乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置、监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及油气田开发工程技术领域，公开了乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置、监测方法，包括：连续相与分散相注入系统，管路乳状液滴生成及分流量系统，微通道内液滴运移系统以及信息采集与传输系统。通过选择不同类型的表面活性剂并改变连续相与分散相流体的注入速度，可以生成油包水和水包油两种类型的乳状液滴，可精准生成不同大小的乳状液滴，且液滴均一稳定，进而研究不同类型的乳状液在孔喉中的变形通过机制、捕集滞留机制、破裂分散机制等微观渗流机制。机制等微观渗流机制。机制等微观渗流机制。

【技术实现步骤摘要】
乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置、监测方法


[0001]本专利技术涉及油气田开发工程
，具体为乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置、监测方法。

技术介绍

[0002]在油田开发中，原油可以通过乳化降粘的方式进行开采。通过乳化降粘会生成油包水乳状液、水包油乳状液、多重乳状液等类型。这些乳状液在地层运移的过程中有不同的流动形式，包括粘附于岩石壁面、自由通过、堵塞喉道、液滴聚并、液滴卡断等，微观的非连续相流动特征使得宏观压力不断波动。
[0003]目前常用的微观可视化研究手段主要是通过二维微观刻蚀模型驱替实验，其通过制作一个能直接在微流控芯片内部生成乳状液的方式来进行观察和研究。这类微流控芯片内部通道比较复杂，若发生堵塞很难进行清洗，导致其有效使用寿命较短，且无法研究液滴通过喉道时引起的压力波动变化。同时，目前研究对于微观条件下不同渗透率的孔喉分流量的研究以及压力波动的研究较少。
[0004]因此，为了简化实验装置并研究乳状液的渗流机理，需要制造一种简便有效的乳状液滴生成及实时观测装置，进而研究不同类型的乳状液在孔喉中的变形通过机制、捕集滞留机制、破裂分散机制等微观渗流机制及分流量波动特征。

