專利名稱：一種仿巖心結構的玻璃介質模型的制作方法
技術領域：
本發明屬于泡沫性能研究芯片分析技術領域，主要涉及仿巖心結構的可用于三次采油中泡沫驅油和滲流機理研究的玻璃介質模型。
背景技術：
目前我國對石油能源的需求日益增長，石油勘探的難度不斷增加，研究如何進一步提高原油采出率已成為一個擺在科研工作者面前亟待解決的問題。提高采收率技術、泡沫驅油和滲流機理研究的物理模型主要有以下四種:(I)天然巖心和人造巖心的物理模型:是目前物理模擬驅替普遍采用的一種。該模型較好的保持了真實地層巖石的孔隙結構，但該模型驅替過程不可視，不能快速直觀地探測相關機理；(2)夾砂透明模型:多層沙模型孔道紊亂、透光性不好，不便于觀察；單層沙模型雖然具有一定的可視性，但可視化程度不高，而且沙粒大小不均一，驅替液面流現象嚴重；(3)巖心薄片模型:具有可視性，但由于巖心薄片的內部孔道紊亂，透光性不好，不便于觀察實驗現象；(4)微觀仿真透明模型:采用微刻蝕技術，在玻璃上刻蝕出各種仿巖心結構的孔隙網絡，最大限度地模擬巖心孔隙結構，此種模型具有很強的可視性，可以對實驗現象進行直觀觀察。但是常見的微觀仿真透明模型在研究泡沫封堵及驅替能力試驗中，只有在較高注入壓力下，模型內才能以泡沫形式存在。而普通玻璃難以承受太高壓力，需要使用特種厚玻璃，因此加工難度大，制作成本高。本發明在模型中引入由微氣泡生成模塊、微氣泡分裂模塊，可以在較低壓力下在模型內部原位生成泡沫，不僅可以滿足實驗要求，且大大降低了模型的制作成本。

發明內容
本發明的目的是提供一種仿巖心結構的玻璃介質模型，該玻璃介質模型不僅可以在低壓條件下在所述玻璃介質模型的微氣泡生成模塊、微氣泡分裂模塊中切割、分裂產生微觀泡沫及微小乳狀液，而且可利用該玻璃介質模型研究泡沫或乳狀液在孔隙中的形成、穩定、滲流以及微觀驅油機理。本發明是在玻璃介質上刻蝕出具有不同功能的微觀孔隙模塊，包括微氣泡生成模塊、微氣泡分裂模塊和仿巖心結構的微觀孔道。通過引入微流控芯片技術中微流體控制方法，可在較低壓力下在模型中產生微觀泡沫。另外，利用紫外光固化粘結劑進行玻璃模型的低溫粘接，不需要精密控溫的高溫粘接設備，使模型的制作成本大大降低。本發明的仿巖心結構的玻璃介質模型包括第一進液池、第二進液池、玻璃基片、玻璃蓋片、排液孔、排液池、排液池水道、仿巖心結構的微觀孔道、第一進液孔、第二進液孔、微氣泡生成模塊和微氣泡分裂模塊；所述的玻璃介質模型由所述玻璃蓋片與所述玻璃基片封接而成。在所述玻璃基片的一端分別刻蝕有第一進液池和第二進液池，在所述玻璃基片的另一端分別刻蝕有排液池和排液池水道，且排液池水道與所述排液池相連通；在所述第一進液池和第二進液池與所述排液池之間的所述玻璃基片上刻蝕有仿巖心結構的微觀孔道，在所述第一進液池和第二進液池與所述仿巖心結構的微觀孔道之間刻蝕有所述微氣泡生成模塊，在所述微氣泡生成模塊與所述仿巖心結構的微觀孔道之間的所述玻璃基片上刻蝕有微氣泡分裂模塊；所述玻璃蓋片封接在所述玻璃基片上；所述玻璃蓋片的一端開有第一進液孔和第二進液孔，且第一進液孔與所述第一進液池相連通，第二進液孔與所述第二進液池相連通；所述玻璃蓋片的另一端開有所述排液孔，且所述排液孔與所述排液池相連通；所述第一進液池和所述第二進液池分別與所述微氣泡生成模塊相連通，所述微氣泡生成模塊與所述微氣泡分裂模塊相連通；所述微氣泡分裂模塊與所述仿巖心結構的微觀孔道相連通；所述排液池水道位于所述仿巖心結構的微觀孔道與所述排液池之間，并與二者相連通。所述封接可通過紫外光固化粘結劑進行粘結，如用紫外光固化粘結劑N0A61進行封接。所述紫外膠N0A61是一種透明、無色、在紫外光照射下即可固化的液態光聚物，具有封接速度快、老化后耐溶劑，具有極好的透光性、低收縮和輕微的彈性等優點。