用于观测流体分布和流动的观测仿真系统及其工作方法与流程

本发明涉及一种微流体观测仿真系统及其工作方法。

背景技术：

目前在微流体领域来说，对于其多相流体的分布和流动状况的观测十分重要，但是目前的微流体观测实验装置仅单机工作。

因此，针对该技术问题，需要设计一种微流体观测仿真系统及其工作方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微流体观测仿真系统及其工作方法，以适于将多仿岩心薄片样本的多相流体的分布和流动状况的图像数据上传至上位机。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微流体观测仿真系统，包括：微流体实验装置，与该微流体实验装置相连的上位机；其中所述微流体实验装置包括：处理器模块，与该处理器模块相连的图像采集装置，以及用于放置岩片测试模型的芯片位；所述图像采集装置适于拍摄岩片测试模型内多相流体的分布和流动状况的图像数据，且通过所述处理器模块将该图像数据发送至上位机。

进一步，所述芯片位的外围设有半圆形导轨，该半圆形导轨的两端设有转轴，以适于绕岩片测试模型的上方转动180度，以及所述图像采集装置位于滑块底座上，所述图像采集装置适于通过滑块底座沿半圆形导轨绕岩片测试模型进行拍摄。

进一步，所述岩片测试模型包括：透明芯片，所述透明芯片上设有若干个依次排列的适于嵌入相应仿岩心薄片样本的凹部，且各凹部之间通过相应的流道依次相连，其中在第一凹部的进液口连接有进液池，最后凹部的出液口连接有排液池；位于透明芯片的上端面密封有透明上盖，以及透明芯片的下端面设有薄膜式光源OLED层。

进一步，所述进液池旁还设有进气口，且进液池和进气口与第一凹部的进液口之间依次刻蚀有微气泡生成模块、微气泡分裂模块。

进一步，所述透明上盖的上端面设有热源装置，所述薄膜式光源OLED层的下端面设有冷源装置；以及各凹部的进液口高于该凹部的出液口。

进一步，所述热源装置和冷源装置包括若干上、下对称设置的半导体致冷片；所述热源装置中的半导体致冷片的热端贴于位于凹部正上方的透明上盖的上端面处，所述冷源装置的半导体致冷片的冷端贴于位于凹部正下方的薄膜式光源OLED层的下端面处；以及所述半导体致冷片的覆盖面积小于凹部面积。

又一方面，本发明还提供了一种微流体观测仿真系统的工作方法，即向岩片测试模型内注入测试溶液，以全方位拍摄岩片测试模型内各仿岩心薄片样本中相应微观孔道内多相流体的分布和流动状况的图像数据，并该图像数据发送至上位机。

进一步，在热源装置、冷源装置通电后，在仿岩心薄片样本的上、下侧形成温差，以促使仿岩心薄片样本中测试溶液从上向下渗透；当所述薄膜式光源OLED层点亮后，从透明芯片的一侧观察仿岩心薄片样本中测试溶液从上向下渗透状况。

进一步，所述测试溶液适于从上一仿岩心薄片样本完成从上向下渗透后，进入下一仿岩心薄片样本；以及当测试溶液进入下一仿岩心薄片样本后，开启该仿岩心薄片样本对应的上、下半导体致冷片。

本发明的有益效果是，本发明将拍摄的岩片测试模型内多相流体的分布和流动状况的图像数据上传至上位机，便于实验人员通过上位机观测图像数据，以及通过上位机保存、备份图像数据；所述微流体实验装置便于对多仿岩心薄片样本的多相流体的分布和流动状况，进行全方位观测，并且能够通过依次排列的适于嵌入相应仿岩心薄片样本构成相应测试通道，仿岩心薄片样本可以根据仿岩心薄片样本中微观孔道的疏密程度进行相应排序，以构成不同的测试方式，进而满足多种类型岩心薄片测试，并且通过全方位的图像采集装置清晰拍摄仿岩心薄片样本中相应微观孔道内多相流体的分布和流动状况，以便对多仿岩心薄片样本进行数据分析。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的微流体观测仿真系统的结构示意图；

图2是本发明的岩片测试模型的侧面结构示图；

图3是本发明的岩片测试模型的俯视结构示图。

图中：

岩片测试模型1、透明芯片100、仿岩心薄片样本101、流道102、进液池103、排液池104、进气口105、微气泡生成模块106、微气泡分裂模块107；

透明上盖2；

薄膜式光源OLED层3、单个OLED光源301；

热源装置41、冷源装置42、半导体致冷片400；

图像采集装置5、半圆形导轨51、转轴52；

芯片位6。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1至图3所示，本发明提供了一种微流体观测仿真系统，包括：微流体实验装置，与该微流体实验装置相连的上位机；其中所述微流体实验装置包括：处理器模块，与该处理器模块相连的图像采集装置，以及用于放置岩片测试模型的芯片位；所述图像采集装置适于拍摄岩片测试模型内多相流体的分布和流动状况的图像数据，且通过所述处理器模块将该图像数据发送至上位机。

具体的，关于图像数据发送至上位机的方式例如但不限于通过处理器模块以串口的方式将数据发送至上位机，实验人员可以通过上位机查看图像数据，所述图像数据也可以通过上位机进行保存、存档，以便于实验数据分析。

