混合可湿性对毛孔尺度流体位移的影响的实验调查:微流体研究

科学领域:

• 孔隙介质物理 孔隙介质物理
• 地下水文学 地下水文学
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 岩石的湿透性对于理解水文学,能源提取和环境科学中的流体行为至关重要.
• 自然形成通常表现出混合的湿透性,这是一个复杂的孔尺度特征,对流体移位的影响不太了解.
• 在微流体中创建混合湿度的现有方法缺乏空间控制和分辨率.

研究的目的:

• 调查混合湿度对孔尺度流体位移动态的影响.
• 开发一种新的方法,用于微流体模型中精确地控制湿度的空间控制.
• 为了将湿度分布与毛孔大小相关联,并分析其对流体入侵模式的影响.

主要方法:

• 开发了一种结合光刻法和分子蒸汽沉积的新技术,用于选择性湿度修改.
• 制造了五种微流体装置,具有受控的水友性-水性面积比率,模仿混合可湿性.
• 通过用水淹没并分析注射时间,压力和和,进行了比较性流体位移实验.

主要成果:

• 毛孔级混合湿度显著影响注射时间,侵袭模式和动态压力.
• 增加水友面积分数导致注射时间和动态压力下降.
• 混合湿度显示出非单调的和行为,但在某些配置中提高了扫除效率,减少了绕过的气体.

结论:

• 水友和疏水区的分布和比率决定了流体移位动态的关键.
• 精确控制的混合湿度可以提高地下应用的扫除效率,如石油回收和二氧化碳封存.
• 混合湿区的分配效率低下,可能会降低整体扫除效率,这凸显了空间控制的重要性.