AT528015B1 - Mikrofluidchip zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung, sowie Verfahren zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung oder Erdgasgewinnung - Google Patents

Mikrofluidchip zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung, sowie Verfahren zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung oder Erdgasgewinnung

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mikrofluidchip (1) zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung. Zur Erreichung einer hohen Einsatzpraktikabilität ist vorgesehen, dass der Mikrofluidchip (1) ein Mikrofluidkanalsystem (2) zur Fluidleitung aufweist, wobei der Mikrofluidchip (1) ein oder mehrere Einlassportale (3, 4) zur Zuführung einer Chemikalie und eines Verdünnungsfluids, insbesondere von Salzwasser, in das Mikrofluidkanalsystem (2) aufweist, wobei das Mikrofluidkanalsystem (2) nacheinander fluidleitend verbunden aufweist, – eine mit den Einlassportalen (3, 4) fluidleitend verbundene Mischsektion (A) zur Mischung der Chemikalie und des Verdünnungsfluids zu einer Chemikalienlösung, – eine Stabilitätsprüfsektion (B) mit einem, vorzugsweise sich zumindest abschnittsweise erweiterndem, Aufnahmeraum (6), um eine Stabilität der Chemikalienlösung im Aufnahmeraum (6) zu untersuchen, – eine Einspeisesektion (C), aufweisend eine Einspeiseöffnung (16), um ein Wechselwirkungsfluid, insbesondere Erdöl, über die Einspeiseöffnung (16) in die Chemikalienlösung zur Bildung eines Gemisches einzuspeisen, und – eine Mischungsprüfsektion (D) mit einer Durchmischungsstrecke, um eine Stabilität des Gemisches entlang der Durchmischungsstrecke zu untersuchen, insbesondere zu beobachten. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung oder Erdgasgewinnung.

Description

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Beschreibung
MIKROFLUIDCHIP ZUM TESTEN EINER CHEMIKALIE, INSBESONDERE ZUR TERTIÄREN ERDÖLGEWINNUNG, SOWIE VERFAHREN ZUM TESTEN EINER CHEMIKALIE, INSBESONDERE ZUR TERTIAREN ERDOLGEWINNUNG ODER ERDGASGEWINNUNG
[0001] Die Erfindung betrifft einen Mikrofluidchip zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung, wobei der Mikrofluidchip ein Mikrofluidkanalsystem zur Fluidleitung aufweist.
[0002] Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung oder Erdgasgewinnung.
[0003] Um Erdöl oder Erdgas aus Lagerstätten mit geringem Lagerstättendruck zu fördern, kann tertiäre Ölgewinnung, auch als Enhanced-Oil-Recovery (EOR) bezeichnet, eingesetzt werden, wobei beispielsweise Flüssigkeiten oder Gase über ein Bohrloch in eine Lagerstätte injiziert werden, um Erdöl aus der Lagerstätte, häufig über ein zweites Bohrloch, zu fördern. Ein bekanntes Verfahren ist Chemikalien, häufig in Salzwasser gelöst, in die Lagerstätte zu injizieren, auch als Chemical-Enhanced-Oil-Recovery (cEOR) bezeichnet. Dabei kann beispielsweise mit den Chemikalien eine Herabsetzung einer Oberflächenspannung von Erdöl der Lagerstätte intendiert sein, um ein Lösen des Erdöls von Gesteinsstrukturen der Lagerstätte und eine Förderausbeute zu erhöhen.
[0004] Ein Auffinden und eine Auswahl einer für eine bestimmte Lagerstätte passenden Chemikalie erfordert in der Regel ein Durchlaufen von aufwendigen Labortests, wobei üblicherweise Chemikalien in unterschiedlichen Konzentrationen mit Salzwasser und Erdölproben aus der Lagerstätte in Glasbehältern gemischt werden und ein Phasenverhalten über mehrere Wochen untersucht wird. Hierzu werden häufig mehr als hundert Einzelexperimente unter Variation beispielsweise von Chemikalienkonzentration, Salzgehalt, Druck und Temperatur durchgeführt. Dies gestaltet sich als ressourcenaufwendig, im Besonderen in Bezug auf ein Zeiterfordernis und eine erforderliche aus der Lagerstatte stammende Erdölprobenmenge.
