专利名称：一种仿岩心结构的玻璃介质模型的制作方法
技术领域：
本发明属于泡沫性能研究芯片分析技术领域，主要涉及仿岩心结构的可用于三次采油中泡沫驱油和渗流机理研究的玻璃介质模型。
背景技术：
目前我国对石油能源的需求日益增长，石油勘探的难度不断增加，研究如何进一步提高原油采出率已成为一个摆在科研工作者面前亟待解决的问题。提高采收率技术、泡沫驱油和渗流机理研究的物理模型主要有以下四种:(I)天然岩心和人造岩心的物理模型:是目前物理模拟驱替普遍采用的一种。该模型较好的保持了真实地层岩石的孔隙结构，但该模型驱替过程不可视，不能快速直观地探测相关机理；(2)夹砂透明模型:多层沙模型孔道紊乱、透光性不好，不便于观察；单层沙模型虽然具有一定的可视性，但可视化程度不高，而且沙粒大小不均一，驱替液面流现象严重；(3)岩心薄片模型:具有可视性，但由于岩心薄片的内部孔道紊乱，透光性不好，不便于观察实验现象；(4)微观仿真透明模型:采用微刻蚀技术，在玻璃上刻蚀出各种仿岩心结构的孔隙网络，最大限度地模拟岩心孔隙结构，此种模型具有很强的可视性，可以对实验现象进行直观观察。但是常见的微观仿真透明模型在研究泡沫封堵及驱替能力试验中，只有在较高注入压力下，模型内才能以泡沫形式存在。而普通玻璃难以承受太高压力，需要使用特种厚玻璃，因此加工难度大，制作成本高。本发明在模型中引入由微气泡生成模块、微气泡分裂模块，可以在较低压力下在模型内部原位生成泡沫，不仅可以满足实验要求，且大大降低了模型的制作成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种仿岩心结构的玻璃介质模型，该玻璃介质模型不仅可以在低压条件下在所述玻璃介质模型的微气泡生成模块、微气泡分裂模块中切割、分裂产生微观泡沫及微小乳状液，而且可利用该玻璃介质模型研究泡沫或乳状液在孔隙中的形成、稳定、渗流以及微观驱油机理。本发明是在玻璃介质上刻蚀出具有不同功能的微观孔隙模块，包括微气泡生成模块、微气泡分裂模块和仿岩心结构的微观孔道。通过引入微流控芯片技术中微流体控制方法，可在较低压力下在模型中产生微观泡沫。另外，利用紫外光固化粘结剂进行玻璃模型的低温粘接，不需要精密控温的高温粘接设备，使模型的制作成本大大降低。本发明的仿岩心结构的玻璃介质模型包括第一进液池、第二进液池、玻璃基片、玻璃盖片、排液孔、排液池、排液池水道、仿岩心结构的微观孔道、第一进液孔、第二进液孔、微气泡生成模块和微气泡分裂模块；所述的玻璃介质模型由所述玻璃盖片与所述玻璃基片封接而成。在所述玻璃基片的一端分别刻蚀有第一进液池和第二进液池，在所述玻璃基片的另一端分别刻蚀有排液池和排液池水道，且排液池水道与所述排液池相连通；在所述第一进液池和第二进液池与所述排液池之间的所述玻璃基片上刻蚀有仿岩心结构的微观孔道，在所述第一进液池和第二进液池与所述仿岩心结构的微观孔道之间刻蚀有所述微气泡生成模块，在所述微气泡生成模块与所述仿岩心结构的微观孔道之间的所述玻璃基片上刻蚀有微气泡分裂模块；所述玻璃盖片封接在所述玻璃基片上；所述玻璃盖片的一端开有第一进液孔和第二进液孔，且第一进液孔与所述第一进液池相连通，第二进液孔与所述第二进液池相连通；所述玻璃盖片的另一端开有所述排液孔，且所述排液孔与所述排液池相连通；所述第一进液池和所述第二进液池分别与所述微气泡生成模块相连通，所述微气泡生成模块与所述微气泡分裂模块相连通；所述微气泡分裂模块与所述仿岩心结构的微观孔道相连通；所述排液池水道位于所述仿岩心结构的微观孔道与所述排液池之间，并与二者相连通。所述封接可通过紫外光固化粘结剂进行粘结，如用紫外光固化粘结剂N0A61进行封接。所述紫外胶N0A61是一种透明、无色、在紫外光照射下即可固化的液态光聚物，具有封接速度快、老化后耐溶剂，具有极好的透光性、低收缩和轻微的弹性等优点。所述仿岩心结构的微观孔道是宽细不均的孔道(如图3所示)，其中孔道的宽为10 150微米，深为5 10微米。