一种光学显微观察方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光学显微观察方法及装置。该装置包括：外模型、玻璃可视模型、观察设备、载物台、分析设备和驱替设备；外模型分别与分析设备、驱替设备连接；载物台设置在外模型内部，载物台用于载放玻璃可视模型；外模型包括上端盖、下端盖和筒体；筒体的相对两侧分别设置两个有可视窗，筒体设置有液体出入口，下端盖设置有光源窗；载物台包括固定板、横向调节单元、纵向调节单元；其中，横向调节单元与固定板连接，纵向调节单元与固定板连接。本发明专利技术还提供了利用上述装置完成的光学显微观察方法。本发明专利技术的装置和方法是一种可以在高温高压条件下显微观察玻璃可视模型的刻蚀孔道直径小于10μm的装置和方法。

Optical microscopic observation method and apparatus

The invention provides an optical microscopic observation method and device. The device includes: an outer glass model, visual model, observation equipment, loading platform, analysis equipment and displacement equipment; and analysis equipment, displacement equipment connection model; loading platform is arranged in the outer inner model, the carrier for carrying the glass visual model; model comprises an upper end cover, a lower end cover and a barrel; relative to both sides of the barrel body are respectively provided with two windows, the cylinder body is provided with a liquid entrance, the end cover is provided with a light source window; the carrier comprises a fixed plate and the horizontal adjustment unit, vertical adjustment unit; wherein, the horizontal adjustment unit is connected with the fixed plate, the longitudinal adjusting unit is connected with a fixed plate. The invention also provides an optical microscopic observation method using the device. The apparatus and method of the invention is a device and a method for observing a glass visualization model with a diameter of less than 10 mu m under the condition of high temperature and high pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种光学显微观察方法及装置
本专利技术涉及一种显微观察方法及装置，尤其涉及一种耐高温耐高压的光学显微观察方法和装置，属于石油开发实验

技术介绍