进一步，为了实现全方位拍摄，所述芯片位6的外围设有半圆形导轨51，该半圆形导轨51的两端设有转轴52，以适于绕岩片测试模型的上方转动180度(如方向F1所示，从岩片测试模型的一侧移动至另一侧)，以及所述图像采集装置位于滑块底座上，所述图像采集装置适于通过滑块底座沿半圆形导轨绕岩片测试模型进行拍摄，所述图像采集装置通过滑块底座沿半圆形导轨滑动方向如F2所示，通过图像采集装置与半圆形导轨配合，使图像采集装置的拍摄基本覆盖岩片测试模型1上方的任意角度，以达到全方位观测的目的。

至于图像采集装置在半圆形导轨51上的滑动适于通过手动调节控制。

所述图像采集装置5例如但不限于采用CCD图像传感器；所述处理器模块例如但不限于采用S3C2440A处理器。

具体的，所述岩片测试模型包括：透明芯片100，所述透明芯片100上设有若干个依次排列的适于嵌入相应仿岩心薄片样本101的凹部，且各凹部之间通过相应的流道102依次相连，其中在第一凹部的进液口连接有进液池103，最后凹部的出液口连接有排液池104；位于透明芯片100的上端面密封有透明上盖2，以及透明芯片100的下端面设有薄膜式光源OLED层3，所述薄膜式光源OLED层3呈阵列分布有若干单个OLED光源301。

在测试时，先将各仿岩心薄片样本分别放入相应凹部中，可以根据仿岩心薄片样本中微观孔道的疏密程度进行排序，测试溶液可以从位于第一凹部的仿岩心薄片样本起依次流经其余各凹部的仿岩心薄片样本；同时，薄膜式光源OLED层亮起，可以在适当的亮度下观测测试溶液在各仿岩心薄片样本中相应微观孔道内多相流体的分布和流动状况，也可在仿岩心结构的微观孔道饱和原油的情况下进行泡沫驱油实验。

优选的，所述流道102的长为5毫米，宽度为1毫米，深度为10微米。

进一步，所述进液池103旁还设有进气口105，且进液池103和进气口105与第一凹部的进液口之间依次刻蚀有微气泡生成模块106、微气泡分裂模块107。

具体的，从将气体从进气口注入，同时将一定浓度的表面活性剂溶液(测试溶液)从第一进液口注入仿岩心薄片样本中，气液两相在微气泡生成模块及微气泡分裂模块中发生切割分裂产生微观泡沫，然后注入到仿岩心薄片样本中的微观孔道内。

可选的，所述进液池103、排液池104、进气口105均刻蚀于透明上盖2。

可选的，所述透明芯片采用玻璃介质材料，透明上盖采用石英玻璃薄片。

所述透明上盖的上端面设有热源装置，所述薄膜式光源OLED层的下端面设有冷源装置；以及各凹部的进液口高于该凹部的出液口。

所述热源装置和冷源装置包括若干上、下对称设置的半导体致冷片；所述热源装置中的半导体致冷片的热端贴于位于凹部正上方的透明上盖的上端面处，所述冷源装置的半导体致冷片的冷端贴于位于凹部正下方的薄膜式光源OLED层的下端面处；以及所述半导体致冷片的覆盖面积小于凹部面积。

实施例2

在实施例1基础上，本实施例2还提供了一种微流体观测仿真系统的工作方法。

所述工作方法包括：向岩片测试模型内注入测试溶液，以全方位拍摄岩片测试模型内各仿岩心薄片样本中相应微观孔道内多相流体的分布和流动状况的图像数据，并将该图像数据发送至上位机。

所述微流体观测仿真系统适于采用实施例1所述的微流体观测仿真系统。

具体的，在热源装置、冷源装置通电后，在仿岩心薄片样本的上、下侧形成温差，以模拟地下岩层的温度环境，分析流体在地下岩层中的渗透情况(流体分布和流动状况)，以促使仿岩心薄片样本中测试溶液从上向下渗透；当所述薄膜式光源OLED层点亮后，从透明芯片的一侧观察仿岩心薄片样本中测试溶液从上向下渗透状况；可以配合图像采集装置5进行观测。

所述微流体观测仿真系统还设有热源装置、冷源装置的电源接口，所述微流体观测仿真系统内设有处理器模块，以产生用于调节电源接口输出电压的PWM信号，以及所述微流体观测仿真系统还设有温度传感器，以探测半导体致冷片的温度；并且还可以建立PWM信号的脉宽与半导体致冷片的温度之间的对应关系，即所述处理器模块与键盘和显示模块相连，当设定温差后，所述处理器模块适于产生相应的PWM信号，以控制半导体致冷片工作。

进一步，所述测试溶液适于从上一仿岩心薄片样本完成从上向下渗透后，进入下一仿岩心薄片样本；以及当测试溶液进入下一仿岩心薄片样本后，开启该仿岩心薄片样本对应的上、下半导体致冷片。具体的，可以根据仿岩心薄片样本中微观孔道的疏密程度进行排序，并且各半导体致冷片均可以采用独立控制，以使各类型仿岩心薄片样本分别获得相应不同温度，以丰富实验数据。

实施例中涉及的上位机可以采用PC机，或者工控机，带有显示模块，以显示相应图像数据。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。