所述微气泡生成模块为“T”形管结构，组成“T”形管结构的纵向孔道的深度为5 10微米，宽为10 20微米；组成“T”形管结构的两条横向孔道的孔径都是5 8毫米长的直线孔道；所述两条横向孔道分别与所述第一进液池和所述第二进液池相连通，且与第二进液池相连通的横向孔道以垂直方式与所述微气泡分裂模块相连通。所述微气泡分裂模块“U”形孔道结构，所述“U”形孔道的底部是宽度为10 20微米的细直线孔道，所述细直线孔道长的1/7处与所述微气泡生成模块的横向孔道以垂直方式相连通，所述细直线孔道的两端分别由等边三角形孔道过渡与粗孔道相连通，所述粗孔道的宽度为60 100微米；所述细直线孔道和所述粗孔道的深度均为5 10微米；所述微气泡分裂模块由粗孔道与所述仿岩心结构的微观孔道相连通。所述微气泡分裂模块的宽为0.4 0.6晕米，长为1.5 2晕米。所述排液孔、所述第一进液孔及所述第二进液孔可使用超声波打孔技术，在玻璃盖片上分别打出孔径为1.8 2毫米，孔深为2.3毫米的孔。所述第一进液池和第二进液池的直径都为4 5毫米，深度都为5 10微米。所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为4 5毫米,深度为5 10微米。所述排液池水道可是一矩形排液道,所述排液池水道的长为4 5毫米，宽为
0.8 1.2毫米，深度为5 10微米。所述刻蚀可使用刻蚀液进行刻蚀玻璃基片，所述刻蚀液的体积配比为:HF: HNO3: H2O = 1: 2: 7。本发明的仿岩心结构的玻璃介质模型可通过以下方法制备得到:用L-EDIT绘图软件在涂覆有光刻胶及带有铬层的玻璃基片上绘制模型结构所需图形，包括:第一进液池、第二进液池、玻璃基片、玻璃盖片、排液孔、排液池、排液池水道、仿岩心结构的微观孔道、第一进液孔、第二进液孔、微气泡生成模块和微气泡分裂模块；(I)对涂覆有光刻胶及带有铬层并绘制好模型结构所需图形的玻璃基片(可使用湖南韶光铬版场生产的大小可为4英寸的涂覆有光刻胶及带有铬层的玻璃基片)进行掩膜曝光，显影除去曝光处的光刻胶后得到图形处只有铬层的玻璃基片，利用铬腐蚀液除去显影后所裸漏的铬层，此时得到带有模型结构所需图形的玻璃基片；(2)使用玻璃刻蚀液对步骤(I)得到的带有模型结构所需图形的玻璃基片刻蚀，此时得到刻蚀完成后的玻璃基片；(3)利用丙酮溶解除去步骤(2)得到的刻蚀完成后的玻璃基片上所有的光刻胶，及利用铬腐蚀液去除玻璃基片上所有的铬层；(4)以抛光玻璃作为盖片材料(可使用湖南韶光铬版场的生产的大小可为4寸的抛光玻璃)；在玻璃盖片正对所述第一进液池和所述第二进液池的圆心处超声波打孔，分别得到所述第一进液孔和所述第二进液孔，并用超声波切割的方式对玻璃盖片进行切割，使玻璃盖片和玻璃基片大小相等；(5)清洗步骤(3)得到的玻璃基片及步骤⑷得到的玻璃盖片，利用紫外光固化粘结剂粘接所述玻璃盖片和所述玻璃基片，紫外灯照射，使紫外光固化粘结剂固化，老化一个星期左右完成所述玻璃介质模型的制备。进一步，在仿岩心结构的玻璃介质模型的制作过程中，在步骤(2)要考虑在使用玻璃刻蚀液刻蚀基片过程中的横向展宽，掩模图形比成型后的模型宽度一定程度缩小。进一步，在仿岩心结构的玻璃介质模型的制作过程中，在步骤(2)中刻蚀液在刻蚀过程中，优选25°C恒温。进一步，在仿岩心结构的玻璃介质模型的制作过程中，在步骤(I)的曝光图形的过程中需要在超净室内完成，除打玻璃盖片的打孔过程，其余各步均在普通实验室内进行。本发明在仿岩心结构的玻璃介质模型中引入微气泡生成模块、微气泡分裂模块，可以较低压力下在模型内部原位生成泡沫，不仅可以满足实验要求，且使用紫外光固化粘结剂粘接模型，大大降低了模型的制作成本。本发明具有的效果:(I)本发明在制作模型孔道图形时利用绘图软件L-EDIT绘制图形，除使模型具有仿岩心结构之外，又可在模型上添加微气泡生成模块、微气泡分裂模块。