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 anerkjenner takknemlig støtte som en del av Center for Mechanistic Control of Water-Hydrocarbon-Rock Interactions in Unconventional and Tight Oil Formations (CMC-UF), et Energy Frontier Research Center finansiert av det amerikanske energidepartementet, Office of Science under DOE (BES) Award DE-SC0019165. Forfatterne fra University of Kansas ønsker å anerkjenne National Science Foundation EPSCoR Research Infrastructure Improvement Program: Track -2 Focused EPSCoR Collaboration award (OIA- 1632892) for finansiering av dette prosjektet. Forfattere utvider også sin takknemlighet til Jindi Sun fra Chemical Engineering Department, University of Wyoming for hennes sjenerøse hjelp i instrumenttrening. SAA takker Kyle Winkelman fra University of Wyoming for hans hjelp med å konstruere bilde- og UV-tribunene. Sist men ikke minst anerkjenner forfatterne takknemlig John Wasserbauer fra microGlass, LLC for nyttige diskusjoner om SLE-teknikken.

FORSIKTIG: Denne protokollen innebærer håndtering av et høytrykksoppsett, en høytemperaturovn, farlige kjemikalier og UV-lys. Les alle relevante datablader for materialsikkerhet nøye og følg retningslinjene for kjemisk sikkerhet. Gjennomgå sikkerhetsretningslinjer for trykktesting (hydrostatisk og pneumatisk), inkludert nødvendig opplæring, sikker drift av alt utstyr, tilhørende farer, nødkontakter osv.
1. Design geometriske mønstre
<ol><li>Utforme en fotomaske bestående av geom...

<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 arbeidet presenterer en protokoll knyttet til en fabrikasjonsplattform for å skape robuste, høytrykks glass mikrofluidiske enheter. Protokollen som presenteres i dette arbeidet lindrer behovet for et rent rom ved å utføre flere av de siste fabrikasjonstrinnene inne i en hanskekasse. Bruk av et renrom, hvis tilgjengelig, anbefales for å minimere potensialet for forurensning. I tillegg bør valget av etchant være basert på ønsket overflate grovhet. Bruken av en blanding av HF og HCl som etchant har en tendens...

