בו זמנית תוך שמירה על הרזולוציה הדרושה כדי לפתור תכונות קטנות כמו 10 μm.

סעיף זה מציג דוגמאות של תצפיות פיזיות מזרם קצף scCO2 דרך שבר ראשי המחובר למערך של מיקרו סדקים. מכשיר מיקרו-נוזל זכוכית מנעשה באמצעות פוטוליתוגרפיה או SLE ממוקם בתוך מחזיק ובשדה התצוגה של מצלמה שמציעה 60 מגה פיקסל, מונוכרומטי, חיישן מסגרת מלאה. איור 11 ממחיש את תהליך ייצור מ?...

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

מאמר זה מתאר פרוטוקול יחד עם מחקר השוואתי של שתי טכניקות ייצור מיקרו-נוזלים, כל שם פוטוליתוגרפיה/תחריט רטוב/מליטה תרמית ותחריט סלקטיבי המושרה בלייזר (SLE), המתאימות לתנאים בלחץ גבוה. טכניקות אלה מהוות פלטפורמות המאפשרות התבוננות ישירה בזרימת נוזלים במדיה מחלחלת חלופית ומערכות סדוקות בתנאי מאגר.

טכניקות ייצור מיקרו-נוזלים לבדיקות בלחץ גבוה של הובלת קצף CO2 סופר-קריטי בקנה מידה במאגרים לא קונבנציונליים סדוקים

