一种微流控凝析气衰竭实验装置的芯片控制方法

本发明属于油气藏开发，具体涉及一种微流控凝析气衰竭实验的芯片控制方法。

背景技术：

1、凝析气藏是一种经济价值颇高的特殊气藏，在原始地层条件下凝析气藏为单一气相，但在开发过程中，随着气体的不断采出，地层压力不断下降，当压力低于凝析气藏露点时，会由于反凝析作用而析出凝析油，形成气液两相，影响凝析气藏开发效果，因此对凝析气的相态变化研究具有重要意义。与大规模常规方法相比，微流控的方法具有独特的优点，即包括实验所需样品量少，显著减少传热和传质时间。但微流控衰竭实验装置在高温高压凝析气研究中因设备物理结构，导致凝析气衰竭实验无法准确开展。即在微观衰竭实验中，由于阀门与芯片之间管线中(死体积)的凝析气样是芯片中样品体积的几千倍甚至上万倍以上。在降压过程中死体积内流体同步相变，发生流动，导致存在大量流体流经微流控芯片的可能性，即使采取芯片两端同步衰竭，由于死体积与芯片内体积的巨大差异，仍无法避免死体积内流体流经微流控芯片，对凝析油的观测及计量造成了极大的干扰。导致芯片内被测试样品的组成、相态、流动特征均无法代表待测样品。

2、发明专利“多孔介质内高温高压凝析气相态微流控实验方法”(cn115078356a),可以在高温高压下进行凝析气相态研究，但其实验装置中管线存留的管线的凝析气会带走芯片内已析出的凝析油，干扰了实验的准确性。发明专利“一种基于微流控的注气解除反凝析伤害微观实验方法”(cn115653554a)，由于管线中的存留的凝析气样品在降压阶段会带动凝析液的流动，因此难以确定凝析油的减少是由于管线中残留的凝析气造成的还是由于注气造成的，会对注气解除反凝析伤害的效果评价造成干扰。由于微流控技术芯片内涉及的样品量为微升级别，体积过小，导致了存在于管线中和阀门中毫升级别的凝析气体积超过了微流控芯片中的样品体积多个数量级，该部分流体在实验中对衰竭结果影响极大。因此需发明一种新的芯片控制方法来消除存在于管线死体积中的凝析气流动对实验造成的影响。发明专利“microfluidic valves”(us20230062281 a1)介绍了一种含有泡罩层的微流体阀利用高粘流体对流体进行选择性封堵，但该流体阀只适用于低温低压无围压微流控芯片使用，且软性泡罩层覆盖在芯片表面会对芯片内流体观测造成影响，使其难以应用于高温高压条件下凝析气衰竭实验。因此本发明提出一种专门的芯片设计与操作方法，在不影响芯片内凝析气相态及芯片光学特征的前提下，实现高温高压下的目标芯片流道封堵，从而消除死体积内流体对微流控凝析气衰竭实验扰动的影响，实现精确的微流控凝析气衰竭研究。

技术实现思路

1、本发明提供了一种新的芯片控制方法来消除存在于管线中的凝析气对实验造成的影响，以提高微流控凝析气衰竭实验的准确性，该方法原理可靠，操作简便，仅需在芯片内建立一条封堵通路，然后向其注入可流动液态固化胶粘剂，通过紫外线实现对固化胶粘剂的固化，实现芯片通道的封堵，消除了管线中凝析气的流动对衰竭实验的影响。其中，紫外(uv)固化就是指在适当的波长和强度的紫外光照射下光引发剂迅速分解成自由基进而引发不饱和有机化合物发生聚合反应，最终生成交联结构大分子的过程。

2、为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明在常规的双通路微流控芯片基础上多设置了一条封堵通路(如图1中3、4位置所示)，封堵通路与回压通路(图1中5位置所示)作为固化胶粘剂的流动通路。封堵通路入口端设有阀门，封堵通路入口端连接固化胶粘剂注入装置。通过紫外线灯对封堵通路进行紫外线照射，以使封堵通路中的固化胶粘剂快速固化。