Hydraulisk oppsprekking har vært brukt i ganske lang tid som et middel for å stimulere flyten spesielt i trangeformasjoner 1. Store mengder vann som trengs i hydraulisk oppsprekking er forsterket med miljøfaktorer, vann-tilgjengelighetproblemer 2, formasjonskade3,koster4 og seismiske effekter5. Som et resultat er interessen for alternative fracturing metoder som vannløs fracturing og bruk av skum på vei oppover. Alternative metoder kan gi viktige fordeler som reduksjon i vannbruk 6 ,kompatibilitetmed vannfølsommeformasjoner 7, minimal eller ingen pluggingav formasjonen 8, høy tilsynelatende viskositet av oppsprekkingsvæsker9, resirkulerbarhet10, enkel opprydding og proppant bæreevne6. CO2-skum er en potensiell vannløs oppsprekkingsvæske som bidrar til mer effektiv produksjon av petroleumsvæsker og forbedret CO2-lagringskapasitet i undergrunnen med et potensielt mindre miljøavtrykk sammenlignet med konvensjonelle oppsprekkingsteknikker6,7,11.
Under optimale forhold gir superkritisk CO2-skum (scCO2 skum) ved trykk utover minimumsskvekbarhetstrykk (MMP) i et gitt reservoar et multikontakt-feilbart system som er i stand til å lede strømmen inn i mindre gjennomtrengelige deler av formasjonen, og dermed forbedre feieeffektivitetenog utvinningen av ressursene 12,13. scCO2 leverer gass som diffusivitet og væske som tetthet14 og er godt egnet for bruksområder undergrunn, som oljegjenvinning og karbonfangst, utnyttelse og lagring (CCUS)13. Tilstedeværelsen av bestanddeler av skum i undergrunnen bidrar til å redusere risikoen for lekkasje i langsiktig lagring av CO215. Videre kan sammenkondede kompressibilitets-termiske sjokkeffekter av scCO2 skumsystemer tjene som effektive oppsprekkingssystemer11. Egenskaper av CO2 skum systemer for undergrunnsapplikasjoner har blitt studert mye på ulike skalaer, for eksempel karakterisering av stabilitet og viskositet i sand-pack systemer og dens effektivitet i forskyvning prosesser3,6,12,15,16,17. Brudd nivå skum dynamikk og dens interaksjoner med porøse medier er mindre studert aspekter som er direkte relevante for bruk av skum i trange og brukket formasjoner.
Mikrofluidiske plattformer muliggjør direkte visualisering og kvantifisering av de relevante mikroskalaprosessene. Disse plattformene gir sanntidskontroll av hydrodynamikk og kjemiske reaksjoner for å studere pore-skala fenomener sammen med utvinning hensyn1. Skumgenerering, forplantning, transport og dynamikk kan visualiseres i mikrofluidiske enheter som emulerer brukket systemer og brudd-mikrosprekker-matrise ledende veier som er relevante for oljeutvinning fra stramme formasjoner. Væskeutveksling mellom brudd og matrise uttrykkes direkte i samsvar med geometrien18, og dermed fremheve viktigheten av forenklede og realistiske representasjoner. Gjennom årene er det utviklet en rekke relevante mikrofluidiske plattformer for å studere ulike prosesser. For eksempel diskuterer Tigglaar og kollegaer fabrikasjon og høytrykkstesting av glassmikroreaktorenheter gjennom tilkobling av fibre om bord for å teste flyten gjennom glasskapillærer som er koblet til mikroreaktorene19. De presenterer sine funn knyttet til obligasjonsinspeksjon, trykktester og in-situ reaksjonsovervåking ved 1H NMR spektroskopi. Som sådan, deres plattform kan ikke være optimal for relativt store injeksjonshastigheter, pre-generasjon av multifase væskesystemer for in situ visualisering av komplekse væsker i gjennomtrengelige medier. Marre og kollegaer diskuterer bruken av en glassmikroreaktor for å undersøke høytrykkskjemi og superkritiske væskeprosesser20. De inkluderer resultater som en begrenset element simulering av stressdistribusjon for å utforske den mekaniske oppførselen til modulære enheter under belastningen. De bruker ikke-eksisterende modulære tilkoblinger for utskiftbare mikroreaktorfabrikasjon, og silisium / Pyrex mikrofluidiske enheter er ikke gjennomsiktige; disse enhetene er egnet for kinematisk studie, syntese og produksjon i kjemisk reaksjon engineering der visualisering ikke er en primær bekymring. Mangelen på åpenhet gjør denne plattformen uegnet for direkte, in situ visualisering av komplekse væsker i surrogatmedier. Paydar og kolleger presenterer en ny måte å prototype modulære mikrofluidics ved hjelp av 3D-utskrift21. Denne tilnærmingen virker ikke godt egnet for høytrykksapplikasjoner siden den bruker en foto uhelbredelig polymer og enhetene er i stand til å tåle bare opptil 0,4 MPa. De fleste mikrofluidiske eksperimentelle studier knyttet til transport i brukket systemer rapportert i litteraturen fokuserer på omgivelsestemperatur og relativt lavtrykksforhold1. Det har vært flere studier med fokus på direkte observasjon av mikrofluidiske systemer som etterligner undergrunnsforhold. Jimenez-Martinez og medarbeidere introduserer for eksempel to studier på kritiske poreskalaflyt- og transportmekanismer i et komplekst nettverk av brudd og matrise22,23. Forfatterne studerer trefasede systemer ved hjelp av mikrofluidier under reservoarforhold (8,3 MPa og 45 °C) for produksjonseffektivitet; de vurderer scCO2 bruk for restimulering der restsaltlake fra en tidligere oppsprekking er umulig med CO2 og resthydrokarbonet23. Olje-våte silisium mikrofluidiske enheter har relevans for blanding av olje-saltlake-scCO2 i bruksområder for forbedret oljeutvinning (EOR) ; Dette arbeidet tar imidlertid ikke direkte opp poreskaladynamikken i brudd. Et annet eksempel er arbeid av Rognmo et al. som studerer en oppkalking tilnærming for høyt trykk, in situ CO2 skum generasjon24. De fleste av rapportene i litteraturen som utnytter mikrofabrikasjon er opptatt av CO2-EOR og de inkluderer ofte ikke viktige fabrikasjonsdetaljer. Så vidt forfatternes kunnskap er en systematisk protokoll for fabrikasjon av høytrykksdykt enheter for brukket formasjoner for tiden mangler fra litteraturen.
Dette arbeidet presenterer en mikrofluidisk plattform som gjør det mulig å studere scCO2 skumstrukturer, bobleformer, størrelser og distribusjon, lamellastabilitet i nærvær av olje for EOR og hydraulisk oppsprekking og akviferutbedring. Design og fabrikasjon av mikrofluidiske enheter ved hjelp av optisk litografi og selektiv laserindusert Etching29 (SLE) diskuteres. I tillegg beskriver dette arbeidet bruddmønstre som er ment å simulere transport av væsker i brukket trange formasjoner. Simulerte veier kan variere fra forenklede mønstre til komplekse mikrosprekker basert på tomografidata eller andre metoder som gir informasjon om realistiske bruddgeometrier. Protokollen beskriver trinnvise fabrikasjonsinstruksjoner for mikrofluidiske glassenheter ved hjelp av fotolitografi, våtetsing og termisk binding. En internt utviklet collimated Ultra-Violet (UV) lyskilde brukes til å overføre de ønskede geometriske mønstrene til et tynt lag av fotoresist, som til slutt overføres til glasssubstratet ved hjelp av en våtetsingsprosess. Som en del av kvalitetssikringen karakteriseres de etsede mønstrene ved hjelp av konfokal mikroskopi. Som et alternativ til fotolitografi/våt-etsing, er en SLE-teknikk ansatt for å skape en mikrofluidisk enhet og en komparativ analyse av plattformene presenteres. Oppsettet for strømningseksperimenter omfatter gassflasker og pumper, trykkregulatorer og transdusere, væskemiksere og akkumulatorer, mikrofluidiske enheter, høytrykksdable rustfrie stålholdere sammen med et høyoppløselig kamera og et belysningssystem. Til slutt presenteres representative prøver av observasjoner fra flyteksperimenter.