[0005] Zur Untersuchung eines Strömungsverhaltens einer Flüssigkeit in einer Gesteinsstruktur ist es bekannt, die Flüssigkeit durch ein Mikrofluidkanalsystem eines Mikrofluidchips zu leiten, wobei in einem Kanal des Mikrofluidkanalsystems die üblicherweise poröse Gesteinsstruktur nachgebildet ist, und eine Ausbreitung der Flüssigkeit durch den Kanal beobachtet wird.
[0006] Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mikrofluidchip der eingangs genannten Art anzugeben, welcher eine hohe Einsatzpraktikabilität, insbesondere in Bezug auf ein Testen einer Chemikalie, aufweist.
[0007] Weiter ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Testen einer Chemikalie anzugeben, welches eine hohe Einsatzpraktikabilität aufweist.
[0008] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Mikrofluidchip der eingangs genannten Art der Mikrofluidchip eine oder mehrere Einlassportale zur Zuführung einer Chemikalie und eines Verdünnungsfluids, insbesondere von Salzwasser, in das Mikrofluidkanalsystem aufweist, wobei das Mikrofluidkanalsystem fluidleitend nacheinander verbunden aufweist, - eine mit den Einlassportalen fluidleitend verbundene Mischsektion zur Mischung der Chemikalie und des Verdünnungsfluids, insbesondere gemäß einer vorgegebenen Konzentration, zu einer, vorzugsweise homogenen, Chemikalienlösung,
- eine Stabilitätsprüfsektion mit einem, vorzugsweise sich zumindest abschnittsweise erweiterndem, Aufnahmeraum, um eine Stabilität der Chemikalienlösung im Aufnahmeraum zu untersuchen, insbesondere zu beobachten,
- eine Einspeisesektion, aufweisend eine Einspeiseöffnung, um ein Wechselwirkungsfluid, insbesondere Erdöl, über die Einspeiseöffnung in die Chemikalienlösung zur Bildung eines Gemisches einzuspeisen, und insbesondere eine Fluid-Fluid-Wechselwirkung im Gemisch zu untersuchen, und
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- eine Mischungsprüfsektion mit einer Durchmischungsstrecke, um eine Stabilität des Gemisches entlang der Durchmischungsstrecke zu untersuchen, insbesondere zu beobachten.
[0009] Grundlage der Erfindung ist die Idee, ein Testen bzw. ein Screening einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung, mit einem Mikrofluidchip umzusetzen, wobei das Mikrofluidkanalsystem des Mikrofluidchips mehrere fluidleitend miteinander verbundene funktionale Sektionen verwirklicht, sodass eine dem Mikrofluidkanalsystem zugeführte Chemikalie zur Testung der Chemikalie die Sektionen durchläuft. Dadurch kann die Testung mit geringen Fluidmengen durchgeführt werden und eine Auswirkung einer Änderung einer Konzentration und/oder einer Menge und/oder einer Art der Chemikalie aufwandsarm untersucht, insbesondere beobachtet, werden. Im Besonderen kann getestet werden, ob die Chemikalie für eine Injektion in eine Lagerstätte, üblicherweise im Rahmen einer tertiären Erdölgewinnung, insbesondere ChemicalEnhanced-Oil-Recovery (cEOR), geeignet ist. Die Lagerstätte kann eine mit Gestein gebildete Lagerstätte, insbesondere eine unterirdische Lagerstätte bzw. ein Untertagespeicher, sein.
