定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用的微米級(jí)毛細(xì)管束模型及制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用 的微米級(jí)毛細(xì)管束模型及其制作方法，以及一種用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用的實(shí)驗(yàn) 設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中高滲油藏可采儲(chǔ)量的減少，低滲透油藏的開發(fā)越來(lái)越引起人們的重視，國(guó) 內(nèi)外已開發(fā)出多種化學(xué)驅(qū)油劑用于提高低滲透油藏的原油采收率，如表面活性劑、活性水、 納米液等。目前，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)評(píng)價(jià)化學(xué)驅(qū)油劑驅(qū)油性能的模型主要是巖芯物理模型，其獲得的 驅(qū)油效率相對(duì)較為準(zhǔn)確，但是，利用這種模型進(jìn)行驅(qū)油劑性能評(píng)價(jià)時(shí)主要存在兩個(gè)問(wèn)題： (1)評(píng)價(jià)的是化學(xué)驅(qū)油劑的綜合效果，不能定量的表征驅(qū)油劑的毛管阻力、粘附力、滲流速 度、剪切粘度和剝離原油速率等驅(qū)油性能指標(biāo)，難于從微觀機(jī)理上評(píng)價(jià)驅(qū)油性能；（2)由于 低滲儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)類型繁多、混雜，吼道半徑細(xì)小，導(dǎo)致巖芯模型在模擬低滲油藏環(huán)境時(shí)實(shí) 驗(yàn)周期特別長(zhǎng)，成本較高，且模型不可復(fù)制，難以重復(fù)使用。
[0003] 近年來(lái)，有人報(bào)道用毛細(xì)管來(lái)模擬地層孔隙進(jìn)行驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，但所涉及到的毛細(xì)管 內(nèi)徑都較大，一般為毫米級(jí)，只能模擬高滲儲(chǔ)層，且僅僅是單根毛細(xì)管，所得數(shù)據(jù)可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì) 作用的微米級(jí)毛細(xì)管束模型及其制作方法。該微米級(jí)毛細(xì)管束模型結(jié)合圖像采集系統(tǒng)可定 性分析驅(qū)油劑在多孔介質(zhì)中的毛細(xì)作用，并可直觀觀察驅(qū)油劑的流動(dòng)情況，為驅(qū)油劑，尤其 是納米驅(qū)油劑微觀驅(qū)油機(jī)理的研究提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
[0005] 本發(fā)明的目的還在于提供一種用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其 至少包括上述的用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用的微米級(jí)毛細(xì)管束模型。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用的微 米級(jí)毛細(xì)管束模型，其包括一基板，該基板上刻蝕有若干條等內(nèi)徑或不等內(nèi)徑的平行并聯(lián) 的毛細(xì)管，形成毛細(xì)管束，在所述毛細(xì)管束的兩端分別刻蝕有與所述毛細(xì)管束垂直的凹槽， 在與所述毛細(xì)管束相對(duì)的凹槽的兩側(cè)分別刻蝕有與所述凹槽垂直的一輸入毛細(xì)管以及一 輸出毛細(xì)管，所述輸入毛細(xì)管與所述輸出毛細(xì)管分別通過(guò)所述凹槽與所述毛細(xì)管束中的每 根毛細(xì)管連通。所述輸入毛細(xì)管與所述輸出毛細(xì)管用于連接本發(fā)明提供的微米級(jí)毛細(xì)管束 模型和與其配合使用的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0007] 在上述的微米級(jí)毛細(xì)管束模型中，優(yōu)選地，所述毛細(xì)管束中的毛細(xì)管的內(nèi)徑均為2 μL?~25μL?，所述輸入毛細(xì)管與所述輸出毛細(xì)管的內(nèi)徑均為100μπ?~500μπ?。