所述仿巖心結構的微觀孔道是寬細不均的孔道(如圖3所示)，其中孔道的寬為10 150微米，深為5 10微米。所述微氣泡生成模塊為“T”形管結構，組成“T”形管結構的縱向孔道的深度為5 10微米，寬為10 20微米；組成“T”形管結構的兩條橫向孔道的孔徑都是5 8毫米長的直線孔道；所述兩條橫向孔道分別與所述第一進液池和所述第二進液池相連通，且與第二進液池相連通的橫向孔道以垂直方式與所述微氣泡分裂模塊相連通。所述微氣泡分裂模塊“U”形孔道結構，所述“U”形孔道的底部是寬度為10 20微米的細直線孔道，所述細直線孔道長的1/7處與所述微氣泡生成模塊的橫向孔道以垂直方式相連通，所述細直線孔道的兩端分別由等邊三角形孔道過渡與粗孔道相連通，所述粗孔道的寬度為60 100微米；所述細直線孔道和所述粗孔道的深度均為5 10微米；所述微氣泡分裂模塊由粗孔道與所述仿巖心結構的微觀孔道相連通。所述微氣泡分裂模塊的寬為0.4 0.6暈米，長為1.5 2暈米。所述排液孔、所述第一進液孔及所述第二進液孔可使用超聲波打孔技術，在玻璃蓋片上分別打出孔徑為1.8 2毫米，孔深為2.3毫米的孔。所述第一進液池和第二進液池的直徑都為4 5毫米，深度都為5 10微米。所述排液池為圓形液池，所述圓形池的直徑為4 5毫米,深度為5 10微米。所述排液池水道可是一矩形排液道,所述排液池水道的長為4 5毫米，寬為
0.8 1.2毫米，深度為5 10微米。所述刻蝕可使用刻蝕液進行刻蝕玻璃基片，所述刻蝕液的體積配比為:HF: HNO3: H2O = 1: 2: 7。本發明的仿巖心結構的玻璃介質模型可通過以下方法制備得到:用L-EDIT繪圖軟件在涂覆有光刻膠及帶有鉻層的玻璃基片上繪制模型結構所需圖形，包括:第一進液池、第二進液池、玻璃基片、玻璃蓋片、排液孔、排液池、排液池水道、仿巖心結構的微觀孔道、第一進液孔、第二進液孔、微氣泡生成模塊和微氣泡分裂模塊；(I)對涂覆有光刻膠及帶有鉻層并繪制好模型結構所需圖形的玻璃基片(可使用湖南韶光鉻版場生產的大小可為4英寸的涂覆有光刻膠及帶有鉻層的玻璃基片)進行掩膜曝光，顯影除去曝光處的光刻膠后得到圖形處只有鉻層的玻璃基片，利用鉻腐蝕液除去顯影后所裸漏的鉻層，此時得到帶有模型結構所需圖形的玻璃基片；(2)使用玻璃刻蝕液對步驟(I)得到的帶有模型結構所需圖形的玻璃基片刻蝕，此時得到刻蝕完成后的玻璃基片；(3)利用丙酮溶解除去步驟(2)得到的刻蝕完成后的玻璃基片上所有的光刻膠，及利用鉻腐蝕液去除玻璃基片上所有的鉻層；(4)以拋光玻璃作為蓋片材料(可使用湖南韶光鉻版場的生產的大小可為4寸的拋光玻璃)；在玻璃蓋片正對所述第一進液池和所述第二進液池的圓心處超聲波打孔，分別得到所述第一進液孔和所述第二進液孔，并用超聲波切割的方式對玻璃蓋片進行切割，使玻璃蓋片和玻璃基片大小相等；(5)清洗步驟(3)得到的玻璃基片及步驟⑷得到的玻璃蓋片，利用紫外光固化粘結劑粘接所述玻璃蓋片和所述玻璃基片，紫外燈照射，使紫外光固化粘結劑固化，老化一個星期左右完成所述玻璃介質模型的制備。進一步，在仿巖心結構的玻璃介質模型的制作過程中，在步驟(2)要考慮在使用玻璃刻蝕液刻蝕基片過程中的橫向展寬，掩模圖形比成型后的模型寬度一定程度縮小。進一步，在仿巖心結構的玻璃介質模型的制作過程中，在步驟(2)中刻蝕液在刻蝕過程中，優選25°C恒溫。進一步，在仿巖心結構的玻璃介質模型的制作過程中，在步驟(I)的曝光圖形的過程中需要在超凈室內完成，除打玻璃蓋片的打孔過程，其余各步均在普通實驗室內進行。本發明在仿巖心結構的玻璃介質模型中引入微氣泡生成模塊、微氣泡分裂模塊，可以較低壓力下在模型內部原位生成泡沫，不僅可以滿足實驗要求，且使用紫外光固化粘結劑粘接模型，大大降低了模型的制作成本。本發明具有的效果:(I)本發明在制作模型孔道圖形時利用繪圖軟件L-EDIT繪制圖形，除使模型具有仿巖心結構之外，又可在模型上添加微氣泡生成模塊、微氣泡分裂模塊。