大尺寸微觀仿真模型制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種大尺寸微觀仿真模型制作方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，石油行業(yè)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)提高采收率領(lǐng)域微觀模擬驅(qū)油技術(shù)中采用的微觀模型主 要有兩類：微觀滲流仿真模型（專利號：ZL00109777. 6)和真實(shí)儲(chǔ)集巖微觀孔隙模型及其制 作技術(shù)（專利號：ZL93105170. 3)。兩類微觀仿真模型均是小尺寸模型，有效面積在1. 5cm2至4cm2之間，小尺寸模型應(yīng)用在微觀模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中存在下述主要問題：
[000引 1、研究能力有限
[0004] 在4cm2的范圍內(nèi)，很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不明顯，相同條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比差異小， 研究能力弱。例如，在研究不同配方的二元復(fù)合驅(qū)實(shí)驗(yàn)中，需要對比分析相同實(shí)驗(yàn)條件下不 同二元體系配方的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在小模型中實(shí)驗(yàn)，由于差異變化小，會(huì)導(dǎo)致一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果被忽 略。而利用大尺寸微觀模型實(shí)驗(yàn)，變化的數(shù)量和程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于小模型，實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果更加清 晰，研究層次更加深入。
[0005] 2、對驅(qū)油體系波及系數(shù)的微觀機(jī)理研究缺乏較強(qiáng)的說服力
[0006] 驅(qū)油體系波及系數(shù)的微觀機(jī)理研究是提高采收率技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，在有關(guān)通過微 觀模擬實(shí)驗(yàn)研究波及系數(shù)驅(qū)油機(jī)理的專題匯報(bào)和討論中，很多專家和學(xué)者對微觀模擬實(shí)驗(yàn) 研究波及問題提出質(zhì)疑，問題集中在幾十個(gè)孔隙的變化如何反映波及，如何讓人信服？例 女口，在小模型、潤濕性強(qiáng)親水條件下的部分實(shí)驗(yàn)中，水驅(qū)初始水線波及了小模型的全部有效 區(qū)域，再進(jìn)一步用實(shí)驗(yàn)結(jié)果去分析波及問題的確有些勉強(qiáng)。而應(yīng)用大尺寸微觀模型進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，整體孔隙面積和孔隙數(shù)量對大幅增加，水線運(yùn)移的距離增大，波及的變化更加顯著，克 服了注水初期模型被全部波及的問題，無疑，對驅(qū)油體系微觀波及機(jī)理研究更具說服力。
[0007] 為此我們發(fā)明了一種新的大尺寸微觀仿真模型制作方法，解決了 W上技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種在遵循玻璃刻蝕基本原理的基礎(chǔ)上，對其加工工藝、設(shè) 備流程和拓展應(yīng)用Η個(gè)層面進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新的大尺寸微觀仿真模型制作方法。
[0009] 本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：
[0010] 大尺寸微觀仿真模型制作方法，該大尺寸微觀仿真模型制作方法包括：步驟1，根 據(jù)研究需要，設(shè)定技術(shù)指標(biāo)，制作大尺寸微觀仿真模型的底版；步驟2,利用底版對大尺寸 成品館版進(jìn)行光刻、顯影和清洗；步驟3,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，選擇適合的腐蝕試劑，對顯影 后的館版進(jìn)行刻蝕；步驟4,初步清洗刻蝕好的館版，然后進(jìn)行打孔操作，制作實(shí)驗(yàn)所需的 進(jìn)、出口；步驟5,將制備好的大尺寸微觀仿真模型的館版進(jìn)行反復(fù)清洗，保證清潔度；步驟 6,將大尺寸微觀仿真模型進(jìn)行高溫加熱粘合。
[0011] 本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：
[0012]在步驟1中，制作大尺寸微觀仿真模型的底版的材料為石英玻璃或派熱克斯7740 玻璃。
[001引在步驟3中，當(dāng)需要進(jìn)行深度刻蝕、毛細(xì)管刻蝕時(shí)，W HF和NH4F的混合液為刻蝕 試劑，HF :饑巧=0. 5-0. 75:0. 5-0. 75摩爾比，清洗間隔時(shí)間為20h。