(2)本发明的模型基片采用工艺较为成熟的匀胶铬版，保证了刻蚀孔道的形状的精确程度。同时保证了玻璃基片的厚度及平整度，降低粘接难度。(3)本发明的模型采用紫外光固化粘结剂进行粘接，使模型具有良好的耐溶剂性，透光性，不改变孔道润湿性。低温非超净环境下的粘接，降低了对粘接条件的要求、粘接成本。(4)原油中含有的杂质，极易堵塞精细孔道，高温粘接方法为永久粘接，不但容易破坏精细孔道，而且不方便清理内部孔道的堵塞残余，本发明采用紫外光固化粘结剂进行粘接的方法，在实验中如发生堵孔现象，可以在加热至300°C使胶层老化，打开封接清理堵塞，然后再次粘接，实现模型的重复利用，降低了试验成本。(5)本发明采用低温粘接的方法有效地保护了孔道的完整性，现行的高温粘接的玻璃材质模型的孔道一般大于40微米,本发明的模型的孔道精细结构处,孔径小于20微米，可有效模拟地层结构。(6)本发明采用玻璃介质，有效的克服了高分子材质模型的耐压强度较低及不耐溶剂等缺点，同时玻璃介质的采用可以使模型在较大的温度范围内使用。(7)本发明制成的仿岩心结构的玻璃介质模型可高度真实地表达出真实地层的孔隙结构特征，具有可视性，能够观测到多孔介质孔道内多相流体的分布和流动状况。(8)本发明在仿岩心结构的微观孔道的入口处刻蚀有微气泡生成模块与微气泡分裂模块，在低压条件下可有效的控制气泡尺寸，实现泡沫尺寸的均一化，同时降低了对进样系统的要求及实验成本。
图1(a)本发明的仿岩心结构的玻璃介质模型的剖面结构示意图。图1(b)玻璃基片的平面俯视结构示意图。图2玻璃盖片的 平面俯视结构示意图。图3仿岩心结构的微观孔道俯视平面结构示意图。图4本发明的仿岩心结构的玻璃介质模型实验泡沫产生效果图。图5本发明的仿岩心结构的玻璃介质模型实验仿岩心结构的微观孔道内部泡沫效果图。附图标记1-1.第一进液池1-2.第二进液池1-3.微气泡生成模块 1-4.微气泡分裂模块2.玻璃基片3.玻璃盖片4.排液孔5.紫外光固化粘结剂胶层6-1.排液池6-2.排液池水道7.仿岩心结构的微观孔道8-1.第一进液孔8-2.第二进液孔
具体实施例方式实施例1请参见图1 (a)、图1 (b)及图2，由玻璃盖片与玻璃基片通过紫外光固化粘结剂NOA61封接而成的一仿岩心结构的玻璃介质模型为一长为5厘米，宽为3.8厘米的矩形(紫外光固化粘结剂胶层5的厚度为0.5微米)，包括第一进液池1-1、第二进液池1-2、厚度为2.3毫米，长为5厘米，宽为3.8厘米的玻璃基片2、厚度为2.3毫米，长为5厘米，宽为3.8厘米的玻璃盖片3、排液孔4、排液池6-1、排液池水道6-2、仿岩心结构的微观孔道7、第一进液孔8-1、第二进液孔8-2、微气泡生成模块1-3和微气泡分裂模块1-4 ；在所述玻璃基片2的一端分别刻蚀有第一进液池1-1和第二进液池1-2，在所述玻璃基片2的另一端分别刻蚀有排液池6-1和排液池水道6-2，且排液池水道6-2与所述排液池6-1相连通；在所述第一进液池1-1和第二进液池1-2与所述排液池6-1之间的所述玻璃基片2上刻蚀有仿岩心结构的微观孔道7，在所述第一进液池1-1和第二进液池1-2与所述仿岩心结构的微观孔道7之间刻蚀有所述微气泡生成模块1-3，在所述微气泡生成模块1-3与所述仿岩心结构的微观孔道7之间的所述玻璃基片2上刻蚀有微气泡分裂模块1-4 ；所述玻璃盖片3通过紫外光固化粘结剂NOA 61封接在所述玻璃基片2上；所述玻璃盖片3的一端开有第一进液孔8-1和第二进液孔8-2，且第一进液孔8-1与所述第一进液池1-1相连通，第二进液孔8-2与所述第二进液池1-2相连通；所述玻璃盖片3的另一端开有所述排液孔4，且所述排液孔4与所述排液池6-1相连通；所述第一进液池1-1和所述第二进液池1-2分别与所述微气泡生成模块1-3相连通，所述微气泡生成模块1-3与所述微气泡分裂模块1-4相连通；所述微气泡分裂模块1-4与所述仿岩心结构的微观孔道7相连通；所述排液池水道6-2位于所述仿岩心结构的微观孔道7与所述排液池6-1之间，并与二者相连通。