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

Os autores da Universidade de Wyoming agradecem o apoio como parte do Centro de Controle Mecanicístico de Interações Água-Hidrocarbonetos-Rocha em Formações Não Convencionais e Petrolíferas Apertadas (CMC-UF), um Centro de Pesquisa de Fronteira energética financiado pelo Departamento de Energia dos EUA, Office of Science under DOE (BES) Award DE-SC0019165. Os autores da Universidade do Kansas gostariam de reconhecer o Programa de Melhoria da Infraestrutura de Pesquisa da National Science Foundation: Track -2 Focused EPSCoR Collaboration award (OIA- 1632892) para financiamento deste projeto. Os autores também estendem sua apreciação a Jindi Sun do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Wyoming por sua generosa ajuda no treinamento de instrumentos. A SAA agradece a Kyle Winkelman, da Universidade de Wyoming, por sua ajuda na construção das posições de imagem e UV. Por último, mas não menos importante, os autores reconhecem com gratidão John Wasserbauer da microGlass, LLC, por discussões úteis sobre a técnica SLE.

ATENÇÃO: Este protocolo envolve o manuseio de uma configuração de alta pressão, um forno de alta temperatura, produtos químicos perigosos e luz UV. Leia cuidadosamente todas as fichas de segurança do material relevante e siga as diretrizes de segurança química. Revise as diretrizes de segurança de testes de pressão (hidrostática e pneumática), incluindo treinamento necessário, operação segura de todos os equipamentos, riscos associados, contatos de emergência, etc. antes de iniciar o processo de injeçã...

<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>

Este trabalho apresenta um protocolo relacionado a uma plataforma de fabricação para criar dispositivos microfluidos de vidro robustos e de alta pressão. O protocolo apresentado neste trabalho alivia a necessidade de uma sala de limpeza realizando várias das etapas finais de fabricação dentro de um porta-luvas. Recomenda-se o uso de uma sala de limpeza, se disponível, para minimizar o potencial de contaminação. Além disso, a escolha do etchant deve ser baseada na rugosidade da superfície desejada. O uso de uma...