[0014] 在步驟3中，當(dāng)需要進(jìn)行毛細(xì)管刻蝕時(shí)，W HF和HNO3的混合液為刻蝕試劑，HF : HN03 = 0 . 5-0 . 75 : 0 . 5摩爾比，清洗間隔時(shí)間為20h。
[0015] 在步驟3中，當(dāng)需要進(jìn)行中深度刻蝕、毛細(xì)管刻蝕時(shí)，W HF、NH4F和HNO3的混合液 為刻蝕試劑，HF ;饑巧;HN03 = 0 . 75-1:0 . 5 : 0 . 5摩爾比，清洗間隔時(shí)間為20h。
[001引在步驟3中，當(dāng)需要進(jìn)行深度刻蝕時(shí)，W邸、饑巧和肥L的混合液為刻蝕試劑，HF : 饑巧；肥L = 0. 75:0. 5:0. 5摩爾比，清洗間隔時(shí)間為20h。
[0017] 在步驟3中，刻蝕溫度范圍為20-5(TC。
[0018] 在步驟6中，將大尺寸微觀仿真模型水平放置到大尺寸微觀仿真模型專用平臺(tái) 上，把大尺寸微觀仿真模型平臺(tái)和模型一起放到數(shù)控高溫爐中，進(jìn)行高溫加熱粘合；低滲透 模型采用69(TC，Η次燒制粘合方法；高滲透模型采用698°C，兩次燒制粘合方法；該大尺寸 微觀仿真模型專用平臺(tái)表面平整度在3 μ m W內(nèi)，并且在80(TC高溫不變形。
[0019] 該大尺寸微觀仿真模型制作方法還包括，在步驟6之后，在大尺寸微觀仿真模型 燒制完成后，在顯微鏡下觀察喉道的刻蝕質(zhì)量。
[0020] 本發(fā)明涉及對石油天然氣等地下流體在多孔介質(zhì)內(nèi)滲流規(guī)律研究所應(yīng)用的大尺 寸微觀玻璃仿真模型的制作方法，是石油行業(yè)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究提高采收率領(lǐng)域中微觀模擬驅(qū) 油技術(shù)的核必部分。本發(fā)明把微觀玻璃模型的有效尺寸由原來的4cm2 W內(nèi)擴(kuò)大到10cm2,解 決了目前微觀模擬實(shí)驗(yàn)中模型的有效區(qū)域過小的問題，大幅提升了該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究能 力，本發(fā)明尤其適用于對驅(qū)油體系波及系數(shù)微觀機(jī)理的專項(xiàng)研究，實(shí)驗(yàn)效果更加明顯，成果 更具說服力。本發(fā)明的制作技術(shù)是在遵循玻璃刻蝕基本原理的基礎(chǔ)上，對其加工工藝、設(shè)備 流程和拓展應(yīng)用Η個(gè)層面進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新。本發(fā)明主要用于石油行業(yè)室內(nèi)微觀模擬驅(qū)油 實(shí)驗(yàn)，適用于水驅(qū)和不同種類化學(xué)驅(qū)等驅(qū)油體系的驅(qū)油機(jī)理和提高采收率等方面的研究， 本發(fā)明提升了微觀模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究水平和研究能力，使得研究結(jié)果更具說服力。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的大尺寸微觀仿真模型制作方法的一具體實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施 例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
[0023] 如圖1所示，圖1為本發(fā)明的大尺寸微觀仿真模型制作方法的流程圖。在步驟101， 根據(jù)研究需要，設(shè)定技術(shù)指標(biāo)（高、低滲透率等等），制作大尺寸微觀仿真模型的底版。由于 玻璃具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、大范圍的光譜穿透性、良好的絕熱性及絕緣性、較低的光吸收 系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，大尺寸微觀仿真模型的基底材料為石英玻璃或派熱克斯7740玻璃。流程進(jìn)入 到步驟102。
[0024] 在步驟102,按照刻蝕玻璃的常規(guī)加工工藝，利用底版對大尺寸成品館版（由玻璃 基片加館膜構(gòu)成）進(jìn)行光刻、顯影和清洗。流程進(jìn)入到步驟103。
[00巧]在步驟103,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，選擇適合的腐蝕試劑，對顯影后的館版進(jìn)行刻蝕， 注意溫度和時(shí)間的控制。玻璃刻蝕的主要方法是清洗、涂膠、光刻、顯影和反復(fù)腐蝕。玻璃 刻蝕普遍采用46%的氨氣酸作為刻蝕劑，刻蝕速度較高，但是刻蝕后玻璃表面質(zhì)量不佳， 而且刻蝕劑對保護(hù)層破壞嚴(yán)重。側(cè)腐蝕也是蝕刻加工中不可避免的問題，影響側(cè)腐蝕的因 素很多，如；（1)蝕刻劑的選擇；（2)清洗間隔時(shí)間；（3)蝕刻方式（設(shè)備）的選擇等等。
[0026] 大尺寸微觀仿真模型的制作過程中，送些矛盾變的更為突出。如果處理不好，則難 W獲得滿足實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求的微觀刻蝕模型。例如，制作深度為50微米的低滲模型和120微 米的高滲模型，就需要采