(2)本發明的模型基片采用工藝較為成熟的勻膠鉻版，保證了刻蝕孔道的形狀的精確程度。同時保證了玻璃基片的厚度及平整度，降低粘接難度。(3)本發明的模型采用紫外光固化粘結劑進行粘接，使模型具有良好的耐溶劑性，透光性，不改變孔道潤濕性。低溫非超凈環境下的粘接，降低了對粘接條件的要求、粘接成本。(4)原油中含有的雜質，極易堵塞精細孔道，高溫粘接方法為永久粘接，不但容易破壞精細孔道，而且不方便清理內部孔道的堵塞殘余，本發明采用紫外光固化粘結劑進行粘接的方法，在實驗中如發生堵孔現象，可以在加熱至300°C使膠層老化，打開封接清理堵塞，然后再次粘接，實現模型的重復利用，降低了試驗成本。(5)本發明采用低溫粘接的方法有效地保護了孔道的完整性，現行的高溫粘接的玻璃材質模型的孔道一般大于40微米,本發明的模型的孔道精細結構處,孔徑小于20微米，可有效模擬地層結構。(6)本發明采用玻璃介質，有效的克服了高分子材質模型的耐壓強度較低及不耐溶劑等缺點，同時玻璃介質的采用可以使模型在較大的溫度范圍內使用。(7)本發明制成的仿巖心結構的玻璃介質模型可高度真實地表達出真實地層的孔隙結構特征，具有可視性，能夠觀測到多孔介質孔道內多相流體的分布和流動狀況。(8)本發明在仿巖心結構的微觀孔道的入口處刻蝕有微氣泡生成模塊與微氣泡分裂模塊，在低壓條件下可有效的控制氣泡尺寸，實現泡沫尺寸的均一化，同時降低了對進樣系統的要求及實驗成本。


圖1(a)本發明的仿巖心結構的玻璃介質模型的剖面結構示意圖。圖1(b)玻璃基片的平面俯視結構示意圖。圖2玻璃蓋片的 平面俯視結構示意圖。圖3仿巖心結構的微觀孔道俯視平面結構示意圖。圖4本發明的仿巖心結構的玻璃介質模型實驗泡沫產生效果圖。圖5本發明的仿巖心結構的玻璃介質模型實驗仿巖心結構的微觀孔道內部泡沫效果圖。附圖標記1-1.第一進液池1-2.第二進液池1-3.微氣泡生成模塊 1-4.微氣泡分裂模塊2.玻璃基片3.玻璃蓋片4.排液孔5.紫外光固化粘結劑膠層6-1.排液池6-2.排液池水道7.仿巖心結構的微觀孔道8-1.第一進液孔8-2.第二進液孔
具體實施例方式實施例1請參見圖1 (a)、圖1 (b)及圖2，由玻璃蓋片與玻璃基片通過紫外光固化粘結劑NOA61封接而成的一仿巖心結構的玻璃介質模型為一長為5厘米，寬為3.8厘米的矩形(紫外光固化粘結劑膠層5的厚度為0.5微米)，包括第一進液池1-1、第二進液池1-2、厚度為2.3毫米，長為5厘米，寬為3.8厘米的玻璃基片2、厚度為2.3毫米，長為5厘米，寬為3.8厘米的玻璃蓋片3、排液孔4、排液池6-1、排液池水道6-2、仿巖心結構的微觀孔道7、第一進液孔8-1、第二進液孔8-2、微氣泡生成模塊1-3和微氣泡分裂模塊1-4 ；在所述玻璃基片2的一端分別刻蝕有第一進液池1-1和第二進液池1-2，在所述玻璃基片2的另一端分別刻蝕有排液池6-1和排液池水道6-2，且排液池水道6-2與所述排液池6-1相連通；在所述第一進液池1-1和第二進液池1-2與所述排液池6-1之間的所述玻璃基片2上刻蝕有仿巖心結構的微觀孔道7，在所述第一進液池1-1和第二進液池1-2與所述仿巖心結構的微觀孔道7之間刻蝕有所述微氣泡生成模塊1-3，在所述微氣泡生成模塊1-3與所述仿巖心結構的微觀孔道7之間的所述玻璃基片2上刻蝕有微氣泡分裂模塊1-4 ；所述玻璃蓋片3通過紫外光固化粘結劑NOA 61封接在所述玻璃基片2上；所述玻璃蓋片3的一端開有第一進液孔8-1和第二進液孔8-2，且第一進液孔8-1與所述第一進液池1-1相連通，第二進液孔8-2與所述第二進液池1-2相連通；所述玻璃蓋片3的另一端開有所述排液孔4，且所述排液孔4與所述排液池6-1相連通；所述第一進液池1-1和所述第二進液池1-2分別與所述微氣泡生成模塊1-3相連通，所述微氣泡生成模塊1-3與所述微氣泡分裂模塊1-4相連通；所述微氣泡分裂模塊1-4與所述仿巖心結構的微觀孔道7相連通；所述排液池水道6-2位于所述仿巖心結構的微觀孔道7與所述排液池6-1之間，并與二者相連通。