A fratura hidráulica tem sido usada há algum tempo como forma de estimular o fluxo especialmente em formações apertadas1. Grandes quantidades de água necessárias na fratura hidráulica são agravadas com fatores ambientais, problemas de disponibilidade de água2,dano de formação3,custo4 e efeitos sísmicos5. Como resultado, o interesse em métodos alternativos de fraturamento, como fraturas sem água e o uso de espumas está em ascensão. Métodos alternativos podem proporcionar benefícios importantes como a redução do uso da água6,compatibilidade com formações sensíveis à água7,mínimas para nenhuma conexão da formação8,alta viscosidade aparente dos fluidos de fraturamento9,reciclagem10,facilidade de limpeza e capacidade de transporte proppant6. A espuma de CO2 é um potencial fluido de fraturamento sem água que contribui para uma produção mais eficiente de fluidos de petróleo e melhores capacidades de armazenamento de CO2 na subsuperfície com uma pegada ambiental potencialmente menor em comparação com as técnicas convencionais de fraturamento6,7,11.
Em condições ideais, a espuma de CO2 supercrítica (espuma scCO2) em pressões além da pressão de miscibilidade mínima (MMP) de um determinado reservatório fornece um sistema miscível multi-contato que é capaz de direcionar o fluxo para partes menos permeáveis da formação, melhorando assim a eficiência de varredura e a recuperação dos recursos12,13. o scCO2 fornece gás como difusividade e líquido como a densidade14 e é adequado para aplicações subsuperficial, como recuperação de óleo e captura de carbono, utilização e armazenamento (CCUS)13. A presença dos constituintes de espuma na subsuperfície ajuda a reduzir o risco de vazamento no armazenamento a longo prazo de CO215. Além disso, os efeitos de choque térmicos de compressão acoplado dos sistemas de espuma scCO2 podem servir como sistemas eficazes de fraturamento11. As propriedades dos sistemas de espuma de CO2 para aplicações subsuperficial têm sido estudadas extensivamente em diversas escalas, como a caracterização de sua estabilidade e viscosidade em sistemas de embalagem de areia e sua eficácia nos processos de deslocamento3,6,12,15,16,17. A dinâmica da espuma de nível de fratura e suas interações com os meios porosos são aspectos menos estudados que são diretamente relevantes para o uso de espuma em formações apertadas e fraturadas.
As plataformas microfluídicas permitem a visualização direta e quantificação dos processos de microescala relevantes. Essas plataformas fornecem controle em tempo real da hidrodinâmica e reações químicas para estudar fenômenos em escala de poros ao lado de considerações de recuperação1. A geração, a propagação, o transporte e a dinâmica podem ser visualizados em dispositivos microfluidos que emulam sistemas fraturados e vias condutoras de matriz de fraturas e microcracias relevantes para a recuperação do óleo de formações apertadas. A troca de fluidos entre fratura e matriz é expressa diretamente de acordo com a geometria18, destacando assim a importância de representações simplistas e realistas. Várias plataformas microfluídicas relevantes foram desenvolvidas ao longo dos anos para estudar diversos processos. Por exemplo, Tigglaar e colegas discutem a fabricação e testes de alta pressão de dispositivos microreatores de vidro através da conexão in-plane de fibras para testar o fluxo através de capilares de vidro conectados aos microreatores19. Eles apresentam seus achados relacionados à inspeção de títulos, testes de pressão e monitoramento de reação in-situ por 1Espectroscopia H NMR. Como tal, sua plataforma pode não ser ideal para taxas de injeção relativamente grandes, pré-geração de sistemas de fluidos multifásico para visualização in situ de fluidos complexos em mídia permeável. Marre e colegas discutem o uso de um microrreator de vidro para investigar química de alta pressão e processos de fluidos supercríticos20. Eles incluem resultados como uma simulação de elemento finito de distribuição de estresse para explorar o comportamento mecânico de dispositivos modulares sob a carga. Eles usam conexões modulares não permanentes para fabricação microreatorial intercambiável, e os dispositivos microfluidos de silício/Pyrex não são transparentes; estes dispositivos são adequados para estudos cinemáticos, síntese e produção em engenharia de reação química onde a visualização não é uma preocupação primária. A falta de transparência torna essa plataforma inadequada para visualização direta e in situ de fluidos complexos em meios substitutos. Paydar e colegas de trabalho apresentam uma nova maneira de protótipo de microfluidos modulares usando impressão 3D21. Esta abordagem não parece adequada para aplicações de alta pressão, uma vez que usa um polímero fotocurável e os dispositivos são capazes de suportar apenas até 0,4 MPa. A maioria dos estudos experimentais microfluidos relacionados ao transporte em sistemas fraturados relatados na literatura se concentram na temperatura ambiente e condições relativamente baixas de pressão1. Houve vários estudos com foco na observação direta de sistemas microfluidos que imitam condições subsuperficial. Por exemplo, Jimenez-Martinez e colegas de trabalho introduzem dois estudos sobre mecanismos críticos de fluxo e transporte em escala de poros em uma complexa rede de fraturas e matriz22,23. Os autores estudam sistemas trifásicos utilizando microfluidos em condições de reservatório (8,3 MPa e 45 °C) para eficiência de produção; eles avaliam scCO2 uso para re-estimulação onde a salmoura restante de uma fratura anterior é imiscível com CO2 e o hidrocarboneto residual23. Dispositivos microfluidos de silício molhados a óleo têm relevância para a mistura de óleo-salmoura-scCO2 em aplicações EOR (Enhanced Oil Recovery, recuperação aprimorada de óleo); no entanto, este trabalho não aborda diretamente a dinâmica em escala de poros em fraturas. Outro exemplo é o trabalho de Rognmo et al. que estudam uma abordagem upscaling para alta pressão, in situ CO2 geração de espuma24. A maioria dos relatórios na literatura que alavancam a microfabriação estão preocupados com CO2-EOR e muitas vezes não incluem detalhes importantes de fabricação. Para o melhor do conhecimento dos autores, falta atualmente um protocolo sistemático para fabricação de dispositivos capazes de alta pressão para formações fraturadas.
Este trabalho apresenta uma plataforma microfluitária que permite o estudo de estruturas de espuma scCO2, formas de bolhas, tamanhos e distribuição, estabilidade lamella na presença de óleo para EOR e aplicações hidráulicas de fraturamento e remediação de aquíferos. O design e a fabricação de dispositivos microfluidos utilizando litografia óptica e Gravura Seletiva induzida por laser29 (SLE) são discutidos. Além disso, este trabalho descreve padrões de fratura que visam simular o transporte de fluidos em formações apertadas fraturadas. As vias simuladas podem variar de padrões simplificados a microcracks complexos com base em dados de tomografia ou outros métodos que fornecem informações sobre geometrias de fratura realistas. O protocolo descreve instruções passo a passo de fabricação para dispositivos microfluidos de vidro usando fotolitografia, gravura úmida e ligação térmica. Uma fonte de luz ultra-violeta (UV) desenvolvida internamente é usada para transferir os padrões geométricos desejados para uma fina camada de fotoresist, que é finalmente transferida para o substrato de vidro usando um processo de gravação molhada. Como parte da garantia de qualidade, os padrões gravados são caracterizados por meio de microscopia confocal. Como alternativa à fotolitografia/gravura molhada, uma técnica de SLE é empregada para criar um dispositivo microfluido e uma análise comparativa das plataformas é apresentada. A configuração para experimentos de fluxo compreende cilindros e bombas de gás, controladores de pressão e transdutores, misturadores e acumuladores de fluidos, dispositivos microfluidos, suportes de aço inoxidável capazes de alta pressão, juntamente com uma câmera de alta resolução e um sistema de iluminação. Finalmente, são apresentadas amostras representativas de observações de experimentos de fluxo.