微观可视化实验是油藏开发实验技术中的一个关键项目。利用玻璃可视模型的透明特点，可以观察到刻蚀孔道内流体的流动现象，为科学分析奠定基础。目前，微观可视化水平向微小孔隙和高压高温方向发展，同时也对观察技术提出挑战。观察方法遇到了两个难以突破的问题：一是微小直径的孔隙要求光学物镜的物距越来越小，这与模型必须具备的耐压耐温特点相矛盾；二是目前的光学观察系统仅满足常温常压的工作条件，尚无法适应高压高温的油藏条件。现有微观可视化实验方法是物理模型与观察系统分离，如图1所示。在直径5cm视野，压力15MPa条件下，光学观察系统仅能对直径20微米的孔隙进行观察，但内部流体边界等细节仍不清晰。而观察10微米孔道只能在常压条件下进行，这与石油开发的高温高压条件相距甚远。随着刻蚀技术的发展，在玻璃上化学法刻蚀的孔道直径已可控制在2微米，为更深入的机理研究创造了条件，因而观察方法的制约矛盾越来越凸显出来。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可以显微观察玻璃可视模型的刻蚀孔道直径小于10μm的装置。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种光学显微观察装置，该光学显微观察装置包括：外模型、玻璃可视模型、观察设备、载物台、分析设备和驱替设备；其中，观察设备与分析设备连接，玻璃可视模型与驱替设备连接；观察设备设置在外模型的内部；分析设备和驱替设备设置在外模型的外部；载物台设置在外模型的内部，载物台载放玻璃可视模型；外模型包括上端盖、下端盖和筒体；其中，筒体的相对两侧分别设置两个有可视窗，筒体设置有液体出入口，下端盖设置有光源窗；载物台包括横向调节单元、纵向调节单元。在本专利技术的光学显微观察装置中，玻璃可视模型、分析设备和驱替设备与现有的设备和模型相同，这里不再赘述。在本专利技术的光学显微观察装置中，优选地，观察设备包括高倍物镜、镜筒以及相机；镜筒与相机通过连接环连接，连接环上设置有通气孔。根据本专利技术的具体实施方式，当高压釜内气体增压时，气体通过通气孔进入镜筒内，使各镜片、镜筒内的元器件双侧均与外界压力保持一致，不会变形及破坏。根据本专利技术的具体实施方式，观察设备中的镜筒具有调节光圈和焦距的功能。在本专利技术的光学显微观察装置中，优选地，观察设备可移动的固定在外模型内部。观察设备可以根据需要上下移动或左右移动。在本专利技术的光学显微观察装置中，优选地，载物台设置有固定板，固定板的中间设置有孔，孔的孔径可完全覆盖玻璃可视模型的中心区域。在本专利技术的光学显微观察装置中，优选地，外模型的上端盖、下端盖与筒体间由O型圈密封。在本专利技术的光学显微观察装置中，优选地，外模型的上端盖和下端盖上均设置有通孔。在本专利技术的光学显微观察装置中，优选地，横向调节单元包括步进电机、齿轮；纵向调节单元包括步进电机、齿轮。在本专利技术的光学显微观察装置中，载物台的横向调节单元和纵向调节单元用于根据需要在横向和纵向上调节载物台。根据本专利技术的具体实施方式，外光源由筒体下端盖的光源窗照射玻璃可视模型。根据本专利技术的具体实施方式，外模型的上端盖上设置有2个通孔，电源线及通讯电线由此通过并保持密封，起到连接玻璃可视模型和提供围压的作用；外模型的上端盖上设置有6个螺丝孔，用于固定观察设备和模型等；外模型的下端盖上设置有1个管线的通孔，起到连接玻璃模型或提供围压等作用。根据本专利技术的具体实施方式，玻璃可视模型通过固定夹固定在载物台的固定板上，横向调节单元和纵向调节单元用于带动固定板移动，改变物镜对应的观察点。在本专利技术的光学显微观察装置中，外模型内部设置有一个整体固定架，用于固定支撑架和观察设备，支撑架用于固定载物台。本专利技术还提供了一种光学显微观察方法，该光学显微观察方法是利用上述的光学显微观察装置完成的，包括以下步骤：向外模型内注入氮气；由驱替设备调节外模型内的压力，控制压力为0.1MPa-4MPa；开始实验，通过观察设备观察实验过程，通过分析设备分析实验规律，完成高温高压条件下光学显微的观察。在本专利技术的光学显微观察方法中，外模型是指高压釜，外模型内的空间是高压釜内和玻璃可视模型外的空间，玻璃可视模型内的压力由另外的驱替流程控制，通常低于外模型压力。在本专利技术的光学显微观察方法中，由驱替设备调节外模型内的压力，控制压力为3MPa。在本专利技术的光学显微观察方法中，优选地，调节压力时，升压速度为0.001MPa/min-0.1MPa/min；更优选为0.1MPa/min。在本专利技术的光学显微观察方法中，优选地，根据玻璃可视模型的不同刻蚀孔道直径选择不同倍数的物镜。比如，若玻璃模型刻蚀孔道直径为3μm，则采用倍数×100的油浸物镜；若玻璃模型刻蚀孔道直径为5μm，则采用倍数为X40的物镜。