[0010] Indem das Mikrofluidsystem fluidleitend nacheinander verbunden, die Mischsektion, die Stabilitätsprüfsektion, die Einspeisesektion und die Mischungsprüfsektion aufweist, kann eine der Mischsektion zugeführte Chemikalie, insbesondere die Chemikalienlösung, diese Sektionen, insbesondere nacheinander in der angegeben Reihenfolge, durchlaufen. Der Mikrofluidchip weist üblicherweise ein Auslassportal, welches fluidleitend mit der Mischungsprüfsektion verbunden, insbesondere an diese angeschlossen, ist, auf, um über das Auslassportal Fluid, insbesondere das Gemisch, aus dem Mikrofluidchip abzuführen. Das jeweilige Einlassportal ist üblicherweise der Mischsektion stromabwärts vorgeordnet. Das Auslassportal ist üblicherweise der Mischungsprüfsektion stromabwärts nachgeordnet. Das jeweilige Einlassportal kann zur Fluidzuführung, insbesondere zur Zuführung der Chemikalie und/oder des Verdünnungsfluids, in die Mischsektion über einen Einlasskanal des Mikrofluidkanalsystems mit der Mischsektion fluidleitend verbunden, insbesondere an diese angeschlossen, sein. Das Auslassportal kann zur Fluidabführung, insbesondere Abführung des Gemisches, aus der Mischungsprüfsektion über einen Auslasskanal des Mikrofluidkanalsystems mit der Mischungsprüfsektion fluidleitend verbunden, insbesondere an diese angeschlossen, sein. Das Mikrofluidkanalsystem ist üblicherweise lichttransparent ausgebildet, sodass ein das Mikrofluidkanalsystem durchlaufendes Fluid optisch beobachtet werden kann. Üblicherweise werden in der Mischsektion die Chemikalie und das Verdünnungsfluid vermischt, sodass sich eine gewünschte bzw. vorgegebenen Konzentration der Chemikalie in der Chemikalienlösung ergibt.
[0011] Zweckmäßig können die Einlassportale ein erstes Einlassportal und/oder ein zweites Einlassportal umfassen, insbesondere sein. Günstig ist es, wenn der Mikrofluidchip das erste Einlassportal zur Zuführung der Chemikalie in das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die Mischsektion, und/oder das zweites Einlassportal zur Zuführung des Verdünnungsfluids in das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die Mischsektion, aufweist. Das erste Einlassportal und das zweite Einlassportal können jeweils über einen, insbesondere eigenen, Einlasskanal mit der Mischsektion fluidleitend verbunden sein, insbesondere an diese anschließen. Mit Variieren einer Durchflussrate der Chemikalie und/oder des Verdünnungsfluids durch das jeweilige Einlassportal kann eine, insbesondere gewünschte bzw. vorgegebene, Konzentration der Chemikalie in der Chemikalienlösung eingestellt werden.
[0012] Die jeweilige Sektion des Mikrofluidkanalsystems ist üblicherweise mit zumindest einem, insbesondere genau einem, Hauptkanal des Mikrofluidkanalsystems gebildet. Die Sektionen bezeichnen insbesondere die Mischsektion, die Stabilitätsprüfsektion, die Einspeisesektion und/oder die Mischungsprüfsektion. Die Sektionen des Mikrofluidkanalsystems, insbesondere die jeweiligen Hauptkanäle der Sektionen, können mit Verbindungskanälen des Mikrofluidkanalsystems fluidleitend miteinander verbunden, insbesondere aneinander angeschlossen, sein, üblicherweise, insbesondere stromabwärts, nacheinander in der angegebenen Reihenfolge. Im Besonderen kann ein Ausgang der jeweiligen Sektion, insbesondere deren Hauptkanals, mit einem Eingang der, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, stromabwärts nachfolgenden Sektion, insbesondere deren Hauptkanals, durch einen der Verbindungskanäle fluidleitend verbunden sein. Damit kann die Chemikalie, insbesondere die Chemikalienlösung, von einer jeweiligen
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Sektion nach Durchlaufen der Sektion in die stromabwärts nachfolgende Sektion überführt werden. Die Hauptkanäle und Verbindungskanäle können einen Gesamtkanal des Mikrofluidkanalsystems bilden, welcher sich, insbesondere mit variierendem Durchmesser, stromabwärts von einem Eingang des Hauptkanals der Mischsektion bis zu einem Ausgang des Hauptkanals der Mischungsprüfsektion erstreckt.