<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

Trykkbegrensninger for mange mikrofluidiske plattformer har vært en betydelig utfordring i mikrofluidiske eksperimentelle studier av brukket media. Som et resultat har disse plattformene ikke blitt fullt ut utnyttet for direkte observasjon av høytrykkstransport i brudd. Dette arbeidet introduserer mikrofluidiske plattformer som muliggjør direkte observasjon av flerfaseflyt i enheter med surrogatgjennomtrengelige medier og brukket systemer. Slike plattformer gir en vei for å ta opp viktige og besørede spørsmål som de som er relatert til CO2-fangst, utnyttelse og lagring. Dette arbeidet gir en detaljert beskrivelse av fabrikasjonsteknikkene og et eksperimentelt oppsett som kan tjene til å analysere oppførselen til superkritisk CO2 (scCO2) skum, struktur og stabilitet. Slike studier gir viktig innsikt i forbedrede oljeutvinningsprosesser og rollen som hydrauliske frakturer i ressursutvinning fra ukonvensjonelle reservoarer. Dette arbeidet presenterer en komparativ studie av mikrofluidiske enheter utviklet ved hjelp av to forskjellige teknikker: fotolitografi / våt-etsing / termisk-bonding versus selektiv laser-indusert Etsning. Begge teknikkene resulterer i enheter som er kjemisk og fysisk motstandsdyktige og tolerante for høytrykks- og temperaturforhold som tilsvarer undergrunnssystemer av interesse. Begge teknikkene gir veier til høypresisjons etset mikrokanaler og dyktige lab-on-chip-enheter. Fotolitografi/våt-etsning muliggjør imidlertid fabrikasjon av komplekse kanalnettverk med komplekse geometrier, noe som ville være en utfordrende oppgave for laseretsingteknikker. Dette arbeidet oppsummerer en trinnvis fotolitografi, våt-etsing og glass termisk-bonding protokoll og presenterer representative observasjoner av skum transport med relevans for oljeutvinning fra ukonvensjonelle tette og skiferformasjoner. Til slutt beskriver dette arbeidet bruken av en høyoppløselig monokromatisk sensor for å observere scCO2 skumatferd der helheten av det gjennomtrengelige mediet observeres samtidig samtidig, samtidig som oppløsningen som trengs for å løse funksjoner så små som 10 μm.

Denne delen presenterer eksempler på fysiske observasjoner fra scCO2 skumstrøm gjennom en hovedbrudd knyttet til rekke mikro-sprekker. En mikrofluidisk glassenhet laget via fotolitografi eller SLE er plassert inne i en holder og i synsfeltet til et kamera med en 60 megapikslers, monokromatisk, fullskjermsensor. Figur 11 illustrerer prosessen med fabrikasjon av mikrofluidiske enheter og deres plassering i det eksperimentelle oppsettet. Figur 12 er il...

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 papiret beskriver en protokoll sammen med en komparativ studie av to mikrofluidiske fabrikasjonsteknikker, nemlig fotolitografi / våt-etsing / termisk-binding og selektiv laserindusert Etsning (SLE), som er egnet for høytrykksforhold. Disse teknikkene utgjør muliggjøre plattformer for direkte observasjon av væskestrøm i surrogatgjennomtrengelige medier og frakturerte systemer under reservoarforhold.