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

פרוטוקול זה הוא מאמץ רב-תחומי לשיתוף פעולה בין אוניברסיטת קנזס לבין אוניברסיטת ויומינג. היה לנו צורך בבדיקת הננו-חלקיקים המורכבים שלנו המוגנים בפטנט, באמצעות מיקרופלואידים בלחץ גבוה. וזה התחיל במאמץ משותף בין קבוצת המחקר שלנו לקבוצת המחקר של ד"ר אריאנה לנצל את המתקנים החדשים שלו.ברצוננו להכיר ב- NSF על מימון חלק מפרויקט זה, ולהודות לתוכנית שלירית או תוכנית ההבראה על אספקת המתקנים והתמיכה הדרושים לפרויקט זה. בנוסף, עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי CMCUF ומרכז המחקר של גבולות האנרגיה במימון DOE. פרוטוקול זה וייעומיו לתקשורת חדירה מורכבת פונדקאית ותנאי הלחץ הגבוה שלהם, הם תוצאה של שיתוף פעולה בין שתי קבוצות מחקר אחת מאוניברסיטת ויומינג והשנייה מאוניברסיטת קנזס.פרוטוקול זה מפרט, הליך הייצור של פלטפורמה מיקרופלואידית חזקה בהיעדר מתקני חדר נקיים. פלטפורמה זו מאפשרת הדמיה ישירה של זרימה בגיאומטריות מורכבות בתנאי לחץ גבוה. ניתן להשתמש בטכניקה המתוארת כדי להזדקן רשתות ערוצים מורכבות במצעי זכוכית המחקים מבנים ממדיה תת-קרקעית ומעמדו בתנאי לחץ גבוה שחווים במהלך ניצול ואחסון CO2.שיטה זו עשויה לשמש כדי לספק תובנות על צמתים והובלה של נוזלים מורכבים במדיה אטום בהקשר של CCUS. בעת ביצוע פרוטוקול זה חולים וזהירות רבה נדרשים כדי למזער את הסיכון לפגיעה פיזית וכשלים בתהליך הייצור. הדגמה חזותית של שיטה זו מאפשרת תקשורת יעילה של השלבים הקריטיים בביצוע המוצלח שלה.התחל על ידי שפיכת כמות נאותה של פתרון תחריט כרום לתוך מקור וחימום זה כ 40 מעלות צלזיוס. לאחר מכן מניחים את המסכה ישירות בצד של מצע borosilicate כי הוא מכוסה כרום ותמונה להתנגד. מעבירים את התבנית הגיאומטרית לשכבת התמונה על ידי חשיפת ערימת המצע והמסיכה לאור UV.הסר את מסכת התמונה ואת מחסנית המצעים מהשלב UV ולאחר מכן להסיר את מסכת צילום להטביע את המצע ואת הפתרון מפתח במשך כ 40 שניות. אשד לשטוף את המצע על ידי מים deionized זורם על גבי המצע ועל כל המשטחים שלה לפחות שלוש פעמים. לאחר מתן אפשרות למצע להתייבש, הטביעו אותו בתחריט הכרום שחומם מראש למשך כ-40 שניות ובכך העבירו את התבנית מהתמונה לשכבת הכרום.מוציאים את המצע מהתסיסה, שוטפים אותו במים דה-מיונים ומאפשרים לו להתייבש. באמצעות מברשת, להחיל כמה שכבות של HMDS על הפנים שנחשפו של המצע ולאפשר לו להתייבש. החל שכבה אחת של תמונה להתנגד על גבי פריימר, ולאחר מכן למקם את המצע בתנור ב 60 עד 90 מעלות צלזיוס במשך 30 עד 40 דקות.לאחר מכן, השאירו את מצע התבנית בתסריט התחריט למשך פרק זמן קבוע מראש, בהתבסס על מעמקי הערוץ הרצויים. מוציאים את המצע מהתחריט, באמצעות זוג פינצטה עמידים ממס ושטיפת מפלים במים מיונים. חשוף את המצע לפתרון NMP שחומם מראש ל-65 מעלות צלזיוס למשך כ-30 דקות כדי להסיר את התמונה.אשד לשטוף אותו עם אצטון ואחריו אתנול ומים deionized. מניחים את המצע הנקי בתחריט כרום ומחומם לכ -40 מעלות צלזיוס במשך כדקה. לאחר מכן לאפיין את עומק הערוץ באמצעות סריקת לייזר, מיקרוסקופ קונפוקל.סמן את מיקומי חורי השקע והשקע על מצע בורוסיליקט ריק על-ידי יישור לוחית הכיסוי כנגד המצע החרוטי. השתמש sandblaster מיקרו שוחקים ו 50 מיקרו מיקרו תחמוצת אלומיניום מיקרו sandblasting התקשורת כדי לפוצץ דרך חורים במקומות המסומנים. אשד לשטוף הן את המצע חרוט ואת צלחת הכיסוי עם מים deionized.ואז להביא אחד עד ארבעה מי חמצן חומצה גופרתית פיראנה פתרון לרתיחה להטביע את המצע ואת צלחת הכיסוי בתסומה במשך 10 דקות. לאחר שטיפה של המצע וצלחת הכיסוי, טובלים אותם בתחריט החיץ במשך 30 עד 40 שניות ושטיפתם שוב. לאחר מכן, להטביע את המצע צלחת לכסות במשך 10 דקות בשש לאחד מים, מי חמצן, תווי חומצה הידרוכלורית כי הוא מחומם כ 75 מעלות צלזיוס.לחץ על המצע ולכסות את הצלחת בחוזקה אחד נגד השני תוך שקוע ואז להסיר אותם מהפתרון, אשד לשטוף אותם להטביע אותם במים deionized. ודא כי המצע ואת צלחת הכיסוי מחוברים היטב זה לזה, ללחוץ אותם אחד נגד השני בזהירות להסיר אותם מהמים. יש ליישר את המצע ולכסות את הלוח בזהירות בזמן שהם שקועים במים DI ולחזור על ההליך עד שלא נצפו בועות אוויר בין השניים.