[0013] Stromabwärts bezieht sich üblicherweise auf eine jeweilige Strömungsrichtung entlang eines vom Mikrofluidkanalsystem, insbesondere dem jeweiligen Kanal, vorgegebenen Strömungsweges von der über das Einlassportal zugeführten Chemikalie durch das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die angegebenen Sektionen des Mikrofluidkanalsystems, bis üblicherweise zu einem Abführen der Chemikalie über das Auslassportal aus dem Mikrofluidchip. Stromabwärts bzw. Strömungsrichtung entspricht üblicherweise einer Längsrichtung des jeweiligen Kanals. Der Kanal kann insbesondere der jeweilige Hauptkanal sein. In der Regel erstreckt sich das Mikrofluidkanalsystem im Wesentlichen entlang einer Erstreckungsebene des Mikrofluidchips. Draufsicht, insbesondere auf den Mikrofluidchip, im Speziellen auf das Mikrofluidkanalsystem, bezeichnet üblicherweise eine Sicht orthogonal zur Erstreckungsebene des Mikrofluidchips, insbesondere in einem Querschnitt entlang der Erstreckungsrichtung. Das Mikrofluidkanalsystem und/oder eine Strömungsrichtung, insbesondere entlang eines Strömungsweges, den das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die Sektionen, definieren, verläuft üblicherweise im Wesentlichen in der Erstreckungsebene. Die Erstreckungsebene ist üblicherweise durch eine Längsrichtung und Breitenrichtung des Mikrofluidchips, insbesondere des Mikrofluidkanalsystems, definiert. Der Mikrofluidchip ist üblicherweise im Wesentlichen plattenförmig, insbesondere entlang der Erstreckungsebene, ausgebildet. Eine Höhe des Mikrofluidchips ist üblicherweise orthogonal zur Erstreckungsebene orientiert. Eine in einer bestimmten Richtung orientierte Ausrichtung einer Öffnung bezeichnet üblicherweise eine Ausrichtung der Öffnung, sodass durch die Öffnung fließendes Fluid im Wesentlichen entlang der bestimmten Richtung durch die Öffnung hindurchtritt, im Besonderen, dass eine Öffnungsfläche der Öffnung im Wesentlichen orthogonal zur bestimmten Richtung orientiert ist.
[0014] In der Mischsektion können die Chemikalie und das Verdünnungsfluid zu einer, vorzugsweise homogenen, Chemikalienlösung, insbesondere in Bezug auf eine Konzentration der Chemikalie in der Chemikalienlösung, vermischt werden. Günstig ist es, wenn die Mischsektion einen mikrofluiden Mischer zum Mischen der Chemikalie und des Verdünnungsfluids zur Chemikalienlösung aufweist. Von Vorteil ist es, wenn die Mischsektion eine erste Mischstrecke zum Mischen der Chemikalie und des Verdünnungsfluids aufweist. Die Mischstrecke kann den mikrofluiden Mischer bilden. Eine hohe Anwendungspraktikabilität ist erreichbar, wenn die Mischsektion einen Mischkanal aufweist, wobei im Mischkanal in Stromabwärtsrichtung nacheinander, und vorzugsweise nebeneinander, Hinderniselemente zur mehrfachen Umleitung der Chemikalienlösung, und insbesondere Trennung und Wiedervereinigung von Teilströmen der Chemikalienlösung, angeordnet sind. Die Hinderniselemente sind üblicherweise voneinander beabstandet. Die Hinderniselemente können eine gleiche Form oder unterschiedliche Form aufweisen. Die Hinderniselemente können sich jeweils im Wesentlichen gänzlich durch den Mischkanal hindurch erstrecken. Die Hinderniselemente können eine quer, insbesondere orthogonal, zur einer Mittenlinie, insbesondere Längsachse, des Mischkanals, vorzugsweise zur Erstreckungsebene, orientierte Längsachse aufweisen. Das jeweilige Hinderniselement kann derart im Mischkanal angeordnet und geformt sein, dass das Hinderniselement an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Hinderniselements von der Chemikalie, insbesondere Chemikalienlösung, im Mischkanal umströmbar ist. Günstig ist es, wenn in Draufsicht auf den Mikrofluidchip, das jeweilige Hinderniselement von Seitenflächen des Mischkanals beabstandet ist. Üblicherweise bezeichnen die Seitenflächen des Mischkanals im Wesentlichen in Höhenrichtung des Mikrofluidchips verlaufende Randflächen des Mischkanals. Günstig ist es, wenn das jeweilige Hinderniselement eine Säule ist. Die Säule kann in einem Querschnitt orthogonal zu einer Längsrichtung der Säule einen eckenfreien, insbesondere runden oder elliptischen, oder eckigen Querschnitt aufweisen. Die Hinderniselemente sind üblicherweise positionsfest im Mischkanal angeordnet, insbesondere verankert. Die Hinderniselemente können Teil der Mischsektion, insbesondere Teil des Mischkanals, sein. Der Mischkanal kann der Hauptkanal der Mischsektion sein. Mit den Hinderniselementen kann eine poröse
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Gesteinsstruktur nachgeahmt sein. Es können Hinderniselemente entlang einer überwiegenden, insbesondere im Wesentlichen gänzlichen, Länge des Mischkanals verteilt angeordnet sein. Üblicherweise ist das jeweilige Einlassportal, insbesondere der jeweilige Einlasskanal, stromabwärts in einem Anfangsbereich des Mischkanals mit dem Mischkanal fluidleitend verbunden, um die Chemikalie und das Verdünnungsfluid stromabwärts vor den Hinderniselementen dem Mischkanal zuzuführen. Bewährt hat es sich, wenn in Draufsicht auf den Mikrofluidchip der Mischkanal eine durchschnittliche Breite zwischen 80 um und 400 um, insbesondere zwischen 150 um und 250 um aufweist.