Mikrofluidiske fabrikasjonsteknikker for høytrykkstesting av mikroskala superkritisk CO2 skumtransport i brukket ukonvensjonelle reservoarer

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

Denne protokollen er et tverrfaglig samarbeid mellom University of Kansas og University of Wyoming. Vi hadde behov for testing av våre patenterte, polyelektrolytt komplekse nanopartikler ved hjelp av høytrykksmikrofluidier. Og det startet et samarbeid mellom vår forskningsgruppe og Dr.Aryanas forskningsgruppe for å dra nytte av hans toppmoderne fasiliteter.Vi vil gjerne anerkjenne NSF for å finansiere en del av dette prosjektet, og takke det tertiære eller restitusjonsprogrammet for å gi sine fasiliteter og støtte som trengs for dette prosjektet. I tillegg ble dette arbeidet delvis støttet av CMCUF og Energy Frontier Research Center finansiert av DOE. Denne protokollen og dens anvendelse av surrogat komplekse gjennomtrengelige medier og deres høytrykksforhold, er et resultat av et samarbeid mellom to forskningsgrupper en fra University of Wyoming og den andre fra University of Kansas.Denne protokollen detaljer, fabrikasjon prosedyren for en robust mikrofluidisk plattform i fravær av rene rom fasiliteter. Denne plattformen muliggjør direkte visualisering av flyt i komplekse geometrier under høytrykksforhold. Den beskrevne teknikken kan brukes til å elde komplekse kanalnettverk i glass underlag som etterligner en strukturer fra undergrunnsmedier og tåler høytrykksforhold opplevd under CO2-utnyttelse og lagring.Denne metoden kan brukes til å gi innsikt i kryss og transport av komplekse væsker i ugjennomtrengelige medier i sammenheng med CCUS. Når du utfører denne protokollen pasienter og ekstrem forsiktighet er nødvendig for å minimere risikoen for fysisk skade og feil i fabrikasjonsprosessen. Visuell demonstrasjon av denne metoden muliggjør effektiv kommunikasjon av trinnene som er kritiske i vellykket kjøring.Begynn med å helle en tilstrekkelig mengde krom etsing løsning i et beger og varme den til ca 40 grader Celsius. Plasser deretter masken direkte på siden av borosilikatsubstratet som er dekket med krom og fotomotstand. Overfør det geometriske mønsteret til bildet motstå ved å utsette stabelen av substratet og masken til UV-lys.Fjern fotomasken og substratstakken fra UV-fasen, fjern deretter fotomasken og senk underlaget og utviklerløsningen i ca. 40 sekunder. Kaskade skyll underlaget ved å strømme deionisert vann på toppen av underlaget og over alle overflatene minst tre ganger. Etter å ha tillatt underlaget å tørke, senk det ned i det forvarmede krometchant i ca 40 sekunder og dermed overføre mønsteret fra bildet motstå til kromlaget.Fjern underlaget fra løsningen, kaskade skyll det med deionisert vann og la det tørke. Bruk en børste til å påføre flere lag med HMDS på det avdekkede underlagets avdekket ansikt og la det tørke. Påfør ett lag med fotomotstand på toppen av primeren, og plasser deretter underlaget i en ovn ved 60 til 90 grader Celsius i 30 til 40 minutter.Etterpå forlater du mønstersubstratet i etchantløsningen i en forhåndsbestemt tidsperiode, basert på de ønskede kanaldybdene. Fjern underlaget fra etchant, ved hjelp av et løsemiddelbestandig par pinsett og kaskade skyll det med deionisert vann. Utsett underlaget for NMP-oppløsning forvarmet til 65 grader Celsius i ca. 30 minutter for å fjerne bildet motstå.Kaskade skyll den med aceton etterfulgt av etanol og deionisert vann. Plasser det rene substratet i krometchant og oppvarmet til ca 40 grader Celsius i omtrent ett minutt. Deretter karakteriserer kanaldybden ved hjelp av laserskanning, konfokal mikroskopi.Merk posisjonene til innløps- og utløpshullene på et tomt borosilikatsubstrat ved å justere dekkplaten mot det etsede substratet. Bruk en mikro slipende sandblaster og 50 mikromåler aluminiumoksid mikro sandblåsing media for å sprenge gjennom hull i de merkede stedene. Kaskade skyll både etset substrat og dekkplaten med deionisert vann.Ta deretter med en til fire hydrogenperoksid svovelsyre piranha løsning til koking og senk underlaget og dekkplaten i løsningen i 10 minutter. Etter å ha skyllet underlaget og dekkplaten, senk dem ned i bufferetchant i 30 til 40 sekunder og skyll dem igjen. Deretter senker du underlaget og dekkplaten i 10 minutter i et seks til ett vann, hydrogenperoksid, saltsyreoppløsning som varmes opp til ca. 75 grader Celsius.Trykk underlaget og dekkplaten tett mot hverandre mens de er nedsenket, og fjern dem deretter fra løsningen, kaskade skyll dem og