請參見圖3，所述仿巖心結構的微觀孔道7是寬細不均的孔道，其中孔道最細處為10微米，孔道最寬處為100微米，孔道的平均深度為5微米，仿巖心孔道結構的微觀孔道7所組成的網狀結構為正方形，邊長為2.5厘米。所述微氣泡生成模塊1-3為“T”形管結構，組成“T”形管結構的縱向孔道的深度為5微米，寬為10微米；組成“T”形管結構的兩條橫向孔道的孔徑都是5毫米長的直線孔道；所述兩條橫向孔道分別與所述第一進液池1-1和所述第二進液池1-2相連通，且與第二進液池1-2相連通的橫向孔道以垂直方式與所述微氣泡分裂模塊相連通。所述微氣泡分裂模塊1-4為“U”形孔道結構，所述“U”形孔道的底部是寬度為10微米的細直線孔道，所述細直線孔道長的1/7處與所述微氣泡生成模塊的橫向孔道以垂直方式相連通，所述細直線孔道的兩端分別由等邊三角形孔道過渡與粗孔道相連通，所述粗孔道的寬度為60微米；所述細直線孔道和所述粗孔道的深度均為5微米；所述微氣泡分裂模塊1-4由粗孔道與所述仿巖心結構的微觀孔道7相連通；所述微氣泡分裂模塊1-4的寬為0.4暈米,長為1.5暈米。所述排液孔4、所述第一進液孔8-1及所述第二進液孔8-2可使用超聲波打孔技術，在玻璃蓋片上分別打出孔徑為1.8毫米，孔深為2.3毫米的孔。所述第一進液池1-1和第二進液池1-2的直徑為4毫米，深度為5微米。所述排液池為圓形液池，所述圓形池的直徑為4毫米，深度為5微米。所述排液池水道為一矩形排液道，所述排液池水道的長為4毫米,寬為0.8毫米,深度為5微米。上述仿巖心結構的玻璃介質模型可通過以下方法制備得到:(I)在湖南韶光鉻版場生產的大小為4英寸的涂覆有光刻膠及帶有鉻層的玻璃基片上繪制好模型結構所需圖形(包括:第一進液池1-1、第二進液池1-2、玻璃基片2、玻璃蓋片3、排液孔4、排液池6-1、排液池水道6-2、仿巖心結構的微觀孔道7、第一進液孔8-1、第二進液孔8-2、微氣泡生成模塊1-3和微氣泡分裂模塊1-4)后進行掩膜曝光、顯影，除去曝光處的光刻膠后得到圖形處只有鉻層的玻璃基片，利用鉻腐蝕液除去顯影后所裸漏的鉻層，此時得到帶有模型結構所需圖形的玻璃基片；繪制模型結構所需圖形時，所述微氣泡分裂模塊的寬為0.4毫米，長為1.5毫米。所述第一進液池1-1和第二進液池1-2的直徑為4毫米。所述排液池為圓形液池，所述圓形池的直徑為4毫米。所述排液池水道6-2為一矩形排液道，所述排液池水道6-2的長為4毫米,寬為0.8毫米；(2)使用玻璃刻蝕液對步驟(I)得到的帶有刻蝕圖形的玻璃基片刻蝕，此時得到刻蝕完成后的玻璃基片(刻蝕液體積比:HF: HNO3: H2O = 1: 2: 7);刻蝕時間為5分鐘，刻蝕玻璃的過程的溫度為25°C恒溫；(3)利用丙酮溶解除去步驟(I)得到的圖形處只有鉻層的玻璃基片上所有的光刻膠，及利用鉻腐蝕液去除玻璃基片上所有的鉻層；(4)使用湖南韶光鉻版場的生產的大小為4寸的拋光玻璃作為玻璃蓋片材料；在玻璃蓋片正對所述第一進液池和所述第二進液池的圓心處超聲波打孔，分別得到所述第一進液孔和所述第二進液孔，并用超聲波切割的方式對玻璃蓋片進行切割，使玻璃蓋片和玻璃基片大小相等；其中所述排液孔4、所述第一進液孔8-1及所述第二進液孔8-2可使用超聲波打孔技術，在玻璃蓋片上分別打出孔徑為1.8毫米，孔深為2.3毫米的孔；(5)清洗步驟(3)得到的玻璃基片及步驟⑷得到的玻璃蓋片，利用紫外光固化粘結劑NOA 61粘接所述玻璃蓋片和所述玻璃基片，紫外燈照射，使紫外光固化粘結劑固化，老化一個星期左右完成所述玻璃介質模型的制備。