[0008] 在上述的微米級(jí)毛細(xì)管束模型中，優(yōu)選地，所述毛細(xì)管束中的每?jī)筛?xì)管之間 的距離為1mm~3mm。
[0009] 本發(fā)明還提供了上述用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用的微米級(jí)毛細(xì)管束模型 的制作方法，其包括以下步驟：
[0010] 步驟1:將微米級(jí)毛細(xì)管束的初始模型通過(guò)感光的形式形成在鉻板上，作為母版；
[0011] 步驟2:對(duì)基板的表面進(jìn)行預(yù)處理；
[0012] 步驟3:將母版與表面預(yù)處理后的基板疊放在一起，通過(guò)紫外光照射疊放在一起的 母版和基板，使母版上的微米級(jí)毛細(xì)管束初始模型的圖形刻在基板上；
[0013] 步驟4:將基板上未刻有微米級(jí)毛細(xì)管束初始模型的圖形的區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，然后浸 入腐蝕溶液中進(jìn)行腐蝕，得到基板模型；
[0014] 步驟5:對(duì)基板模型進(jìn)行去除石蠟、燒結(jié)等步驟，得到所述的微米級(jí)毛細(xì)管束模型。
[0015] 在上述的方法中，優(yōu)選地，步驟1中的微米級(jí)毛細(xì)管束的初始模型是通過(guò)以下方法 制作得到的：如圖1所示，在玻璃板16上刻蝕多條平行的第一凹槽，每?jī)蓷l平行的第一凹槽 之間的距離可以為1mm~3mm，在第一凹槽的兩端分別刻蝕與全部第一凹槽垂直的連通槽 19,共兩條連通槽19,在與第一凹槽相對(duì)的連通槽19的兩側(cè)分別刻蝕與連通槽垂直的第二 凹槽，共兩條第二凹槽，然后在所述第一凹槽及第二凹槽內(nèi)粘結(jié)相應(yīng)數(shù)量的毛細(xì)管，每個(gè)凹 槽粘結(jié)一根毛細(xì)管，其中，第一凹槽內(nèi)的多根毛細(xì)管形成毛細(xì)管束17,第二凹槽內(nèi)的毛細(xì)管 分別稱為前端毛細(xì)管15與末端毛細(xì)管18,所述前端毛細(xì)管15、末端毛細(xì)管18和毛細(xì)管束17 之間通過(guò)連通槽19相互連通。所述毛細(xì)管束17中的毛細(xì)管的內(nèi)徑為2μπι-25μπι;所述前端毛 細(xì)管15和所述末端毛細(xì)管18的內(nèi)徑均為100μπι~500μπι。其中，在玻璃板上刻蝕第一凹槽、第 二凹槽和連通槽19可以采用玻璃磨槽機(jī)，磨槽深度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，一般可以 為1mm;毛細(xì)管束17中的毛細(xì)管以及前端毛細(xì)管15和末端毛細(xì)管18均可以商購(gòu)獲得，將它們 分別粘結(jié)在第一凹槽和第二凹槽可以采用膠水。
[0016] 在上述的方法中，優(yōu)選地，步驟1是采用照相技術(shù)將微米級(jí)毛細(xì)管束的初始模型形 成在鉻板上，可以具體包括:將微米級(jí)毛細(xì)管束的初始模型調(diào)至相機(jī)觀察室中的圓圈中間 并調(diào)整圖像至清晰;將鉻板含鉻一面朝向相機(jī)前端，放入鉻板并調(diào)整圖像至清晰，打開照相 制版機(jī)的電源開關(guān)，然后打開UV(紫外光)開關(guān)，預(yù)熱后打開相機(jī)快門，開始曝光，曝光幾分 鐘后;取出鉻板，顯影并清洗后，得到所述母版。更優(yōu)選地，所述顯影并清洗是依次在一次顯 影液中晃動(dòng)，清洗，再在二次顯影液中晃動(dòng)。其中，一次顯影液可以為質(zhì)量濃度0.5 %~ 0.6%的NaOH溶液(可以采用去離子水配制）；二次顯影液可以為水(可以為去離子水）、98% 醋酸和硝酸鈰銨以200mL: 7-9mL: 40g的比例配制得到的。