请参见图3，所述仿岩心结构的微观孔道7是宽细不均的孔道，其中孔道最细处为10微米，孔道最宽处为100微米，孔道的平均深度为5微米，仿岩心孔道结构的微观孔道7所组成的网状结构为正方形，边长为2.5厘米。所述微气泡生成模块1-3为“T”形管结构，组成“T”形管结构的纵向孔道的深度为5微米，宽为10微米；组成“T”形管结构的两条横向孔道的孔径都是5毫米长的直线孔道；所述两条横向孔道分别与所述第一进液池1-1和所述第二进液池1-2相连通，且与第二进液池1-2相连通的横向孔道以垂直方式与所述微气泡分裂模块相连通。所述微气泡分裂模块1-4为“U”形孔道结构，所述“U”形孔道的底部是宽度为10微米的细直线孔道，所述细直线孔道长的1/7处与所述微气泡生成模块的横向孔道以垂直方式相连通，所述细直线孔道的两端分别由等边三角形孔道过渡与粗孔道相连通，所述粗孔道的宽度为60微米；所述细直线孔道和所述粗孔道的深度均为5微米；所述微气泡分裂模块1-4由粗孔道与所述仿岩心结构的微观孔道7相连通；所述微气泡分裂模块1-4的宽为0.4晕米,长为1.5晕米。所述排液孔4、所述第一进液孔8-1及所述第二进液孔8-2可使用超声波打孔技术，在玻璃盖片上分别打出孔径为1.8毫米，孔深为2.3毫米的孔。所述第一进液池1-1和第二进液池1-2的直径为4毫米，深度为5微米。所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为4毫米，深度为5微米。所述排液池水道为一矩形排液道，所述排液池水道的长为4毫米,宽为0.8毫米,深度为5微米。上述仿岩心结构的玻璃介质模型可通过以下方法制备得到:(I)在湖南韶光铬版场生产的大小为4英寸的涂覆有光刻胶及带有铬层的玻璃基片上绘制好模型结构所需图形(包括:第一进液池1-1、第二进液池1-2、玻璃基片2、玻璃盖片3、排液孔4、排液池6-1、排液池水道6-2、仿岩心结构的微观孔道7、第一进液孔8-1、第二进液孔8-2、微气泡生成模块1-3和微气泡分裂模块1-4)后进行掩膜曝光、显影，除去曝光处的光刻胶后得到图形处只有铬层的玻璃基片，利用铬腐蚀液除去显影后所裸漏的铬层，此时得到带有模型结构所需图形的玻璃基片；绘制模型结构所需图形时，所述微气泡分裂模块的宽为0.4毫米，长为1.5毫米。所述第一进液池1-1和第二进液池1-2的直径为4毫米。所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为4毫米。所述排液池水道6-2为一矩形排液道，所述排液池水道6-2的长为4毫米,宽为0.8毫米；(2)使用玻璃刻蚀液对步骤(I)得到的带有刻蚀图形的玻璃基片刻蚀，此时得到刻蚀完成后的玻璃基片(刻蚀液体积比:HF: HNO3: H2O = 1: 2: 7);刻蚀时间为5分钟，刻蚀玻璃的过程的温度为25°C恒温；(3)利用丙酮溶解除去步骤(I)得到的图形处只有铬层的玻璃基片上所有的光刻胶，及利用铬腐蚀液去除玻璃基片上所有的铬层；(4)使用湖南韶光铬版场的生产的大小为4寸的抛光玻璃作为玻璃盖片材料；在玻璃盖片正对所述第一进液池和所述第二进液池的圆心处超声波打孔，分别得到所述第一进液孔和所述第二进液孔，并用超声波切割的方式对玻璃盖片进行切割，使玻璃盖片和玻璃基片大小相等；其中所述排液孔4、所述第一进液孔8-1及所述第二进液孔8-2可使用超声波打孔技术，在玻璃盖片上分别打出孔径为1.8毫米，孔深为2.3毫米的孔；(5)清洗步骤(3)得到的玻璃基片及步骤⑷得到的玻璃盖片，利用紫外光固化粘结剂NOA 61粘接所述玻璃盖片和所述玻璃基片，紫外灯照射，使紫外光固化粘结剂固化，老化一个星期左右完成所述玻璃介质模型的制备。