[0015] Von Vorteil ist es, wenn der Mischkanal serpentinenartig geformt ist. Dadurch ist ein groBer Strömungsweg bzw. eine große Mischungsstrecke auf kleinem Raum, insbesondere mit kleiner Ausdehnung entlang der Erstreckungsebene, erreichbar. Zweckmäßig ist es, wenn die serpentinenartige Form des Mischkanals zumindest 3, vorzugsweise zumindest 5, Halbperioden der serpentinenartigen Form aufweist. Auf diese Weise kann eine effiziente Mischung der Chemikalie mit dem Verdünnungsfluid erreicht werden. In der Regel ist es für eine gute Durchmischung ausreichend, wenn weniger als 50 Halbperioden der serpentinenartigen Form vorhanden sind.
[0016] Der Aufnahmeraum der Stabilitätsprüfsektion wird häufig auch als Verbreiterungskanal bezeichnet. Im Aufnahmeraum kann eine Stabilität der Chemikalienlösung untersucht, insbesondere beobachtet, werden. Im Besonderen kann untersucht, insbesondere beobachtet, werden, ob Ausfällungen, wie beispielsweise Ausfällungen von Salzen, aus der Chemikalienlösung stattfinden. Im Besonderen können die Ausfällungen feste Ausfällungen sein. Der Aufnahmeraum weist üblicherweise eine Eingangsöffnung auf, über welche die Chemikalienlösung stromabwärts, insbesondere von der Mischsektion kommend, in den Aufnahmeraum eintreten kann. Der Aufnahmeraum weist üblicherweise eine Ausgangsöffnung auf, über welche die Chemikalienlösung stromabwärts, insbesondere zur Einspeisesektion weiterführend, aus dem Aufnahmeraum austreten kann. Der Aufnahmeraum kann der Hauptkanal der Stabilitätsprüfsektion sein. Günstig ist es, wenn eine durchschnittliche Querschnittsfläche, insbesondere eine durchschnittliche Breite, des Aufnahmeraums größer als ein 1,5-Faches, insbesondere größer als ein 2-Faches, bevorzugt größer als ein 3-Faches, insbesondere bevorzugt größer als ein 5-Faches, besonders bevorzugt größer als ein 10-Faches, einer Querschnittsfläche, insbesondere Breite, der Eingangsöffnung des Aufnahmeraums ist. In der Regel ist die durchschnittliche Querschnittsfläche, insbesondere durchschnittliche Breite, des Aufnahmeraums kleiner als ein 100-Faches, insbesondere 50-Faches, der Querschnittsfläche, insbesondere Breite, der Eingangsöffnung des Aufnahmeraums. Die jeweilige Querschnittsfläche ist üblicherweise orthogonal zur Erstreckungsebene, und insbesondere orthogonal zur jeweiligen Strömungsrichtung bzw. Längsrichtung, orientiert. Die jeweilige Breite bezieht sich üblicherweise auf eine Sicht in Draufsicht auf den Mikrofluidchip. Vorteilhaft ist es, wenn, insbesondere in Draufsicht auf den Mikrofluidchip, eine durchschnittliche Länge des Aufnahmeraums größer als ein 1,5-Faches, insbesondere 2-Faches, einer durchschnittlichen Breite des Aufnahmeraums ist. Die durchschnittliche Länge ist dabei üblicherweise kleiner als ein 10-Faches der durchschnittlichen Breite des Aufnahmeraums. Die Länge wird üblicherweise in Längsrichtung bzw. in Strömungsrichtung des Aufnahmeraums gemessen. Bewährt hat es sich, wenn in Draufsicht auf den Mikrofluidchip der Aufnahmeraum eine durchschnittliche Länge zwischen 3000 um und 10000 um, insbesondere zwischen 4000 um und 6000 um aufweist. Bewährt hat es sich, wenn in Draufsicht auf den Mikrofluidchip der Aufnahmeraum eine durchschnittliche Breite zwischen 1000 um und 5000 um, insbesondere zwischen 2000 um und 3000 um aufweist. Es hat sich bewährt, wenn eine Charakterisierung von im Aufnahmeraum