[0017] 在上述的方法中，優(yōu)選地，步驟2可以具體包括:對(duì)基板進(jìn)行清洗、烘干;然后將烘 干后的基板用負(fù)膠底液或正膠底液浸泡，之后烘干;再進(jìn)行勻膠、堅(jiān)膜，得到表面預(yù)處理后 的基板。
[0018] 在上述的方法中，優(yōu)選地，所述基板包括玻璃板等。
[0019] 在上述的方法中，優(yōu)選地，步驟3可以具體包括:將母版與表面預(yù)處理后的基板疊 放在一起，使母版的膠膜與基板的膠膜緊密扣合在一起，隨后進(jìn)行紫外光照射光刻;然后進(jìn) 行顯影及清洗;再進(jìn)行堅(jiān)膜，使母版上的微米級(jí)毛細(xì)管束初始模型的圖形刻在基板上。其 中，顯影所采用的顯影液可以與步驟1中的相同。
[0020] 在上述的方法中，優(yōu)選地，在步驟4中，所述腐蝕溶液是由氫氟酸和氟化氨配制而 成的。更優(yōu)選地，所述氫氟酸和所述氟化氨的比例為1 〇〇mL: 8~10g。
[0021] 在上述的方法中，優(yōu)選地，在步驟4中，浸入腐蝕溶液中進(jìn)行腐蝕的時(shí)間為40~ 60s，并且腐蝕后進(jìn)行清洗。
[0022] 在上述的方法中，優(yōu)選地，在步驟4中，將基板上未刻有微米級(jí)毛細(xì)管束初始模型 的圖形的區(qū)域進(jìn)行保護(hù)是采用石蠟涂封進(jìn)行保護(hù)。
[0023] 在上述的方法中，優(yōu)選地，步驟5還包括:將進(jìn)行去除石蠟、燒結(jié)等步驟后的基板模 型裁切為一定的尺寸，到所述的微米級(jí)毛細(xì)管束模型。
[0024]在上述的方法中，優(yōu)選地，在步驟5中，所述燒結(jié)是在650°C~670°C進(jìn)行的。
[0025] 另一方面，本發(fā)明還在于提供一種用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用的實(shí)驗(yàn)設(shè) 備，其至少包括上述的用于定性分析多孔介質(zhì)中毛細(xì)作用的微米級(jí)毛細(xì)管束模型，以及
[0026] 圖像采集系統(tǒng)，用于采集在所述微米級(jí)毛細(xì)管束模型中液體流動(dòng)過(guò)程(主要包括 驅(qū)油過(guò)程)的圖像。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)設(shè)備還可以包括：
[0028] 注入系統(tǒng)，與所述微米級(jí)毛細(xì)管束模型相連，用于向所述微米級(jí)毛細(xì)管束模型中 注入驅(qū)油劑(或者水或原油)并測(cè)量驅(qū)油過(guò)程中所述驅(qū)油劑(或者水或原油）的注入壓力；
[0029] 流量測(cè)量系統(tǒng)，與所述微米級(jí)毛細(xì)管束模型相連，用于獲取在驅(qū)油過(guò)程中被驅(qū)替 的原油流量；
[0030] 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，分別與所述注入系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、流量測(cè)量系統(tǒng)相連，用于根 據(jù)所述驅(qū)油劑的注入壓力、所述驅(qū)油過(guò)程的圖像和所述被驅(qū)替的原油流量獲得所述驅(qū)油劑 的驅(qū)油性能指標(biāo)參數(shù)。
[0031] 在上述實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，優(yōu)選地，所述注入系統(tǒng)包括:柱塞栗、中間容器、壓力傳感器； 所述柱塞栗與所述中間容器相連，用于驅(qū)