研究時，將氣體從第二進液孔8-2注入仿巖心結構的玻璃介質模型中，將一定濃度的表面活性劑溶液從第一進液孔注入仿巖心結構的玻璃介質模型中，氣液兩相在微氣泡生成模塊1-3及微氣泡分裂模塊1-4中發生切割分裂產生微觀泡沫,然后注入到仿巖心結構的微觀孔道7內，在此過程中，能夠觀測到仿巖心結構的微觀孔道7內多相流體的分布和流動狀況，也可以在仿巖心結構的微觀孔道7飽和原油的情況下進行泡沫驅油實驗，將仿巖心結構的微觀孔道7內的油驅替出來，經排液水道流出，在此過程中模型與計算機連接進行驅油后的油水分布統計和定量分析，可用于泡沫驅油效果評價以及驅油機理研究。實施例2請參見圖1 (a)、圖1 (b)及圖2，本實施例提供一種仿巖心結構的玻璃介質模型，它是包括玻璃蓋片3，玻璃基片2，微氣泡生成模塊1-3，微氣泡分裂模塊1-4，第一進液孔8-1，第二進液孔8-2，排液孔4，第一進液池1-1，第二進液池1-2，排液池6-1，排液池水道6_2，紫外光固化粘結劑膠層5及仿巖心結構的微觀孔道7的可視化玻璃介質模型；其中，所述玻璃蓋片與玻璃基片封接，所述第一進液池1-1，第二進液池1-2，排液池6-1，微氣泡生成模塊1-3，微氣泡分裂模塊1-4，仿巖心結構的微觀孔道7均刻蝕于玻璃基片上；所述第一進液孔8-1和第二進液孔8-2與所述排液孔4分別位于玻璃蓋片的頭部與尾部；所述第一進液孔8-1，第二進液孔8-2位于模型前端與所述第一進液池1-1，第二進液池1-2分別相連。所述第一進液池1-1和所述第二進液池1-2分別與所述微氣泡生成模塊1-3相連通，所述微氣泡生成模塊1-3的尾部與所述微氣泡分裂模塊1-4相連通；所述微氣泡分裂模塊1-4位于微氣泡生成模塊1-3與仿巖心結構的微觀孔道7之間；所述排液池水道6-2與仿巖心結構的微觀孔道7的尾部相連，所述排液池6-1與排液孔4相連。所述微氣泡分裂模塊1-4與所述仿巖心結構的微觀孔道7相連通；所述排液池水道6-2位于所述仿巖心結構的微觀孔道7與所述排液池6-1之間，并與二者相連通。請參見圖3，所述仿巖心結構的微觀孔道7是寬細不均的孔道，其中孔道最細處為20微米，孔道最寬處為150微米，孔道的平均深度為10微米，仿巖心孔道結構的微觀孔道7所組成的網狀結構為正方形，邊長為2.5厘米。所述微氣泡生成模塊1-3為“T”形管結構，組成“T”形管結構的縱向孔道的深度為10微米，寬為20微米；組成“T”形管結構的兩條橫向孔道的孔徑都是7毫米長的直線孔道；所述兩條橫向孔道分別與所述第一進液池1-1和所述第二進液池1-2相連通，且與第二進液池1-2相連通的橫向孔道以垂直方式與所述微氣泡分裂模塊相連通。所述微氣泡分裂模塊1-4為“U”形孔道結構，所述“U”形孔道的底部是寬度為20微米的細直線孔道，所述細直線孔道長的1/7處與所述微氣泡生成模塊的橫向孔道以垂直方式相連通，所述細直線孔道的兩端分別由等邊三角形孔道過渡與粗孔道相連通，所述粗孔道的寬度為100微米；所述細直線孔道和所述粗孔道的深度均為10微米；所述微氣泡分裂模塊1-4由粗孔道與所述仿巖心結構的微觀孔道7相連通；所述微氣泡分裂模塊的寬為
0.6暈米,長為2暈米。所述排液孔4、所述第一進液孔8-1及所述第二進液孔8-2使用超聲波打孔技術，在玻璃蓋片上分別打出孔徑為2毫米，孔深為2.3毫米的孔。所述第一進液池1-1和第二進液池1-2的直徑為5毫米，深度為10微米。所述排液池為圓形液池，所述圓形池的直徑為5毫米，深度為10微米。所述排液池水道6-2為一矩形排液道，所述排液池水道6-2的長為5毫米,寬為1.2毫米,深度為10微米。