stattfindenden, insbesondere festen, Ausfällungen durchgeführt wird. Im Besonderen kann eine Stabilität der Chemikalienlösung in Abhängigkeit von der Konzentration der Chemikalie in der Chemikalienlösung, und vorzugsweise einem Druck und/oder einer Temperatur, bestimmt werden. Zweckmäßig können hierzu Parameter, wie die Konzentration der Chemikalien, und vorzugsweise der Druck und/oder die Temperatur, variiert werden. Dies kann mit Durchführung von verschiedenen Durchlaufzyklen einer Chemikalie bzw. von Chemikalienlösungen durch die Sektionen erfolgen, wobei insbesondere jeder Durchlaufzyklus durch bestimmte, insbesondere vorstehende, Parameter gekennzeichnet ist, welche üblicherweise zwischen den Durchlaufzyklen variiert werden.
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[0017] Vorteilhaft ist es, wenn der Aufnahmeraum einen ersten Abschnitt mit einer sich stromabwärts erweiternden Querschnittsfläche aufweist. Der erste Abschnitt kann an die Eingangsöffnung des Aufnahmeraums anschließen. Der Aufnahmeraum kann einen zweiten Abschnitt mit einer sich stromabwärts verjüngenden Querschnittsfläche aufweisen. Die jeweilige Querschnittsfläche ist üblicherweise orthogonal zur Erstreckungsebene orientiert. Der zweite Abschnitt kann an die Ausgangsöffnung des Aufnahmeraums anschließen. Der zweite Abschnitt ist üblicherweise dem ersten Abschnitt stromabwärts nachgeordnet. Zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Aufnahmeraums kann ein dritter Abschnitt mit stromabwärts konstanter Querschnittsfläche angeordnet sein. Dies kann in Draufsicht auf den Mikrofluidchip statt der Querschnittsfläche des jeweiligen Abschnitts für eine Breite des jeweiligen Abschnitts gelten. Der dritte Abschnitt kann in Längsrichtung bzw. Strömungsrichtung des Aufnahmeraums eine größere Längserstreckung als der erste Abschnitt und/oder als der zweite Abschnitt aufweisen. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können in Längsrichtung des Aufnahmeraums im Wesentlichen gleiche Längserstreckungen oder unterschiedliche Längserstreckungen aufweisen. Die Längserstreckung des ersten Abschnitts und/oder des zweiten Abschnitts kann jeweils zumindest 10 %, insbesondere zumindest 20 %, einer durchschnittlichen Länge des Aufnahmeraums aufweisen. Dies gilt insbesondere in Draufsicht auf den Mikrofluidchip. Bewährt hat es sich, wenn in Draufsicht der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt in Bezug auf eine, insbesondere in Längsrichtung des Aufnahmeraums orientierte, Mittenachse des Aufnahmeraums spiegelsymmetrisch zueinander orientierte Seitenrandkonturen aufweist. Bewährt hat es sich, wenn in Draufsicht der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt Randkonturen aufweist, welche im Wesentlichen geradlinig sind und/oder im Wesentlichen gleiche Winkel in Bezug auf die Mittenachse aufweisen. Vorstehendes gilt insbesondere für eine überwiegende, vorzugsweise im Wesentlichen gänzliche Länge der Seitenrandkonturen im jeweiligen Abschnitt. Besonders günstig ist es, wenn in Draufsicht der Aufnahmeraum im Wesentlichen entlang einer gesamten Längserstreckung des Aufnahmeraums in Bezug auf eine, insbesondere in Längsrichtung des Aufnahmeraums orientierte, Mittenachse des Aufnahmeraums spiegelsymmetrisch zueinander orientierte Seitenrandkonturen aufweist. Insbesondere ist die Mittenachse die Längsachse des Aufnahmeraums.