研究时，将气体从第二进液孔8-2注入仿岩心结构的玻璃介质模型中，将一定浓度的表面活性剂溶液从第一进液孔注入仿岩心结构的玻璃介质模型中，气液两相在微气泡生成模块1-3及微气泡分裂模块1-4中发生切割分裂产生微观泡沫,然后注入到仿岩心结构的微观孔道7内，在此过程中，能够观测到仿岩心结构的微观孔道7内多相流体的分布和流动状况，也可以在仿岩心结构的微观孔道7饱和原油的情况下进行泡沫驱油实验，将仿岩心结构的微观孔道7内的油驱替出来，经排液水道流出，在此过程中模型与计算机连接进行驱油后的油水分布统计和定量分析，可用于泡沫驱油效果评价以及驱油机理研究。实施例2请参见图1 (a)、图1 (b)及图2，本实施例提供一种仿岩心结构的玻璃介质模型，它是包括玻璃盖片3，玻璃基片2，微气泡生成模块1-3，微气泡分裂模块1-4，第一进液孔8-1，第二进液孔8-2，排液孔4，第一进液池1-1，第二进液池1-2，排液池6-1，排液池水道6_2，紫外光固化粘结剂胶层5及仿岩心结构的微观孔道7的可视化玻璃介质模型；其中，所述玻璃盖片与玻璃基片封接，所述第一进液池1-1，第二进液池1-2，排液池6-1，微气泡生成模块1-3，微气泡分裂模块1-4，仿岩心结构的微观孔道7均刻蚀于玻璃基片上；所述第一进液孔8-1和第二进液孔8-2与所述排液孔4分别位于玻璃盖片的头部与尾部；所述第一进液孔8-1，第二进液孔8-2位于模型前端与所述第一进液池1-1，第二进液池1-2分别相连。所述第一进液池1-1和所述第二进液池1-2分别与所述微气泡生成模块1-3相连通，所述微气泡生成模块1-3的尾部与所述微气泡分裂模块1-4相连通；所述微气泡分裂模块1-4位于微气泡生成模块1-3与仿岩心结构的微观孔道7之间；所述排液池水道6-2与仿岩心结构的微观孔道7的尾部相连，所述排液池6-1与排液孔4相连。所述微气泡分裂模块1-4与所述仿岩心结构的微观孔道7相连通；所述排液池水道6-2位于所述仿岩心结构的微观孔道7与所述排液池6-1之间，并与二者相连通。请参见图3，所述仿岩心结构的微观孔道7是宽细不均的孔道，其中孔道最细处为20微米，孔道最宽处为150微米，孔道的平均深度为10微米，仿岩心孔道结构的微观孔道7所组成的网状结构为正方形，边长为2.5厘米。所述微气泡生成模块1-3为“T”形管结构，组成“T”形管结构的纵向孔道的深度为10微米，宽为20微米；组成“T”形管结构的两条横向孔道的孔径都是7毫米长的直线孔道；所述两条横向孔道分别与所述第一进液池1-1和所述第二进液池1-2相连通，且与第二进液池1-2相连通的横向孔道以垂直方式与所述微气泡分裂模块相连通。所述微气泡分裂模块1-4为“U”形孔道结构，所述“U”形孔道的底部是宽度为20微米的细直线孔道，所述细直线孔道长的1/7处与所述微气泡生成模块的横向孔道以垂直方式相连通，所述细直线孔道的两端分别由等边三角形孔道过渡与粗孔道相连通，所述粗孔道的宽度为100微米；所述细直线孔道和所述粗孔道的深度均为10微米；所述微气泡分裂模块1-4由粗孔道与所述仿岩心结构的微观孔道7相连通；所述微气泡分裂模块的宽为
0.6晕米,长为2晕米。所述排液孔4、所述第一进液孔8-1及所述第二进液孔8-2使用超声波打孔技术，在玻璃盖片上分别打出孔径为2毫米，孔深为2.3毫米的孔。所述第一进液池1-1和第二进液池1-2的直径为5毫米，深度为10微米。所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为5毫米，深度为10微米。所述排液池水道6-2为一矩形排液道，所述排液池水道6-2的长为5毫米,宽为1.2毫米,深度为10微米。