采用如下步驟制備此模型:(I)在湖南韶光鉻版場生產的大小為4英寸的涂覆有光刻膠及帶有鉻層的玻璃基片上繪制好模型結構所需圖形(包括:第一進液池1-1、第二進液池1-2、玻璃基片2、玻璃蓋片3、排液孔4、排液池6-1、排液池水道6-2、仿巖心結構的微觀孔道7、第一進液孔8-1、第二進液孔8-2、微氣泡生成模塊1-3和微氣泡分裂模塊1-4)后進行掩膜曝光、顯影，除去曝光處的光刻膠后得到圖形處只有鉻層的玻璃基片，利用鉻腐蝕液除去顯影后所裸漏的鉻層，此時得到帶有模型結構所需圖形的玻璃基片；繪制模型結構所需圖形時，所述微氣泡分裂模塊的寬為0.6毫米，長為2毫米。所述第一進液池1-1和第二進液池1-2的直徑為5毫米。所述排液池為圓形液池，所述圓形池的直徑為5毫米。所述排液池水道6-2為一矩形排液道，所述排液池水道6-2的長為5毫米,寬為1.2毫米；(2)使用玻璃刻蝕液對步驟(I)得到的帶有刻蝕圖形的玻璃基片刻蝕，此時得到刻蝕完成后的玻璃基片；(刻蝕液體積比:HF: HNO3: H2O = I: 2: 7);刻蝕時間為10分鐘，刻蝕玻璃的過程的溫度為25°C恒溫；(3)利用丙酮溶解除去步驟(I)得到的圖形處只有鉻層的玻璃基片上所有的光刻膠，及利用鉻腐蝕液去除玻璃基片上所有的鉻層；(4)使用湖南韶光鉻版場的生產的大小為4寸的拋光玻璃作為玻璃蓋片材料；在玻璃蓋片正對所述第一進液池和所述第二進液池的圓心處超聲波打孔，分別得到所述第一進液孔8-1和所述第二進液孔8-2，并用超聲波切割的方式對玻璃蓋片進行切割，使玻璃蓋片和玻璃基片大小相等；其中所述排液孔4、所述第一進液孔8-1及所述第二進液孔8-2可使用超聲波打孔技術，在玻璃蓋片上分別打出孔徑為2毫米，孔深為2.3毫米的孔；(5)清洗步驟(3)得到的玻璃基片及步驟⑷得到的玻璃蓋片，利用紫外光固化粘結劑NOA 61粘接所述玻璃蓋片和所述玻璃基片，紫外燈照射，使紫外光固化粘結劑固化，老化一個星期左右完成所述玻璃介質模型的制備。實施例3請參見圖1 (a)、圖1 (b)及圖2，本實施例提供一種仿巖心結構的玻璃介質模型，它是包括玻璃蓋片3，玻璃基片2，微氣泡生成模塊1-3，微氣泡分裂模塊1-4，第一進液孔8-1，第二進液孔8-2，排液孔4，第一進液池1-1，第二進液池1-2，排液池6-1，排液池水道6_2，紫外光固化粘結劑膠層5及仿巖心結構的微觀孔道7的可視化玻璃介質模型；其中，所述玻璃蓋片與玻璃基片封接，所述第一進液池1-1，第二進液池1-2，排液池6-1，微氣泡生成模塊1-3，微氣泡分裂模塊1-4，仿巖心結構的微觀孔道7均刻蝕于玻璃基片上；所述第一進液孔8-1和第二進液孔8-2與所述排液孔4分別位于玻璃蓋片的頭部與尾部；所述第一進液孔8-1，第二進液孔8-2位于模型前端與所述第一進液池1-1，第二進液池1-2分別相連。所述第一進液池1-1和所述第二進液池1-2分別與所述微氣泡生成模塊1-3相連通，所述微氣泡生成模塊1-3的尾部與所述微氣泡分裂模塊1-4相連通；所述微氣泡分裂模塊1-4位于微氣泡生成模塊1-3與仿巖心結構的微觀孔道7之間；所述排液池水道6-2與仿巖心結構的微觀孔道7的尾部相連，所述排液池6-1與排液孔4相連。所述微氣泡分裂模塊1-4與所述仿巖心結構的微觀孔道7相連通；所述排液池水道6-2位于所述仿巖心結構的微觀孔道7與所述排液池6-1之間，并與二者相連通。請參見圖3，所述仿巖心結構的微觀孔道7是寬細不均的孔道，其中孔道最細處為15微米，孔道最寬處為130微米，孔道的平均深度為7.5微米，仿巖心孔道結構的微觀孔道7所組成的網狀結構為正方形，邊長為2.5厘米。所述微氣泡生成模塊1-3為“T”形管結構，組成“T”形管結構的縱向孔道的深度為7.5微米，寬為15微米；組成“T”形管結構的兩條橫向孔道的孔徑都是7毫米長的直線孔道；所述兩條橫向孔道分別與所述第一進液池1-1和所述第二進液池1-2相連通，且與第二進液池1-2相連通的橫向孔道以垂直方式與所述微氣泡分裂模塊相連通。