מניחים את מצעי הערימה בין שתי צלחות קרמיקה חלקות בעובי 1.5 שני ס"מ לזכוכית לצורך מליטה. מניחים את צלחות קרמיקה זכוכית בין שתי צלחות מתכתי עשוי סגסוגת x. מוודאים כי ופלים זכוכית המחזיק מתכתי קרמיקה מרוכזים.היד מהדקת את האגוזים ומ מניחה את המחזיק בתא ואקום למשך 60 דקות בכ-100 מעלות צלזיוס. לאחר מכן מוציאים את המחזיק מהתא ומהדקים בזהירות את האגוזים. מניחים את המחזיק בתוך תנור ולבצע תוכנית חימום על פי הוראות כתב היד.מוציאים את המכשיר המיקרופלואידי המקשר תרמית מהתנור ושורף אותו במים. ואז אמבטיה sonicate אותו בחומצה הידרוכלורית במשך שעה אחת. מלאו את מיכלי משאבות הפחמן הדו-חמצני והמים במספיק נוזלים לניסוי ולהשתמש במזרק כדי למלא את צובר המיציבה ואת קווי הזרימה בתתר הגלישה.מניחים את ההתקן המיקרופלואידי הרווי במחזיק עמיד בלחץ ומחברים את יציאות השקע והשקע לקווים המתאימים באמצעות צינורות בקוטר פנימי בגודל 0.01 אינץ'. הגדל את הטמפרטורה של האמבטיה במחזור, אשר שולט על הטמפרטורה של מי מלח וקווי פחמן דו חמצני לטמפרטורה הרצויה. הגבר את לחץ הגב ואת לחץ משאבת מי מלח בו זמנית בצעדים הדרגתיים תוך שמירה על זרימה רציפה מהשקע של וסת הלחץ האחורי.הגבר את הלחץ עד 7.38 מגה פסקל ולעצור את המשאבות. הגדל את לחץ קו דו תחמוצת הפחמן ללחץ מעל 7.38 מגה פסקל ואז לפתוח את שסתום פחמן דו חמצני ולאפשר פחמן דו חמצני קריטי סופר מעורבב עם פתרון פעילי שטח בלחץ גבוה לזרום דרך מערבל מוטבע וליצור קצף. המתן עד שהזרימה תפותח במלואה בתוך המכשיר והערוצים רוויים, ומנטרים את השקע להתפרצות של ייצור קצף.הפעל את המצלמה כדי ללכוד תמונות מפורטות של זרימה בתוך הערוצים. הובלת קצף פחמן דו חמצני ויציבות במכשיר מיקרופלואידי ליטוגרפיה UV, במהלך 20 הדקות הראשונות של הדור והבידוד מוצג כאן. הרב-פאזי עבר על פני הסדקים הזעירים והקצף נוצר דרך המיקרו-שברים.הקצף נוצר בלייזר סלקטיבי המושרה מכשיר microfluidic תחריט, החל מצב הסביבה ללא זרימה מפותחת, קצף פחמן דו חמצני סופר קריטי בשיעורי זרימה גבוהים ונמוכה. חלוקת קצף ויציבות תדמיינו בתנאי מאגר במהלך 20 הדקות הראשונות של הדור והבידוד. התפלגות קטר הבועה נקבעה באמצעות תמונה J.Quantification של מיקרו-מבנה הקצף בוצע באמצעות תמונות גולמיות, תמונות מעובדות פוסט המקבילות binarised שלהם.בעת ניסיון מעשי זה, חשוב לבחון בקפידה את התבנית בשכבת הכרום תחת אור צהוב כדי להבטיח שהתבנית הרצויה תועבר כראוי. וריאציות של שיטות אלה כוללות הזרקת לחץ גבוה של שמן, פתרונות פולימרים ושולי מליחות נמוכה כדי לפתח הבנה של הפיזיקה של זרימת נוזלים מורכבים באמצעות הדמיה ישירה.

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

המצאה של VB<sub&gt; 2</sub&gt; / תאי אוויר לבדיקת אלקטרוכימי

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

סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

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

ייצור ובדיקה של מתנדים optomechanical Microfluidic

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

טכניקות מדידת תרמית במכשירי microfluidic אנליטי

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

מכשיר ספיחה בהתבסס על Langatate קריסטל microbalance עבור ספיחת גז בלחץ גבוה טמפרטורה גבוהה ב זאוליט 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

מליטה מרככת עבור ייצור של PMMA ו COP מכשירי microfluidic

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

לוקליזציה פגם תת קרקעי על ידי חימום מובנה באמצעות לייזר מוקרן Photothermal Thermography

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

ייצור של פולימרים microspheres עבור מהוד אופטי ויישומי לייזר

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

יון ממוקדת קרן פבריקציה נוספת של Nanobatteries המבוסס על LiPON של מצב מוצק ליתיום בחיי עיר בדיקה

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

בחיי עיר מימן בלחץ גבוה Tribological בדיקה של חומרים פולימריים המשמשים תשתית משלוח של מימן

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