<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

Limitações de pressão de muitas plataformas microfluídicas têm sido um desafio significativo em estudos experimentais microfluidos de mídia fraturada. Como resultado, essas plataformas não foram totalmente exploradas para observação direta do transporte de alta pressão em fraturas. Este trabalho introduz plataformas microfluídicas que permitem a observação direta do fluxo multifásico em dispositivos com mídia permeável substituta e sistemas fraturados. Tais plataformas fornecem um caminho para abordar questões importantes e oportunas, como aquelas relacionadas à captura, utilização e armazenamento de CO2. Este trabalho fornece uma descrição detalhada das técnicas de fabricação e uma configuração experimental que pode servir para analisar o comportamento da espuma supercrítica de CO2 (scCO2),sua estrutura e estabilidade. Tais estudos fornecem importantes insights sobre o aprimoramento dos processos de recuperação de óleo e o papel das fraturas hidráulicas na recuperação de recursos de reservatórios não convencionais. Este trabalho apresenta um estudo comparativo de dispositivos microfluidos desenvolvidos utilizando duas técnicas diferentes: fotolitografia/gravura úmida/ligação térmica versus Etching Selective induced a Laser. Ambas as técnicas resultam em dispositivos que são quimicamente e fisicamente resistentes e tolerantes a condições de alta pressão e temperatura que correspondem a sistemas subsuperfícies de interesse. Ambas as técnicas fornecem caminhos para microcanais gravados de alta precisão e dispositivos capazes de laboratório em chip. A fotolithografia/gravura úmida, no entanto, permite a fabricação de redes de canais complexas com geometrias complexas, o que seria uma tarefa desafiadora para técnicas de gravação a laser. Este trabalho resume um protocolo de fotolitografia passo a passo, gravura úmida e vidro e apresenta observações representativas do transporte de espuma com relevância para a recuperação do óleo de formações não convencionais de xisto e cilira. Finalmente, este trabalho descreve o uso de um sensor monocromático de alta resolução para observar o comportamento da espuma scCO2 onde a totalidade do meio permeável é observada simultaneamente, preservando a resolução necessária para resolver características tão pequenas quanto 10 μm.

Esta seção apresenta exemplos de observações físicas do fluxo de espuma scCO2 através de uma fratura principal conectada à matriz de micro-rachaduras. Um dispositivo microfluido de vidro feito via fotolithografia ou SLE é colocado dentro de um suporte e no campo de visão de uma câmera com um sensor de 60 megapixels, monocromático, full frame. A Figura 11 ilustra o processo de fabricação de dispositivos microfluidos e sua colocação na configuração experimental. <st...

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

Este artigo descreve um protocolo juntamente com um estudo comparativo de duas técnicas de fabricação microfluida, a fotolitografia/gravura úmida/ligação térmica e Gravura Seletiva induzida por laser (SLE), que são adequadas para condições de alta pressão. Essas técnicas constituem plataformas de habilitação para observação direta do fluxo de fluidos em mídia permeável substituta e sistemas fraturados em condições de reservatório.

