岩石在芯片上:一种基于真实岩石结构和毛孔网络建模的代表性微流体平台设计的新方法

科学领域:

• 地质科学 地质科学
• 工程 工程师 工程师 工程师
• 物理 物理学 物理

背景情况:

• 微流体学对于研究多孔介质中的孔尺度现象至关重要,对于石油回收和碳储存等应用至关重要.
• 现有的方法很难在2D微流体平台上准确地复制天然岩石孔状结构的复杂形态.

研究的目的:

• 开发一个强大的多步骤工作流程,用于生成准二维微流体芯片,精确保存3D岩石样本的孔状形态和尺寸分布.
• 通过尽量减少真实孔隙空间和微芯片设计之间的差异,提高微流体研究的可靠性.

主要方法:

• 开发了一种多步骤的工作流程,从CT扫描岩石样本中获得的3D网络数据中生成2D孔喉.
• 在制造过程中采用了精确的面具对齐,以确保精确的孔径几何形状,特别是对于狭窄的喉.
• 通过调整入口区域来调节透度,同时保持原来的孔隙和喉大小分布.

主要成果:

• 开发的方法表明,在设计的图案和制造的微芯片中,二维和三维毛孔和喉大小分布之间存在很强的一致性.
• 通过精确的面具对齐,可以精确地制造具有狭窄喉的微芯片.
• 流量模拟显示了模拟和实验透性之间的差异,特别是在对蚀刻敏感的低透性设计中.

结论:

• 拟议的工作流大大降低了天然岩石孔隙空间形态和准2D微芯片之间的常见差异.
• 这一进步提高了微流体研究的可靠性,这些研究需要忠实地表示孔尺度结构.
• 该方法为研究地下能源和环境应用提供了有价值的工具.