4、该控制方法包括以下步骤：

5、(1)制备固化胶粘剂，将以下组分按照以下重量百分比和顺序加入到反应容器中并在常温下搅拌均匀：可聚合的预聚物40-60％、活性稀释单体10-50％、光引发剂5-10％；该固化胶粘剂具有较好的粘结强度且具有良好的耐高温性能。

6、(2)将微流控芯片固定在高温高压的反应釜夹具内，连接好相关管线，利用加热套将反应釜温度加热到实验温度；

7、(3)利用去离子水与干气同时建立围压与内压，保证围压与内压的差值不超过0.5mpa，以防止芯片破损，此过程施加一始终高于内压3mpa的回压，当围压与内压建到实验压力，此时建压完成；

8、(4)建压完成后调整凝析气中间容器压力至芯片内压，其后用凝析气样驱替干气1000pv，此时转样完成；

9、(5)将预先准备好的固化胶粘剂填满连接封堵通路的管线，调整固化胶粘剂中间容器压力至芯片内压，其后打开封堵通路的入口阀门，利用注入泵注入固化胶粘剂，注入压力与芯片内压一致，同时将回压降至等于芯片内压，待固化胶粘剂进入封堵通路三角区后(如图1中4位置所示)，降低回压略低于芯片内压，以便固化胶粘剂顺利流向回压通路(如图1中5位置所示)而不会流向芯片的孔隙结构(如图1中2位置所示)；

10、(6)当固化胶粘剂充满封堵通路时，随即关闭封堵通路入口阀门，停止注入，其后开启紫外线照射灯，使固化胶粘剂固化，固化胶粘剂固化完成后即实现了对微流控芯片的一端的封堵，后续衰竭过程中管线和阀门内产生的凝析油气将不再影响微流控芯片内现象；

11、(7)封堵完成后开始进行微流控衰竭实验：通过控制注入泵同步降低围压与内压，将废液衰竭至回收中间容器中，并通过控制回压泵保证此时回压与内压的差值始终不得超过3mpa，以保证封堵通路的稳定性，并在此过程记录微流控芯片内凝析气衰竭实验的相态变化；

12、(8)实验完成后，利用注入泵卸载衰竭系统的压力直至废气压力，拆除实验管线，清洗实验设备，结束实验。

13、作为优选地，步骤(1)中的所述可聚合的预聚物包括但不限于聚氨酯丙烯酸酯(pua)、环氧丙烯酸酯(ea)、聚酯丙烯酸酯(peg)。

14、作为优选地，步骤(1)中的所述活性稀释单体包括但不限于异冰片基丙烯酸酯(iboa)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(tpgda)、丙烯酸羟乙酯(hea)、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(phea)。

15、作为优选地，步骤(1)中的所述光引发剂包括但不限于2，4，6-三甲基苯甲酰基(tpo)、二苯甲酮(bp)、1一羟基环己基苯甲酮(irgacure184)。

16、作为优选地，步骤(2)中的所述微流控芯片所采用的芯片材质为b270玻璃。

17、作为优选地，步骤(2)中的所述实验温度为55-65℃。

18、作为优选地，步骤(6)中的所述紫外线照射灯的照射时间不低于180s。

19、作为优选地，步骤(7)中的所述回压与内压的差值不超过2mpa。

20、作为优选地，步骤(8)中的所述废弃压力为5mpa。

21、对比现有方法，此发明具有以下有益效果：

22、1.由于孔隙体积与管线体积存在多个数量级的差异，现有微流控凝析气微流控衰竭受管线流体影响较大，本发明提供的微流控芯片控制方法消除了管线中的凝析油气对衰竭实验造成的影响，极大的减少了微流控衰竭实验的误差。

23、2.此种微流控芯片控制方法通过紫外线照射不会对凝析气的相态造成干扰，提高了实验的准确性。

24、3.不同于常规衰竭实验将衰竭废液排放至大气中，本发明将衰竭废液引入中间容器，衰竭控压采用同一个泵控制两个中间容器，既保证芯片内外压力一致，又避免了双泵联控复杂性。