[0018] Vorteilhaft ist es, wenn der Mikrofluidchip, insbesondere die Stabilitätsprüfsektion, eine Einspeisekapillare, welche an die Einspeiseöffnung der Einspeisesektion, üblicherweise fluidleitend, anschließt, aufweist, um über die Einspeisekapillare das Wechselwirkungsfluid, bevorzugt tropfenförmig, in die Chemikalienlösung einzuspeisen. Günstig ist es, wenn die Einspeisesektion einen, vorzugsweise im Wesentlichen geradlinigen, Beobachtungskanal aufweist. Die EinspeiseÖffnung kann in Längsrichtung des Beobachtungskanals orientiert an den Beobachtungskanal anschließen. Die Einspeiseöffnung kann Teil des Beobachtungskanals sein. Eine Öffnungsfläche der Einspeiseöffnung ist üblicherweise im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung des Beobachtungskanals ausgerichtet. Damit kann, insbesondere mit hoher Praktikabilität, ein Mischungsverhalten und/oder eine Wechselwirkung, insbesondere Fluid-Fluid-Wechselwirkung, des Wechselwirkungsfluids und der Chemikalienlösung entlang des Beobachtungskanals untersucht, insbesondere beobachtet, werden. Der Beobachtungskanal kann der Hauptkanal der Einspeisesektion sein. Die Einspeisekapillare kann in den Beobachtungskanal, insbesondere nadelartig, hineinragend angeordnet sein, üblicherweise in einer Richtung parallel zu einer Längsrichtung des Beobachtungskanals. Die Einspeisekapillare kann ein verjüngtes Ende, welches insbesondere an die Einspeiseöffnung anschließt oder diese bildet, aufweisen. Mit der Einspeisekapillare kann das Wechselwirkungsfluid in Form von Tropfen in den Beobachtungskanal eingespeist werden, wobei üblicherweise mehrere Tropfen nacheinander eingespeist werden. Es kann ein Verteilungsverhalten, insbesondere ein Bewegen, ein Verteilen und/oder ein Vermischen, der Tropfen und/oder eine Form der Tropfen in der Chemikalienlösung entlang des Beobachtungskanals untersucht, insbesondere beobachtet, werden. Das Verteilungsverhalten und/oder die Form der Tropfen ist in der Regel abhängig von einer Oberflächenspannung des Wechselwirkungsfluids. Das Wechselwirkungsfluid und die Chemikalienlösung bilden üblicherweise das Gemisch. Günstig ist es in der Regel, wenn sich das Wechselwirkungsfluid im Wesentlichen gänzlich mit der Chemikalienlösung vermischt, insbesondere das Wechselwirkungsfluid und die Chemika-
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lienlösung eine gemeinsame Phase bildend vermischen. Dies gilt besonders, wenn das Wechselwirkungsfluid Erdöl ist. Das Gemisch kann eine Emulsion darstellen. Bewährt hat es sich, wenn das Wechselwirkungsfluid, insbesondere die Tropfen des Wechselwirkungsfluids, im Wesentlichen in Längsrichtung des Beobachtungskanals dem Beobachtungskanal zugeführt werden, und insbesondere die Einspeisekapillare entsprechend angeordnet ist. Bewährt hat es sich, wenn in Draufsicht auf den Mikrofluidchip die Einspeiseöffnung eine Öffnungsbreite zwischen 50 um und 130 um, insbesondere zwischen 70 um und 90 um, aufweist.