利用上述光学显微观察装置完成的光学显微观察方法，具体步骤如下：安装光学显微观察装置：安装固定好玻璃可视模型的载物台安装在整体固定架上，支撑架与其连接固定；将观察设备固定在整体固定架的滑轨上，暂时锁紧，防止随意滑动；将安装有载物台、相机等组件的整体固定架连接在外模型上端盖内壁上，并固定；将相机电源线和数据线、步进电机的电源线和数据线分别于上端盖内侧的连接接口连接；将玻璃可视模型的入口、出口与筒体内侧的流体出入口连接；将上、下端盖水平放置在实验室调节架上，调节载物台水平，调节相机水平；在有外光源照射的条件下，调节好物镜与玻璃可视模型间的距离，以成像清晰为主要目的；调节完成后，锁紧滑轨使相机位置固定，锁紧目镜调焦螺丝以及光圈控制等；将调节好的上端盖，无触碰的缓慢放入外模型内，由侧面可视窗观察物镜与玻璃可视模型应位于视野中间；上端盖与筒体采用螺栓紧固密封方式，缓慢轻柔上紧端盖。以水驱油实验为例简要说明实验操作过程，设实验温度为室温，驱替压力2MPa，围压3MPa，物镜倍数×40，玻璃模型刻蚀孔道直径5μm，过程如下：1、开启相机及图像采集、分析设备，实时观察画面；2、由外模型筒体的阀门注入氮气，由驱替设备的注气泵控制压力，升压速度不超过0.001MPa/min-0.1MPa/min；最终稳定在0.1-4MPa；注气过程应监控采集图像，图像若基本没有变化，则说明注气过程平稳、合格；3、对玻璃可视模型抽真空，时间不低于1小时；预设图像采集频率，开始采集；4、饱和油过程：由驱替设备的注油泵以0.01mL/min的速度缓慢向玻璃可视模型内饱和油；图像观察玻璃可视模型孔道内充满油后，停止注入；5、水驱油过程：由驱替设备的注水泵以0.01mL/min的速度缓慢向玻璃可视模型内注水；图像观察并采集水驱动油的运动过程；在孔道内剩余的油滴不再运动后可停止注入；6、由于观察点位置的独特性，可重复3-5过程；实验结束后，停止注入；并以不超过0.05MPa/min的速度外排氮气，完成降压过程；7、分析图像数据，认识驱替规律。若玻璃模型刻蚀孔道直径3μm，则需采用倍数×100的油浸物镜，则相应的实验过程2有所调整，调整如下：由外模型筒壁阀门注入高精过滤白油，粘度2cp；由侧面可视窗观察，直至白油液面覆盖在玻璃可视模型表面，并不超过物镜顶端位置；注入过程可先快后慢，时刻观察监视，当白油浸入物镜下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学显微观察装置，其特征在于，该光学显微观察装置包括：外模型、玻璃可视模型、观察设备、载物台、分析设备和驱替设备；其中，所述观察设备与分析设备连接，所述玻璃可视模型与所述驱替设备连接；所述观察设备设置在所述外模型的内部；所述分析设备和所述驱替设备设置在外模型的外部；所述载物台设置在所述外模型的内部，所述载物台载放玻璃可视模型；所述外模型包括上端盖、下端盖和筒体；其中，所述筒体的相对两侧分别设置两个可视窗，所述筒体设置有液体出入口，所述下端盖设置有光源窗；所述载物台包括横向调节单元、纵向调节单元。

【技术特征摘要】
1.一种光学显微观察装置，其特征在于，该光学显微观察装置包括：外模型、玻璃可视模型、观察设备、载物台、分析设备和驱替设备；其中，所述观察设备与分析设备连接，所述玻璃可视模型与所述驱替设备连接；所述观察设备设置在所述外模型的内部；所述分析设备和所述驱替设备设置在外模型的外部；所述载物台设置在所述外模型的内部，所述载物台载放玻璃可视模型；所述外模型包括上端盖、下端盖和筒体；其中，所述筒体的相对两侧分别设置两个可视窗，所述筒体设置有液体出入口，所述下端盖设置有光源窗；所述载物台包括横向调节单元、纵向调节单元。2.根据权利要求1所述的光学显微观察装置，其特征在于，所述观察设备包括高倍物镜、镜筒以及相机；所述镜筒与相机通过连接环连接，所述连接环上设置有通气孔。3.根据权利要求1所述的光学显微观察装置，其特征在于，所述观察设备可移动的固定在外模型内部。4.根据权利要求1所述的光学显微观察装置，其特征在于，所述载物台设置有固定板，所述固定板的中间设置有孔；所述孔的孔径完全覆盖玻璃可视模型的中心区...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴隆，李实，张娜，俞宏伟，姬泽敏，张可，韩海水，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11