采用如下步骤制备此模型:(I)在湖南韶光铬版场生产的大小为4英寸的涂覆有光刻胶及带有铬层的玻璃基片上绘制好模型结构所需图形(包括:第一进液池1-1、第二进液池1-2、玻璃基片2、玻璃盖片3、排液孔4、排液池6-1、排液池水道6-2、仿岩心结构的微观孔道7、第一进液孔8-1、第二进液孔8-2、微气泡生成模块1-3和微气泡分裂模块1-4)后进行掩膜曝光、显影，除去曝光处的光刻胶后得到图形处只有铬层的玻璃基片，利用铬腐蚀液除去显影后所裸漏的铬层，此时得到带有模型结构所需图形的玻璃基片；绘制模型结构所需图形时，所述微气泡分裂模块的宽为0.6毫米，长为2毫米。所述第一进液池1-1和第二进液池1-2的直径为5毫米。所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为5毫米。所述排液池水道6-2为一矩形排液道，所述排液池水道6-2的长为5毫米,宽为1.2毫米；(2)使用玻璃刻蚀液对步骤(I)得到的带有刻蚀图形的玻璃基片刻蚀，此时得到刻蚀完成后的玻璃基片；(刻蚀液体积比:HF: HNO3: H2O = I: 2: 7);刻蚀时间为10分钟，刻蚀玻璃的过程的温度为25°C恒温；(3)利用丙酮溶解除去步骤(I)得到的图形处只有铬层的玻璃基片上所有的光刻胶，及利用铬腐蚀液去除玻璃基片上所有的铬层；(4)使用湖南韶光铬版场的生产的大小为4寸的抛光玻璃作为玻璃盖片材料；在玻璃盖片正对所述第一进液池和所述第二进液池的圆心处超声波打孔，分别得到所述第一进液孔8-1和所述第二进液孔8-2，并用超声波切割的方式对玻璃盖片进行切割，使玻璃盖片和玻璃基片大小相等；其中所述排液孔4、所述第一进液孔8-1及所述第二进液孔8-2可使用超声波打孔技术，在玻璃盖片上分别打出孔径为2毫米，孔深为2.3毫米的孔；(5)清洗步骤(3)得到的玻璃基片及步骤⑷得到的玻璃盖片，利用紫外光固化粘结剂NOA 61粘接所述玻璃盖片和所述玻璃基片，紫外灯照射，使紫外光固化粘结剂固化，老化一个星期左右完成所述玻璃介质模型的制备。实施例3请参见图1 (a)、图1 (b)及图2，本实施例提供一种仿岩心结构的玻璃介质模型，它是包括玻璃盖片3，玻璃基片2，微气泡生成模块1-3，微气泡分裂模块1-4，第一进液孔8-1，第二进液孔8-2，排液孔4，第一进液池1-1，第二进液池1-2，排液池6-1，排液池水道6_2，紫外光固化粘结剂胶层5及仿岩心结构的微观孔道7的可视化玻璃介质模型；其中，所述玻璃盖片与玻璃基片封接，所述第一进液池1-1，第二进液池1-2，排液池6-1，微气泡生成模块1-3，微气泡分裂模块1-4，仿岩心结构的微观孔道7均刻蚀于玻璃基片上；所述第一进液孔8-1和第二进液孔8-2与所述排液孔4分别位于玻璃盖片的头部与尾部；所述第一进液孔8-1，第二进液孔8-2位于模型前端与所述第一进液池1-1，第二进液池1-2分别相连。所述第一进液池1-1和所述第二进液池1-2分别与所述微气泡生成模块1-3相连通，所述微气泡生成模块1-3的尾部与所述微气泡分裂模块1-4相连通；所述微气泡分裂模块1-4位于微气泡生成模块1-3与仿岩心结构的微观孔道7之间；所述排液池水道6-2与仿岩心结构的微观孔道7的尾部相连，所述排液池6-1与排液孔4相连。所述微气泡分裂模块1-4与所述仿岩心结构的微观孔道7相连通；所述排液池水道6-2位于所述仿岩心结构的微观孔道7与所述排液池6-1之间，并与二者相连通。请参见图3，所述仿岩心结构的微观孔道7是宽细不均的孔道，其中孔道最细处为15微米，孔道最宽处为130微米，孔道的平均深度为7.5微米，仿岩心孔道结构的微观孔道7所组成的网状结构为正方形，边长为2.5厘米。所述微气泡生成模块1-3为“T”形管结构，组成“T”形管结构的纵向孔道的深度为7.5微米，宽为15微米；组成“T”形管结构的两条横向孔道的孔径都是7毫米长的直线孔道；所述两条横向孔道分别与所述第一进液池1-1和所述第二进液池1-2相连通，且与第二进液池1-2相连通的横向孔道以垂直方式与所述微气泡分裂模块相连通。