大尺寸微观仿真模型制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种大尺寸微观仿真模型制作方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，石油行业室内实验提高采收率领域微观模拟驱油技术中采用的微观模型主 要有两类：微观渗流仿真模型（专利号：ZL00109777. 6)和真实储集岩微观孔隙模型及其制 作技术（专利号：ZL93105170. 3)。两类微观仿真模型均是小尺寸模型，有效面积在1. 5cm2至4cm2之间，小尺寸模型应用在微观模拟驱油实验中存在下述主要问题：
[000引 1、研究能力有限
[0004] 在4cm2的范围内，很多实验现象并不明显，相同条件下的实验结果对比差异小， 研究能力弱。例如，在研究不同配方的二元复合驱实验中，需要对比分析相同实验条件下不 同二元体系配方的实验结果。在小模型中实验，由于差异变化小，会导致一些实验结果被忽 略。而利用大尺寸微观模型实验，变化的数量和程度远远高于小模型，实验对比结果更加清 晰，研究层次更加深入。
[0005] 2、对驱油体系波及系数的微观机理研究缺乏较强的说服力
[0006] 驱油体系波及系数的微观机理研究是提高采收率技术的重要环节，在有关通过微 观模拟实验研究波及系数驱油机理的专题汇报和讨论中，很多专家和学者对微观模拟实验 研究波及问题提出质疑，问题集中在几十个孔隙的变化如何反映波及，如何让人信服？例 女口，在小模型、润湿性强亲水条件下的部分实验中，水驱初始水线波及了小模型的全部有效 区域，再进一步用实验结果去分析波及问题的确有些勉强。而应用大尺寸微观模型进行实 验，整体孔隙面积和孔隙数量对大幅增加，水线运移的距离增大，波及的变化更加显著，克 服了注水初期模型被全部波及的问题，无疑，对驱油体系微观波及机理研究更具说服力。
[0007] 为此我们发明了一种新的大尺寸微观仿真模型制作方法，解决了 W上技术问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种在遵循玻璃刻蚀基本原理的基础上，对其加工工艺、设 备流程和拓展应用Η个层面进行了改进和创新的大尺寸微观仿真模型制作方法。
[0009] 本发明的目的可通过如下技术措施来实现：
[0010] 大尺寸微观仿真模型制作方法，该大尺寸微观仿真模型制作方法包括：步骤1，根 据研究需要，设定技术指标，制作大尺寸微观仿真模型的底版；步骤2,利用底版对大尺寸 成品館版进行光刻、显影和清洗；步骤3,根据技术指标要求，选择适合的腐蚀试剂，对显影 后的館版进行刻蚀；步骤4,初步清洗刻蚀好的館版，然后进行打孔操作，制作实验所需的 进、出口；步骤5,将制备好的大尺寸微观仿真模型的館版进行反复清洗，保证清洁度；步骤 6,将大尺寸微观仿真模型进行高温加热粘合。
[0011] 本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
[0012]在步骤1中，制作大尺寸微观仿真模型的底版的材料为石英玻璃或派热克斯7740 玻璃。
[001引在步骤3中，当需要进行深度刻蚀、毛细管刻蚀时，W HF和NH4F的混合液为刻蚀 试剂，HF :饥巧=0. 5-0. 75:0. 5-0. 75摩尔比，清洗间隔时间为20h。
[0014] 在步骤3中，当需要进行毛细管刻蚀时，W HF和HNO3的混合液为刻蚀试剂，HF : HN03 = 0 . 5-0 . 75 : 0 . 5摩尔比，清洗间隔时间为20h。
[0015] 在步骤3中，当需要进行中深度刻蚀、毛细管刻蚀时，W HF、NH4F和HNO3的混合液 为刻蚀试剂，HF ;饥巧;HN03 = 0 . 75-1:0 . 5 : 0 . 5摩尔比，清洗间隔时间为20h。
[001引在步骤3中，当需要进行深度刻蚀时，W邸、饥巧和肥L的混合液为刻蚀试剂，HF : 饥巧；肥L = 0. 75:0. 5:0. 5摩尔比，清洗间隔时间为20h。
[0017] 在步骤3中，刻蚀温度范围为20-5(TC。
[0018] 在步骤6中，将大尺寸微观仿真模型水平放置到大尺寸微观仿真模型专用平台 上，把大尺寸微观仿真模型平台和模型一起放到数控高温炉中，进行高温加热粘合；低渗透 模型采用69(TC，Η次烧制粘合方法；高渗透模型采用698°C，两次烧制粘合方法；该大尺寸 微观仿真模型专用平台表面平整度在3 μ m W内，并且在80(TC高温不变形。
[0019] 该大尺寸微观仿真模型制作方法还包括，在步骤6之后，在大尺寸微观仿真模型 烧制完成后，在显微镜下观察喉道的刻蚀质量。
[0020] 本发明涉及对石油天然气等地下流体在多孔介质内渗流规律研究所应用的大尺 寸微观玻璃仿真模型的制作方法，是石油行业室内实验研究提高采收率领域中微观模拟驱 油技术的核必部分。本发明把微观玻璃模型的有效尺寸由原来的4cm2 W内扩大到10cm2,解 决了目前微观模拟实验中模型的有效区域过小的问题，大幅提升了该项实验技术的研究能 力，本发明尤其适用于对驱油体系波及系数微观机理的专项研究，实验效果更加明显，成果 更具说服力。本发明的制作技术是在遵循玻璃刻蚀基本原理的基础上，对其加工工艺、设备 流程和拓展应用Η个层面进行了改进和创新。本发明主要用于石油行业室内微观模拟驱油 实验，适用于水驱和不同种类化学驱等驱油体系的驱油机理和提高采收率等方面的研究， 本发明提升了微观模拟驱油实验技术的研究水平和研究能力，使得研究结果更具说服力。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的大尺寸微观仿真模型制作方法的一具体实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0022] 为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施 例，并配合所附图式，作详细说明如下。
[0023] 如图1所示，图1为本发明的大尺寸微观仿真模型制作方法的流程图。在步骤101， 根据研究需要，设定技术指标（高、低渗透率等等），制作大尺寸微观仿真模型的底版。由于 玻璃具有较好的化学稳定性、大范围的光谱穿透性、良好的绝热性及绝缘性、较低的光吸收 系数等优点，大尺寸微观仿真模型的基底材料为石英玻璃或派热克斯7740玻璃。流程进入 到步骤102。
[0024] 在步骤102,按照刻蚀玻璃的常规加工工艺，利用底版对大尺寸成品館版（由玻璃 基片加館膜构成）进行光刻、显影和清洗。流程进入到步骤103。
[00巧]在步骤103,根据技术指标要求，选择适合的腐蚀试剂，对显影后的館版进行刻蚀， 注意温度和时间的控制。玻璃刻蚀的主要方法是清洗、涂胶、光刻、显影和反复腐蚀。玻璃 刻蚀普遍采用46%的氨氣酸作为刻蚀剂，刻蚀速度较高，但是刻蚀后玻璃表面质量不佳， 而且刻蚀剂对保护层破坏严重。侧腐蚀也是蚀刻加工中不可避免的问题，影响侧腐蚀的因 素很多，如；（1)蚀刻剂的选择；（2)清洗间隔时间；（3)蚀刻方式（设备）的选择等等。
[0026] 大尺寸微观仿真模型的制作过程中，送些矛盾变的更为突出。如果处理不好，则难 W获得满足实验技术要求的微观刻蚀模型。例如，制作深度为50微米的低渗模型和120微 米的高渗模型，就需要采