技术实现思路

[0005]为精准且定量生成乳状液滴，研究不同类型的乳状液在孔喉中的变形通过机制、捕集滞留机制、破裂分散机制等微观渗流机制，并研究这些渗流机制与压力之间的关系，本专利技术提供了一种乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置，包括：连续相与分散相注入系统，管路乳状液滴生成及分流量系统，微通道内液滴运移系统以及信息采集与传输系统，
[0006]所述连续相与分散相注入系统包括微流量注射泵A与微流量注射泵B以及微量注射器A与微量注射器B；
[0007]其中，微量注射器A固定于微流量注射泵A，微量注射器B固定于微流量注射泵B上，微量注射器A与微量注射器B分别注入连续相以及分散相液体；
[0008]所述管路乳状液滴生成及分流量系统包括微流控内丝Y型接头、定制分流器、截止阀A与截止阀B，其中，
[0009]所述微流控内丝Y型接头的第一分叉与微量注射器A相连接，所述微流控内丝Y型接头的第二分叉与微量注射器B相连接，所述微流控内丝Y型接头的合流端与定制分流器的进液端相连接，所述定制分流器的出液端分别与截止阀A和截止阀B相连接，用于管路流体的分流；
[0010]微通道内液滴运移系统包括一个以上微流控芯片以及一个以上尾液收集器，其中一个所述微流控芯片的进液端与截止阀A的出液端相连接，其中另一个所述微流控芯片的出液端与尾液收集器A的内部相连通；
[0011]连接微流控芯片与截止阀B的通路上设有压力传感器，所述压力传感器与计算机通讯。
[0012]在一个实施例中，所述微流控芯片包括乳状液滴注入端口、激光刻蚀通道区域和流体流出端口，其中，
[0013]所述乳状液滴注入端口、激光刻蚀通道区域和流体流出端口依次首尾连通，乳状液滴依次经过乳状液滴注入端口、激光刻蚀通道区域以及体流出端口。
[0014]在一个实施例中，所述管路乳状液滴生成及分流量系统还包括一个以上倒锥接头以及两相流交汇区，其中，
[0015]任一所述倒锥接头嵌装于微流控内丝Y型接头的第一分叉以及第二分叉的端部；
[0016]所述微流控内丝Y型接头的第一分叉以及第二分叉的交汇处形成两相流交汇区，乳状液在两相流交汇区形成。
[0017]在一个实施例中，所述信息采集与传输系统包括：一个以上压力传感器、高速摄像机、高分辨率显微镜和计算机，其中，
[0018]连接微流控芯片与截止阀A的通路上设有压力传感器，所述压力传感器与计算机通讯；
[0019]所述高分辨率显微镜设置于其中一个微流控芯片的激光刻蚀通道区域正上方，且高分辨率显微镜的一侧设有高速摄像机，所述高速摄像机与计算机通讯。
[0020]在一个实施例中，所述管路连接均使用PTFE导管连接。
[0021]在一个实施例中，所述PTFE导管的外径为1mm
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2mm，内径为0.5mm
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1.5mm。
[0022]在一个实施例中，所述微流控芯片的厚度为0.5cm
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1.0cm。
[0023]根据本专利技术公开实施例的第一方面，提供一种适用于上述的乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置的监测方法，该方法包括：
[0024]步骤1：利用压力传输系统的压力传感器检测管路压力，并将检测的数据传送至计算机；
[0025]步骤2：利用信息采集与传输系统的高速摄像机观测，观测不同几何通道结构下液滴运移形式的类型及相应的转化对应关系，并将视频传送至计算机。
[0026]有益效果
[0027]本专利技术提供了一种乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置。具备以下有益效果：(1)通过选择不同类型的表面活性剂并改变连续相与分散相流体的注入速度，可以生成油包水和水包油两种类型的乳状液滴，可精准生成不同大小的乳状液滴，且液滴均一稳定，进而研究不同类型的乳状液在孔喉中的变形通过机制、捕集滞留机制、破裂分散机制等微观渗流机制。
[0028](2)实现了乳状液生成部位与孔喉部位的分离，通过微流控内丝Y型接头、定制分流器以及定制微流控芯片三者之间的相互配合可以实现实验研究所需的各种功能，简化了微流控芯片内部结构，便于清洗芯片，增加了芯片实验有效使用寿命。同时也对生成的乳状液无法注入微通道的问题进行了有效的解决。
[0029](3)在乳状液生成部位与微流控芯片之间增加了压力传感器，可以研究由于液滴捕获或通过孔喉而引起的压力变化规律，解决了微流控芯片内部生成乳状液时无法监测压力波动的问题。
[0030](5)通过调节管路内截止阀的开关，可以研究单个芯片内压力的变化，也可以研究平行管路内分流量特征以及压力波动的变化。
[0031](4)通过高分辨率显微镜和高速摄像机可以实现可视化研究。
附图说明
[0032]图1为本专利技术所述基于乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置结构示意图；
[0033]图2为本专利技术所述微流控内丝Y型接头装配倒锥接头的结构示意图；
[0034]图3为微流控芯片的单通道示意图；
[0035]图4为微流控芯片的双通道示意图；
[0036]图5为乳状液滴生成示意图；
[0037]图6为乳状液临界释放示意图；
[0038]图7为乳状液通过单通道管路压力波动曲线图；
[0039]图8为乳状液通过双通道发生破裂示意图；
[0040]图9为两个平行管路内压力波动曲线对比图；
[0041]图10为不同流量以及不同水油流速比下生成的乳状液滴长度的变化曲线。
[0042]图11(A)为10μL/min流量下的液滴通过喉道形式；
[0043]图11(B)为20μL/min流量下的液滴通过喉道形式。
[0044]图中：1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置，其特征在于，包括：连续相与分散相注入系统、管路乳状液滴生成及分流量系统、微通道内液滴运移系统以及信息采集与传输系统，所述连续相与分散相注入系统包括微流量注射泵A(1)与微流量注射泵B(2)以及微量注射器A(3)与微量注射器B(4),其中，微量注射器A(3)固定于微流量注射泵A(1)，微量注射器B(4)固定于微流量注射泵B(2)上，微量注射器A(3)与微量注射器B(4)分别注入连续相以及分散相液体；所述管路乳状液滴生成及分流量系统包括微流控内丝Y型接头(5)、定制分流器(6)、截止阀A(17)与截止阀B(18)，其中，所述微流控内丝Y型接头(5)的第一分叉与微量注射器A(3)相连接，所述微流控内丝Y型接头(5)的第二分叉与微量注射器B(4)相连接，所述微流控内丝Y型接头(5)的合流端与定制分流器(6)的进液端相连接，所述定制分流器(6)的出液端分别与截止阀A(17)和截止阀B(18)相连接，用于管路流体的分流；微通道内液滴运移系统包括微流控芯片以及尾液收集器，其中一个所述微流控芯片的进液端与截止阀A(17)的出液端相连接，其中另一个所述微流控芯片的出液端与尾液收集器A(15)的内部相连通。2.根据权利要求1所述的一种乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置，其特征在于，所述微流控芯片包括乳状液滴注入端口(21)、激光刻蚀通道区域(22)和流体流出端口(23)，其中，所述乳状液滴注入端口(21)、激光刻蚀通道区域(22)和流体流出端口(23)依次首尾连通，乳状液滴依次经过乳状液滴注入端口、激光刻蚀通道区域以及流体流出端口。3.根据权利要求1所述的一种乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置，其特征在于，所述管路乳状液滴生成及分流量系统还包括一个以上倒锥接头(20)以及两相流交汇区(19)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦贝，侯健，刘永盛，杜庆军，刘月亮，周康，王惠宇，张旭，薛钰，杨旭，鲁向权，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：