所述微气泡分裂模块1-4为“U”形孔道结构，所述“U”形孔道的底部是宽度为15微米的细直线孔道，所述细直线孔道长的1/7处与所述微气泡生成模块的横向孔道以垂直方式相连通，所述细直线孔道的两端分别由等边三角形孔道过渡与粗孔道相连通，所述粗孔道的宽度为80微米；所述细直线孔道和所述粗孔道的深度均为7.5微米；所述微气泡分裂模块1-4由粗孔道与所述仿岩心结构的微观孔道7相连通；所述微气泡分裂模块1-4的宽为0.5晕米,长为1.5晕米。所述排液孔4、所述第一进液孔8-1及所述第二进液孔8-2可使用超声波打孔技术，在玻璃盖片上分别打出孔径为1.9毫米，孔深为2.3毫米的孔。所述第一进液池1-1和第二进液池1-2的直径为4毫米，深度为7.5微米。所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为4毫米，深度为7.5微米。所述排液池水道6-2为一矩形排液道，所述排液池水道6-2的长为5毫米,宽为I毫米,深度为7.5微米。采用如下步骤制备此模型:(I)在湖南韶光铬版场生产的大小为4英寸的涂覆有光刻胶及带有铬层的玻璃基片上绘制好模型结构所需图形(包括:第一进液池1-1、第二进液池1-2、玻璃基片2、玻璃盖片3、排液孔4、排液池6-1、排液池水道6-2、仿岩心结构的微观孔道7、第一进液孔8-1、第二进液孔8-2、微气泡生成模块1-3和微气泡分裂模块1-4)后进行掩膜曝光、显影，除去曝光处的光刻胶后得到图形处只有铬层的玻璃基片，利用铬腐蚀液除去显影后裸漏的铬层，此时得到带有模型结构所需图形的玻璃基片；绘制模型结构所需图形时，所述微气泡分裂模块的宽为0.5毫米，长为1.5毫米。所述第一进液池1-1和第二进液池1-2的直径为4毫米。所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为4毫米。所述排液池水道6-2为一矩形排液道，所述排液池水道6-2的长为5毫米,宽为I毫米；(2)使用玻璃刻蚀液对步骤(I)得到的带有刻蚀图形的玻璃基片刻蚀，此时得到刻蚀完成后的玻璃基片；(刻蚀液体积比:HF: HNO3: H2O = I: 2: 7);刻蚀时间为7.5分钟，刻蚀玻璃的过程的温度为25°C恒温；(3)利用丙酮溶解除去步骤(I)得到的图形处只有铬层的玻璃基片上所有的光刻胶，及利用铬腐蚀液去除玻璃基片上所有的铬层；(4)使用湖南韶光铬版场的生产的大小为4寸的抛光玻璃作为玻璃盖片材料；在玻璃盖片正对所述第一进液池和所述第二进液池的圆心处超声波打孔，分别得到所述第一进液孔和所述第二进液孔，并用超声波切割的方式对玻璃盖片进行切割，使玻璃盖片和玻璃基片大小相等；其中所述排液孔4、所述第一进液孔8-1及所述第二进液孔8-2可使用超声波打孔技术，在玻璃盖片上分别打出孔径为1.9毫米，孔深为2.3毫米的孔；(5)清洗步骤(3)得到的玻璃基片及步骤⑷得到的玻璃盖片，利用紫外光固化粘结剂NOA 61粘接所述玻璃盖片和所述玻璃基片，紫外灯照射，使紫外光固化粘结剂固化，老化一个星期左右完成所述玻璃介质模型的制备。实施例4 请参见图4及图5，本实施例提供一种由实施例2所制得的仿岩心结构的玻璃介质模型的实验结果，将N2气以lmL/h的速度由第一进液孔8-1注入模型，将质量浓度为4%。的十二烷基磺酸钠溶液以0.lmL/h的速度由第二进液孔8-2注入模型，两相在微气泡生成模块1-3处发生切割作用产生微气泡，微气泡在微气泡分裂模块1-4处发生分裂生成体积更小的均勻气泡，注入7仿岩心模块内部(如图4),图5为微气泡在7仿岩心模块内部的分布与存在状态。 显然，本发明的上述实施施仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
权利要求