Técnicas de fabricação microfluidica para testes de alta pressão do transporte de espuma de CO2 supercrítica de microescala em reservatórios não convencionais fraturados

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

Este protocolo é um esforço colaborativo multidisciplinar entre a Universidade do Kansas e a Universidade de Wyoming. Precisávamos de testes de nossas nanopartículas patenteadas e complexas de polieletrólitos usando microfluidos de alta pressão. E começou um esforço colaborativo entre nosso grupo de pesquisa e o grupo de pesquisa do Dr. Aryana para aproveitar suas instalações de última geração.Gostaríamos de reconhecer a NSF por financiar parte deste projeto, e agradecer ao programa terciário ou de recuperação por fornecer suas instalações e apoio necessário para este projeto. Além disso, este trabalho foi, em parte, apoiado pelo CMCUF e pelo Centro de Pesquisa de Fronteira Energética financiado pelo DOE. Este protocolo e sua aplicação para substituir a mídia permeável complexa e suas condições de alta pressão, é o resultado de uma colaboração entre dois grupos de pesquisa um da Universidade de Wyoming e outro da Universidade do Kansas.Este protocolo detalha o procedimento de fabricação de uma plataforma microfluidica robusta na ausência de instalações de sala limpa. Esta plataforma permite visualização direta do fluxo em geometrias complexas sob condições de alta pressão. A técnica descrita pode ser usada para envelhecer redes de canais complexas em substratos de vidro que imitam uma estrutura de mídia subsuperficial e suportam condições de alta pressão experimentadas durante a utilização e armazenamento de CO2.Este método pode ser usado para fornecer informações sobre intersecções e transporte de fluidos complexos em mídia impermeável no contexto da CCUS. Ao realizar este protocolo, os pacientes e extrema cautela são necessários para minimizar o risco de lesões físicas e falhas no processo de fabricação. A demonstração visual deste método permite uma comunicação eficaz das etapas que são críticas em sua execução bem sucedida.Comece despejando uma quantidade adequada de solução de gravura cromada em um béquer e aquecendo-a a aproximadamente 40 graus Celsius. Em seguida, coloque a máscara diretamente na lateral do substrato borossilicato que é coberto com cromo e foto resista. Transfira o padrão geométrico para a camada de foto resista expondo a pilha do substrato e a máscara à luz UV.Remova a máscara de foto e a pilha de substratos do estágio UV e remova a máscara fotográfica e submerse o substrato e a solução do desenvolvedor por aproximadamente 40 segundos. Cascata enxágüe o substrato fluindo água deionizada em cima do substrato e sobre todas as suas superfícies pelo menos três vezes. Depois de permitir que o substrato seque, submerse-o no etchante cromado pré-aquecido por aproximadamente 40 segundos, transferindo assim o padrão da foto resistir para a camada cromada.Remova o substrato da solução, lave-o em cascata com água desionizada e deixe secar. Usando um pincel, aplique várias camadas de HMDS na face descoberta do substrato e deixe-o secar. Aplique uma camada de resistência fotográfica em cima do primer e coloque o substrato em um forno a 60 a 90 graus Celsius por 30 a 40 minutos.Depois, deixe o substrato padrão na solução etchant por um tempo predeterminado, com base nas profundidades desejadas do canal. Remova o substrato do etchante, usando um par resistente a solventes de pinças e lave-o em cascata com água desionizada. Exponha o substrato à solução NMP pré-aquecido a 65 graus Celsius por aproximadamente 30 minutos para remover a resistência da foto.Cascade enxágüe-o com acetona seguida de etanol e água desionizada. Coloque o substrato limpo em etchant cromado e aquecido a aproximadamente 40 graus Celsius por cerca de um minuto. Em seguida, caracterize a profundidade do canal usando escaneamento a laser, microscopia confocal.Marque as posições da entrada e dos orifícios de saída em um substrato borossilicato em branco alinhando a placa de cobertura contra o substrato gravado. Use um micro jato de areia abrasivo e 50 micro medidores de óxido de alumínio micro mídia de jateamento de areia para explodir através de buracos nos locais marcados. A cascata enxágüe tanto o substrato gravado quanto a placa de cobertura com água desionizada.Em seguida, leve uma solução de piranha de ácido sulfúrico de peróxido de hidrogênio de um a quatro para ferver e submergir o substrato e a placa de cobertura na solução por 10 minutos. Depois de enxaguar o substrato e cobrir a placa, submergir-os no etchante tampão por 30 a 40 segundos e enxágüe-os novamente. Em seguida, submergir o substrato e a placa de cobertura por 10 minutos em uma água de seis a um, peróxido de hidrogênio, solução de ácido clorídrico que é aquecida a aproximadamente 75 graus Celsius.Pressione o substrato e cubra a placa firmemente uns contra os outros enquanto submersos e, em seguida, remova-os da solução, lave-os em cascata e submerse-os em água desionizada. Certifique-se de que o substrato e a placa de cobertura estão firmemente ligados um ao outro, pressione-os uns