所述微氣泡分裂模塊1-4為“U”形孔道結構，所述“U”形孔道的底部是寬度為15微米的細直線孔道，所述細直線孔道長的1/7處與所述微氣泡生成模塊的橫向孔道以垂直方式相連通，所述細直線孔道的兩端分別由等邊三角形孔道過渡與粗孔道相連通，所述粗孔道的寬度為80微米；所述細直線孔道和所述粗孔道的深度均為7.5微米；所述微氣泡分裂模塊1-4由粗孔道與所述仿巖心結構的微觀孔道7相連通；所述微氣泡分裂模塊1-4的寬為0.5暈米,長為1.5暈米。所述排液孔4、所述第一進液孔8-1及所述第二進液孔8-2可使用超聲波打孔技術，在玻璃蓋片上分別打出孔徑為1.9毫米，孔深為2.3毫米的孔。所述第一進液池1-1和第二進液池1-2的直徑為4毫米，深度為7.5微米。所述排液池為圓形液池，所述圓形池的直徑為4毫米，深度為7.5微米。所述排液池水道6-2為一矩形排液道，所述排液池水道6-2的長為5毫米,寬為I毫米,深度為7.5微米。采用如下步驟制備此模型:(I)在湖南韶光鉻版場生產的大小為4英寸的涂覆有光刻膠及帶有鉻層的玻璃基片上繪制好模型結構所需圖形(包括:第一進液池1-1、第二進液池1-2、玻璃基片2、玻璃蓋片3、排液孔4、排液池6-1、排液池水道6-2、仿巖心結構的微觀孔道7、第一進液孔8-1、第二進液孔8-2、微氣泡生成模塊1-3和微氣泡分裂模塊1-4)后進行掩膜曝光、顯影，除去曝光處的光刻膠后得到圖形處只有鉻層的玻璃基片，利用鉻腐蝕液除去顯影后裸漏的鉻層，此時得到帶有模型結構所需圖形的玻璃基片；繪制模型結構所需圖形時，所述微氣泡分裂模塊的寬為0.5毫米，長為1.5毫米。所述第一進液池1-1和第二進液池1-2的直徑為4毫米。所述排液池為圓形液池，所述圓形池的直徑為4毫米。所述排液池水道6-2為一矩形排液道，所述排液池水道6-2的長為5毫米,寬為I毫米；(2)使用玻璃刻蝕液對步驟(I)得到的帶有刻蝕圖形的玻璃基片刻蝕，此時得到刻蝕完成后的玻璃基片；(刻蝕液體積比:HF: HNO3: H2O = I: 2: 7);刻蝕時間為7.5分鐘，刻蝕玻璃的過程的溫度為25°C恒溫；(3)利用丙酮溶解除去步驟(I)得到的圖形處只有鉻層的玻璃基片上所有的光刻膠，及利用鉻腐蝕液去除玻璃基片上所有的鉻層；(4)使用湖南韶光鉻版場的生產的大小為4寸的拋光玻璃作為玻璃蓋片材料；在玻璃蓋片正對所述第一進液池和所述第二進液池的圓心處超聲波打孔，分別得到所述第一進液孔和所述第二進液孔，并用超聲波切割的方式對玻璃蓋片進行切割，使玻璃蓋片和玻璃基片大小相等；其中所述排液孔4、所述第一進液孔8-1及所述第二進液孔8-2可使用超聲波打孔技術，在玻璃蓋片上分別打出孔徑為1.9毫米，孔深為2.3毫米的孔；(5)清洗步驟(3)得到的玻璃基片及步驟⑷得到的玻璃蓋片，利用紫外光固化粘結劑NOA 61粘接所述玻璃蓋片和所述玻璃基片，紫外燈照射，使紫外光固化粘結劑固化，老化一個星期左右完成所述玻璃介質模型的制備。實施例4 請參見圖4及圖5，本實施例提供一種由實施例2所制得的仿巖心結構的玻璃介質模型的實驗結果，將N2氣以lmL/h的速度由第一進液孔8-1注入模型，將質量濃度為4%。的十二烷基磺酸鈉溶液以0.lmL/h的速度由第二進液孔8-2注入模型，兩相在微氣泡生成模塊1-3處發生切割作用產生微氣泡，微氣泡在微氣泡分裂模塊1-4處發生分裂生成體積更小的均勻氣泡，注入7仿巖心模塊內部(如圖4),圖5為微氣泡在7仿巖心模塊內部的分布與存在狀態。 顯然，本發明的上述實施施僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
權利要求