1.一种仿岩心结构的玻璃介质模型,包括第一进液池、第二进液池、玻璃基片、玻璃盖片、排液孔、排液池、排液池水道、仿岩心结构的微观孔道、第一进液孔、第二进液孔、微气泡生成模块和微气泡分裂模块；其特征是: 在所述玻璃基片的一端分别刻蚀有第一进液池和第二进液池，在所述玻璃基片的另一端分别刻蚀有排液池和排液池水道，且排液池水道与所述排液池相连通；在所述第一进液池和第二进液池与所述排液池之间的所述玻璃基片上刻蚀有仿岩心结构的微观孔道，在所述第一进液池和第二进液池与所述仿岩心结构的微观孔道之间刻蚀有所述微气泡生成模块，在所述微气泡生成模块与所述仿岩心结构的微观孔道之间的所述玻璃基片上刻蚀有微气泡分裂模块；所述玻璃盖片封接在所述玻璃基片上；所述玻璃盖片的一端开有第一进液孔和第二进液孔，且第一进液孔与所述第一进液池相连通，第二进液孔与所述第二进液池相连通；所述玻璃盖片的另一端开有所述排液孔，且所述排液孔与所述排液池相连通； 所述第一进液池和所述第二进液池分别与所述微气泡生成模块相连通，所述微气泡生成模块与所述微气泡分裂模块相连通； 所述微气泡分裂模块与所述仿岩心结构的微观孔道相连通；所述排液池水道位于所述仿岩心结构的微观孔道与所述排液池之间，并与二者相连通。
2.根据权利要求1所述的仿岩心结构的玻璃介质模型，其特征是:所述仿岩心结构的微观孔道是宽细不均的孔道，其中孔道的宽为10 150微米，深为5 10微米。
3.根据权利要求1所述的仿岩心结构的玻璃介质模型，其特征是:所述微气泡生成模块为“T”形管结构，组成“T”形管结构的纵向孔道的深度为5 10微米，宽为10 20微米；组成“T”形管结构的两条横向孔道的孔径都是5 8毫米长的直线孔道；所述两条横向孔道分别与所述第一进液池和所述第二进液池相连通，且与第二进液池相连通的横向孔道以垂直方式与所述微气泡分裂模块相连通。
4.根据权利要求1所述的仿岩心结构的玻璃介质模型，其特征是:所述微气泡分裂模块为“U”形孔道结构，所述“U”形孔道的底部是宽度为10 20微米的细直线孔道，所述细直线孔道长的1/7处与所述微气泡生成模块的横向孔道以垂直方式相连通，所述细直线孔道的两端分别由等边三角形孔道过渡与粗孔道相连通，所述粗孔道的宽度为60 100微米；所述细直线孔道和所述粗孔道的深度均为5 10微米；所述微气泡分裂模块由粗孔道与所述仿岩心结构的微观孔道相连通。
5.根据权利要求1所述的仿岩心结构的玻璃介质模型，其特征是:所述排液孔、所述第一进液孔及所述第二进液孔的孔径都为1.8 2毫米，孔深都为2.3毫米。
6.根据权利要求1所述的仿岩心结构的玻璃介质模型，其特征是:所述第一进液池和第二进液池的直径都为4 5毫米，深度都为5 10微米。
7.根据权利要求1所述的仿岩心结构的玻璃介质模型，其特征是:所述排液池为圆形液池，所述圆形池的直径为4 5毫米，深度为5 10微米。
8.根据权利要求1所述的仿岩心结构的玻璃介质模型，其特征是:所述排液池水道是一矩形排液道，所述排液池水道的长为4 5毫米,宽为0.8 1.2毫米,深度为5 10微米。
全文摘要
本发明属于泡沫性能研究芯片分析技术领域，主要涉及仿岩心结构的可用于三次采油中泡沫驱油和渗流机理研究的玻璃介质模型。包括第一进液池、第二进液池、玻璃基片、玻璃盖片、排液孔、排液池、排液池水道、仿岩心结构的微观孔道、第一进液孔、第二进液孔、微气泡生成模块和微气泡分裂模块。其中，仿岩心结构的微观孔道刻蚀于玻璃基片上；第一进液孔和第二进液孔与排液孔分别位于玻璃盖片的两端；两进液孔分别通过两进液池与微气泡生成模块相连通；微气泡生成模块与微气泡分裂模块相连通；微气泡分裂模块与仿岩心结构的微观孔道相连通；排液水道的两端分别与仿岩心结构的微观孔道的尾部和排液池相连通，排液池与排液孔相连通。
文档编号G01N33/00GK103207257SQ20121000933
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者赵濉, 黄海耀, 靳志强, 宫清涛, 赵荣华 申请人:中国科学院理化技术研究所