一种用于驱油研究的岩心薄片模型及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于模拟岩心的薄片模型以及该模型的制作方法，尤其涉及一种用于驱油研究的岩心薄片模型及其制作方法。
【背景技术】
[0002]国内对石油能源的需求日益增长，而石油勘探的难度也不断增加，因此研究如何进一步提高原油采收率已经成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。目前，常用的岩心薄片模型虽具有可视性，但是由于其内部孔道紊乱，透光性不好，所以不便于观察实验现象。
[0003]因此，开发一种简单有效的用于驱油研究的岩心薄片模型及其制作方法是本领域亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0004]为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种用于驱油研究的岩心薄片丰吴型。
[0005]本发明的目的还在于提供上述用于驱油研究的岩心薄片模型的制作方法。
[0006]本发明的目的还在于提供上述岩心薄片模型在驱油研究中的应用。
[0007]为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种用于驱油研究的岩心薄片模型，该岩心薄片模型包括石英玻璃基板、光刻胶层及石英玻璃上盖；
[0008]所述光刻胶层位于石英玻璃基板及石英玻璃上盖之间；
[0009]所述光刻胶层具有仿岩心结构的微观孔道；
[0010]所述石英玻璃上盖设置有液体入口及液体出口；
[0011]所述石英玻璃基板及光刻胶层之间、光刻胶层及石英玻璃上盖之间均为密封连接，且所述石英玻璃基板、光刻胶层及石英玻璃上盖之间通过螺丝固定连接。
[0012]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型，本发明对所用的光刻胶没有特殊要求，本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的光刻胶，只要可以实现本发明的目的即可。在本发明优选的实施方式中，所用的光刻胶包括美国Microchem公司生产的型号为SU-8的光刻胶，及日本东芝生产的型号为AZ-50的光刻胶。
[0013]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型，优选地，所述石英玻璃基板的厚度为1mm以上。
[0014]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型，优选地，所述光刻胶层的厚度为0.5-1000μπι。其中，所述仿岩心结构的微观孔道的深度与光刻胶层的厚度相同。
[0015]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型，优选地，所述石英玻璃上盖的厚度为1mm以上。
[0016]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型，优选地，该模型还包括螺纹接头，所述螺纹接头通过内螺纹分别与液体入口及液体出口相连。所述螺纹接头用于导入油相和驱替液体。
[0017]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型，优选地，所述螺丝的数目不少于3个，优选为4个。
[0018]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型，优选地，所述仿岩心结构的微观孔道为阶梯状的孔道。所述阶梯状的仿岩心结构的微观孔道可以采用套刻技术进行制备得到(制备过程中建议使用同种属性的光刻胶，如同时使用阳胶、同时使用阴胶)，套刻技术为本领域的常规技术手段，本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的操作及工艺参数，只要能够实现本发明的目的即可。
[0019]另一方面，本发明还提供了上述用于驱油研究的岩心薄片模型的制作方法，其包括以下步骤:
[0020]a、将光刻胶旋涂于石英玻璃基板上，再对其进行烘烤固化；
[0021]b、将设置有仿岩心结构的微观孔道的掩膜版覆盖于步骤a所述的经烘烤固化的光刻胶层;再经曝光、显影，得到具有仿岩心结构的微观孔道的光刻胶层；
[0022]C、在石英玻璃上盖的相应位置分别加工出液体入口及液体出口 ；再将加工出液体入口及液体出口的石英玻璃上盖覆盖于具有仿岩心结构的微观孔道的光刻胶层上并对二者之间进行密封，最后再将石英玻璃基板、光刻胶层及石英玻璃上盖之间通过螺丝固定连接，得到所述用于驱油研究的岩心薄片模型。
[0023]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型的制作方法，所述步骤a还包括对石英玻璃基板依次进行清洗和表面修饰的操作;再将光刻胶旋涂于经清洗和表面修饰后的石英玻璃基板上;且上述清洗和表面修饰的操作均为本领域常规方法，本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的清洗及表面修饰方法及工艺参数。
[0024]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型的制作方法，本发明对步骤a中的烘烤固化操作没有具体要求，本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的烘烤固化步骤及工艺条件，只要可以实现本发明烘烤固化的目的即可。