senk dem ned i deionisert vann. Pass på at underlaget og dekkplaten er godt festet til hverandre, trykk dem mot hverandre og fjern dem forsiktig fra vannet. Juster underlaget og dekkplaten forsiktig mens de er nedsenket i DI-vann og gjenta prosedyren til ingen luftbobler observeres mellom de to.Plasser stabelen underlag mellom to glatte 1,5 to centimeter tykke glass keramiske plater for liming. Plasser glass keramiske plater mellom to metalliske plater laget av legering x. Pass på at glasswafers og den keramiske metalliske holderen er sentrert.Hånd stram mutrene og plasser holderen i et vakuumkammer i 60 minutter ved ca 100 grader Celsius. Fjern deretter holderen fra kammeret og trekk forsiktig mutrene. Plasser holderen inne i en ovn og utfør et varmeprogram i henhold til manuskriptets retninger.Fjern den termisk limte mikrofluidiske enheten fra ovnen og skyll den med vann. Deretter bader du sonicate det i saltsyre i en time. Fyll tankene til karbondioksid- og vannpumpene med nok væske til eksperimentet og bruk en sprøyte til å fylle saltlakeakkumulatoren og strømningslinjene med overflateaktive løsninger.Plasser den mettede mikrofluidiske enheten i en trykkbestandig holder og koble innløps- og utløpsportene til de aktuelle linjene ved hjelp av 0,01 tommers indre diameterrør. Øk temperaturen på det sirkulerende badet, som styrer temperaturen på saltlake og karbondioksidlinjer til ønsket temperatur. Øk tilbaketrykket og saltlakepumpetrykket samtidig i gradvise trinn samtidig som kontinuerlig strømning opprettholdes fra utløpet til ryggtrykkregulatoren.Øk trykket opp til 7,38 mega pascal og stopp pumpene. Øk karbondioksidlinjetrykket til et trykk over 7,38 mega pascal og åpne deretter karbondioksidventilen og la det superkritiske karbondioksidet blandet med høytrykks overflateaktivt middel som strømmer gjennom en inline mikser og generere skum. Vent til strømmen er fullt utviklet inne i enheten og kanalene er mettet, og overvåker utløpet for utbruddet av skumgenerering.Slå på kameraet for å ta detaljerte bilder av flyt inne i kanalene. Karbondioksid skum transport og stabilitet i UV-litografi mikrofluidic enheten, i løpet av de første 20 minuttene av generasjon og isolasjon er vist her. Multifase flyttet over mikro sprekker og skum ble generert gjennom mikro-brudd.Skummet ble generert i en selektiv laser indusert etsing mikrofluidisk enhet, fra omgivelsestilstand uten strøm til fullt utviklet, superkritisk karbondioksidskum ved høye og lave strømningshastigheter. Skumfordeling og stabilitet ble avbildet under reservoarforhold i løpet av de første 20 minuttene av generasjon og isolasjon. Fordelingen av boblediametre ble bestemt ved hjelp av bilde J.Quantification av skummikrostrukturen ble utført ved hjelp av rå bilder, innlegg bearbeidede bilder og deres binariserte ekvivalenter.Når du prøver dette praktisk, er det viktig å nøye undersøke mønsteret på kromlaget under gult lys for å sikre at ønsket mønster overføres riktig. Variasjoner av disse metodene inkluderer høytrykksinjeksjon av olje, polymerløsninger og lav saltholdighetssaltlakes for å utvikle en forståelse av fysikken til flyten av komplekse væsker gjennom 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

Fabrikasjon av VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Cells for Elektrokjemisk 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 trykk 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

Fabrikasjon og testing av Microfluidic 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 Måleteknikk i Analytiske microfluidic enheter

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

Adsorbsjonsanordningen Basert på en Langatate krystall mikro for High Temperature High Pressure Gas adsorpsjon i Zeolite 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

Solvent Bonding for fabrikasjon av PMMA og COP microfluidic enheter

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

Subsurface Defekt lokalisering ved strukturert oppvarming ved hjelp av laserprojisert 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 av polymer mikrosfærer for optisk resonator og laser applikasjoner

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

Fokusert Ion strålen fabrikasjon av LiPON-baserte SSD litium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

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 Høytrykk Hydrogen Tribological Testing av vanlige Polymer materialer brukt i Hydrogen levering infrastruktur

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