contra os outros e remova-os cuidadosamente da água. Alinhe o substrato e cubra a placa cuidadosamente enquanto eles estão submersos em água DI e repita o procedimento até que não sejam observadas bolhas de ar entre as duas.Coloque a pilha de substratos entre duas placas de cerâmica de vidro de 1,5 centímetros de espessura lisas para a ligação. Coloque as placas de cerâmica de vidro entre duas placas metálicas feitas de liga x. Certifique-se de que as bolachas de vidro e o suporte metálico de cerâmica estão centrados.Aperte as porcas e coloque o suporte em uma câmara de vácuo por 60 minutos a aproximadamente 100 graus Celsius. Em seguida, retire o suporte da câmara e aperte cuidadosamente as porcas. Coloque o suporte dentro de um forno e execute um programa de aquecimento de acordo com as instruções do manuscrito.Remova o dispositivo microfluido ligado termicamente do forno e enxágue-o com água. Em seguida, banho sonicá-lo em ácido clorídrico por uma hora. Encha os tanques das bombas de dióxido de carbono e água com fluidos suficientes para o experimento e use uma seringa para encher o acumulador de salmoura e as linhas de fluxo com a solução surfactante.Coloque o dispositivo microfluido saturado em um suporte resistente à pressão e conecte as portas de entrada e saída às linhas apropriadas usando tubos de diâmetro interno de 0,01 polegadas. Aumente a temperatura do banho circulante, que controla a temperatura das linhas de salmoura e dióxido de carbono até a temperatura desejada. Aumente a pressão da bomba traseira e a pressão da bomba de salmoura simultaneamente em etapas graduais, mantendo o fluxo contínuo da saída do regulador de pressão traseira.Aumente a pressão para 7,38 mega pascal e pare as bombas. Aumente a pressão da linha de dióxido de carbono para uma pressão acima de 7,38 mega pascal, em seguida, abra a válvula de dióxido de carbono e permita que o dióxido de carbono super crítico misturado com a solução surfactante de alta pressão flua através de uma batedeira inline e gere espuma. Aguarde até que o fluxo seja totalmente desenvolvido dentro do dispositivo e os canais estejam saturados, monitorando a saída para o início da geração de espuma.Ligue a câmera para capturar imagens detalhadas do fluxo dentro dos canais. O transporte de espuma de dióxido de carbono e a estabilidade no dispositivo microfluido de litografia UV, durante os primeiros 20 minutos de geração e isolamento é mostrado aqui. A multi-fase se movia através das micro rachaduras e a espuma foi gerada através das microfraturas.A espuma foi gerada em um dispositivo microfluido de gravura induzida a laser seletivo, partindo de condição ambiente sem fluxo para espuma de dióxido de carbono super crítica totalmente desenvolvida a altas e baixas taxas de fluxo. A distribuição e estabilidade da espuma foram imagens em condições de reservatório durante os primeiros 20 minutos de geração e isolamento. A distribuição dos diâmetros das bolhas foi determinada utilizando-se a imagem J.Quantificação da microestrutura de espuma utilizando imagens brutas, imagens pós-processadas e seus equivalentes binarizados.Ao tentar este prático, é importante examinar cuidadosamente o padrão na camada cromada sob uma luz amarela para garantir que o padrão desejado seja transferido corretamente. As variações desses métodos incluem injeção de óleo de alta pressão, soluções de polímeros e salinidades de baixa salinidade para desenvolver uma compreensão da física do fluxo de fluidos complexos através da visualização direta.

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

Fabricação de VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Ar Células para Electrochemical Teste

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

Engenharia

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

Síntese e microdiffraction a pressões e temperaturas extremas

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

Fabricação e Teste de microfluídicos optomechanical osciladores

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

Técnicas de Medição térmicos em analíticos microfluídicos

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

Dispositivo de adsorção Baseado em um Langatate Microbalança de Cristal de alta temperatura de adsorção de gás de alta pressão em 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

Bonding solvente para Fabricação de PMMA e COP microfluídicos

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

Localização de Defeitos Subsuperficiais por Aquecimento Estruturado usando a Termografia Fototérmica Projetada a Laser

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

Fabricação de Microsferas de Polímeros para Resonadores Ópticos e Aplicações Laser

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

Fabricação de feixe de íon focalizado de estado sólido baseados em LiPON de lítio-íon Nanobatteries para In Situ testes

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 Hidrogênio de alta pressão tribológicas de ensaios de materiais de polímero comum usados na infra-estrutura de entrega de hidrogênio

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