[0025]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型的制作方法，本发明对步骤b中所用的掩膜版材料也不作具体要求，在本发明优选的实施方式中，所用掩膜版可以选用菲林掩膜版或者石英掩膜版，其尺寸根据所模拟的岩心结构的大小来定，常见为长宽4英寸的掩膜版。此外，本发明对在掩膜版上加工仿岩心结构的微观孔道的具体操作也不作要求，本领域技术人员可以采用现有技术中的方法在掩膜版上加工出预定形状的微观孔道。
[0026]根据本发明所述的用于驱油研究的岩心薄片模型的制作方法，本发明步骤b中的曝光、显影工艺取决于本发明所选用的光刻胶;且本领域技术人员知晓根据所选用的光刻胶的不同选择合适的曝光、显影工艺操作及工艺条件。
[0027]根据本发明所述的制作方法，优选地，步骤c还包括采用机床在所述液体入口及液体出口加工内螺纹的操作。
[0028]根据本发明所述的制作方法，步骤c中所述的密封可以直接进行贴合密封，或者在石英玻璃上盖加一层薄薄的塑料片，或耐石油的材料，但是其厚度不能超过光刻胶上的仿岩心结构的微观孔道的深度。
[0029]再一方面，本发明还提供了上述用于驱油研究的岩心薄片模型在驱油研究中的应用。
[0030]与现有技术方案相比，本发明技术方案具有下述明显优点:
[0031]1、本发明的用于驱油研究的岩心薄片模型直接采用光刻胶模拟岩心结构，其可操作性强，同时降低了生产成本及加工难度。
[0032]2、本发明可以通过光刻技术在光刻胶上获得任意设计形状的微观孔道，其深度可以为0.5μηι到Imm之间的任意数值。
[0033]3、本发明的用于驱油研究的岩心薄片模型上下盖板选用较厚的石英玻璃，石英玻璃的使用使得岩心薄片模型可视化，且岩心薄片模型可承受较高的压强。
[0034]4、本发明得到的用于驱油研究的岩心薄片模型可重复使用。
[0035]5、可通过套刻工艺获得不同深度(阶梯状)的岩心薄片模型。
【附图说明】
[0036]图1为本发明实施例1中的用于驱油研究的岩心薄片模型的示意图；
[0037]图2为本发明实施例2中的用于驱油研究的岩心薄片模型的制作方法示意图。
[0038]主要附图标号说明:
[0039]1、石英玻璃基板；
[0040]2、光刻胶层；
[0041]3、掩膜版；
[0042]4、仿岩心结构的微观孔道；
[0043]5、石英玻璃上盖；
[0044]6、螺丝；
[0045]7、液体入口；
[0046]8、螺纹接头；
[0047]9、液体出口。
【具体实施方式】
[0048]为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例及说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0049]实施例1
[0050]本实施例提供了一种用于驱油研究的岩心薄片模型，其示意图如图1所示，该岩心薄片模型包括石英玻璃基板1、光刻胶层2及石英玻璃上盖5;
[0051 ]所述光刻胶层2位于石英玻璃基板I及石英玻璃上盖5之间；
[0052]所述光刻胶层2具有仿岩心结构的微观孔道4;
[0053]所述石英玻璃上盖5设置有液体入口 7及液体出口 9;
[0054]所述石英玻璃基板I及光刻胶层2之间、光刻胶层2及石英玻璃上盖5之间均为密封连接，且所述石英玻璃基板1、光刻胶层2及石英玻璃上盖5之间通过4个螺丝6固定连接；
[0055]该模型还包括2个螺纹接头8，所述螺纹接头8通过内螺纹分别与液体入口7及液体出口 9相连；
[0056]其中，所述石英玻璃基板的厚度为1mm;
[0057]所述石英玻璃上盖的厚度为10mm;
[0058]所述光刻胶层的厚度(仿岩心结构的微观孔道4的深度)为ΙΟΟμπι;
[0059]所述光刻胶层为由ΑΖ-50制成的光刻胶层。
[0060]实施例2
[0061]本实施例提供了实施例1所述的用于驱油研究的岩心薄片模型的制作方法，该制作方法示意图如图2所示，其包括以下具体步骤:
[0062 ](一)石英玻璃基板清洗
[0063]1、清洗液清洗:配制清洗液，清洗液中，浓H2S04/H202 = 3:1 (体积比)，使用该清洗液清洗15min;
[0064]其中，配I次清洗液，可以使用2周；配制清洗液所用的H2O2的浓度为30%(体积浓度)；
[0065]2、超纯水清洗；
[ΟΟ??] 3、再使用无水乙醇清洗，Imin(摇动)，洗后不用水洗；
[0067]4、丙酮清洗，Imin(摇动)；
[0068]5、再用超纯水清洗；
[0069]超纯水清洗后，使用吸水纸吸取石英玻璃基板边缘的水分；
[0070]再用镊子夹住石英玻璃基板，将其放在200°C电热板上方(不能接触)烘干，待彻底烘干后，再将其置于电热板上5min，完成石英玻璃基板的清洗过程。
[0071](二)石英玻璃基板表面修饰
[0072]将经清洗后的石英玻璃基板放置于挥发缸中，滴入I?2滴修饰试剂(勿见水)进行修饰，修饰时间2 3min；
[0073]其中，修饰过程所用的修饰试剂为1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷(I，I，I，3，3，3-Hexamethyldislazane)，其浓度大于等于98% (体积浓度)。
[0074](三)石英玻璃基板甩胶
[0075]打开压缩机，打开真空栗；
[0076]将表面修饰后的石英玻璃基板放置于匀胶机正中，平衡好;铺阳胶AZ-50，浓度越高，厚度越大，铺好后静止I?2min;所述AZ-