1.一種仿巖心結構的玻璃介質模型,包括第一進液池、第二進液池、玻璃基片、玻璃蓋片、排液孔、排液池、排液池水道、仿巖心結構的微觀孔道、第一進液孔、第二進液孔、微氣泡生成模塊和微氣泡分裂模塊；其特征是: 在所述玻璃基片的一端分別刻蝕有第一進液池和第二進液池，在所述玻璃基片的另一端分別刻蝕有排液池和排液池水道，且排液池水道與所述排液池相連通；在所述第一進液池和第二進液池與所述排液池之間的所述玻璃基片上刻蝕有仿巖心結構的微觀孔道，在所述第一進液池和第二進液池與所述仿巖心結構的微觀孔道之間刻蝕有所述微氣泡生成模塊，在所述微氣泡生成模塊與所述仿巖心結構的微觀孔道之間的所述玻璃基片上刻蝕有微氣泡分裂模塊；所述玻璃蓋片封接在所述玻璃基片上；所述玻璃蓋片的一端開有第一進液孔和第二進液孔，且第一進液孔與所述第一進液池相連通，第二進液孔與所述第二進液池相連通；所述玻璃蓋片的另一端開有所述排液孔，且所述排液孔與所述排液池相連通； 所述第一進液池和所述第二進液池分別與所述微氣泡生成模塊相連通，所述微氣泡生成模塊與所述微氣泡分裂模塊相連通； 所述微氣泡分裂模塊與所述仿巖心結構的微觀孔道相連通；所述排液池水道位于所述仿巖心結構的微觀孔道與所述排液池之間，并與二者相連通。
2.根據權利要求1所述的仿巖心結構的玻璃介質模型，其特征是:所述仿巖心結構的微觀孔道是寬細不均的孔道，其中孔道的寬為10 150微米，深為5 10微米。
3.根據權利要求1所述的仿巖心結構的玻璃介質模型，其特征是:所述微氣泡生成模塊為“T”形管結構，組成“T”形管結構的縱向孔道的深度為5 10微米，寬為10 20微米；組成“T”形管結構的兩條橫向孔道的孔徑都是5 8毫米長的直線孔道；所述兩條橫向孔道分別與所述第一進液池和所述第二進液池相連通，且與第二進液池相連通的橫向孔道以垂直方式與所述微氣泡分裂模塊相連通。
4.根據權利要求1所述的仿巖心結構的玻璃介質模型，其特征是:所述微氣泡分裂模塊為“U”形孔道結構，所述“U”形孔道的底部是寬度為10 20微米的細直線孔道，所述細直線孔道長的1/7處與所述微氣泡生成模塊的橫向孔道以垂直方式相連通，所述細直線孔道的兩端分別由等邊三角形孔道過渡與粗孔道相連通，所述粗孔道的寬度為60 100微米；所述細直線孔道和所述粗孔道的深度均為5 10微米；所述微氣泡分裂模塊由粗孔道與所述仿巖心結構的微觀孔道相連通。
5.根據權利要求1所述的仿巖心結構的玻璃介質模型，其特征是:所述排液孔、所述第一進液孔及所述第二進液孔的孔徑都為1.8 2毫米，孔深都為2.3毫米。
6.根據權利要求1所述的仿巖心結構的玻璃介質模型，其特征是:所述第一進液池和第二進液池的直徑都為4 5毫米，深度都為5 10微米。
7.根據權利要求1所述的仿巖心結構的玻璃介質模型，其特征是:所述排液池為圓形液池，所述圓形池的直徑為4 5毫米，深度為5 10微米。
8.根據權利要求1所述的仿巖心結構的玻璃介質模型，其特征是:所述排液池水道是一矩形排液道，所述排液池水道的長為4 5毫米,寬為0.8 1.2毫米,深度為5 10微米。
全文摘要
本發明屬于泡沫性能研究芯片分析技術領域，主要涉及仿巖心結構的可用于三次采油中泡沫驅油和滲流機理研究的玻璃介質模型。包括第一進液池、第二進液池、玻璃基片、玻璃蓋片、排液孔、排液池、排液池水道、仿巖心結構的微觀孔道、第一進液孔、第二進液孔、微氣泡生成模塊和微氣泡分裂模塊。其中，仿巖心結構的微觀孔道刻蝕于玻璃基片上；第一進液孔和第二進液孔與排液孔分別位于玻璃蓋片的兩端；兩進液孔分別通過兩進液池與微氣泡生成模塊相連通；微氣泡生成模塊與微氣泡分裂模塊相連通；微氣泡分裂模塊與仿巖心結構的微觀孔道相連通；排液水道的兩端分別與仿巖心結構的微觀孔道的尾部和排液池相連通，排液池與排液孔相連通。
文檔編號G01N33/00GK103207257SQ20121000933
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者趙濉, 黃海耀, 靳志強, 宮清濤, 趙榮華 申請人:中國科學院理化技術研究所