[0019] Der Beobachtungskanal weist üblicherweise eine Eingangsöffnung auf, über welche Fluid, insbesondere die Chemikalienlösung, von der Stabilitätsprüfsektion, insbesondere dem Aufnahmeraum, kommend in den Beobachtungskanal eintreten kann. Üblicherweise ist die Eingangsöffnung des Beobachtungskanals fluidleitend, insbesondere über einen Verbindungskanal des Mikrofluidchips, mit der Ausgangsöffnung des Aufnahmeraums verbunden. Üblicherweise ist die Einspeiseöffnung stromabwärts in einem Anfangsabschnitt des Beobachtungskanals angeordnet. Die Eingangsöffnung des Beobachtungskanals kann sich im Anfangsabschnitt befinden. Der Anfangsabschnitt kann stromabwärts ein erstes Drittel einer durchschnittlichen Länge des Beobachtungskanals sein. Der Beobachtungskanal weist üblicherweise eine Ausgangsöffnung auf, über welche das Gemisch stromabwärts, insbesondere zur Mischungsprüfsektion weiterführend, aus dem Beobachtungskanal austreten kann. Die Ausgangsöffnung ist üblicherweise in einem Endabschnitt des Beobachtungsabschnitts angeordnet, welcher Endabschnitt in Strömungsrichtung des Beobachtungskanals ein letztes Drittel einer durchschnittlichen Länge des Beobachtungskanals sein kann. Die Länge bezieht sich üblicherweise auf eine Erstreckung in Längsrichtung, insbesondere in Draufsicht auf den Mikrofluidchip. Der Mikrofluidchip kann ein Zuführungsportal aufweisen, um über das Zuführungsportal das Wechselwirkungsfluid dem Mikrofluidkanalsystem, insbesondere der Einspeisesektion, im Besonderen durch die Einspeiseöffnung, dem Beobachtungskanal, zuzuführen. Üblicherweise ist das Zuführungsportal, in der Regel über einen Zuführungskanal des Mikrofluidkanalsystems, mit der Einspeiseöffnung fluidleitend verbunden, um über das Zuführungsportal zugeführtes Wechselwirkungsfluid über die Einspeiseöffnung dem Beobachtungskanal zuzuführen. Das Zuführungsportal und/oder der Zuführungskanal können fluidleitend an die Einspeisekapillare anschließen.
[0020] Für eine hohe Anwendungsflexibilität ist es günstig, wenn der Mikrofluidchip ein Beimengungsportal, welches fluidleitend, insbesondere über einen Beimengungskanal des Mikrofluidkanalsystems, an den Beobachtungskanal anschließt, aufweist, um ein Beimengungsfluid über das Beimengungsportal dem Beobachtungskanal zuzuführen. Zweckmäßig kann der Mikrofluidchip mehrere solche Beimengungsportale, welche vorzugsweise jeweils über einen eigenen Beimengungskanal des Mikrofluidkanalsystems fluidleitend an den Beobachtungskanal anschließen, aufweisen. Das jeweilige Beimengungsportal, insbesondere der jeweilige Beimengungskanal, kann mit einer Beimengungsöffnung des Beobachtungskanals verbunden sein, insbesondere an diese anschließen. Über das Beimengungsportal dem Mikrofluidchip, insbesondere Mikrofluidkanalsystem, zugeführtes Beimengungsfluid kann über die Beimengungsöffnung in den Beobachtungskanal geleitet werden. Dem jeweiligen Beimengungsportal kann jeweils eine eigene BeimengungsÖffnung des Beobachtungskanals zugeordnet sein. Die Eingangsöffnung, Einspeiseöffnung und Beimengungsöffnung des Beobachtungskanals sind üblicherweise separate Öffnungen des Beobachtungskanals.
[0021] Die Einspeiseöffnung und/oder die Eingangsöffnung und/oder die Beimengungsöffnung des Beobachtungskanals können in Längsrichtung des Beobachtungskanals orientiert an den Beobachtungskanal anschließen. Dies gilt insbesondere für die Einspeiseöffnung und die Eingangsöffnung. Es können die Einspeiseöffnung, die Eingangsöffnung und die Beimengungsöffnung des Beobachtungskanals stromabwärts im Anfangsabschnitt des Beobachtungskanal angeordnet sein. Günstig ist es, wenn eine durchschnittliche Querschnittsfläche, insbesondere durchschnittliche Breite, des Beobachtungskanals größer als ein 1,5-Faches, insbesondere größer als ein 2-Faches, bevorzugt größer als ein 3-Faches, insbesondere bevorzugt größer als ein 5-Faches, besonders bevorzugt größer als ein 10-Faches, einer Querschnittsfläche, insbesondere Breite, der Eingangsöffnung des Beobachtungskanals ist. In der Regel ist die durchschnitt-
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liche Querschnittsfläche, insbesondere durchschnittliche Breite, des Beobachtungskanals kleiner als ein 100-Faches, insbesondere 50-Faches, der Querschnittsfläche, insbesondere Breite, der Eingangsöffnung des Beobachtungskanals. Die jeweilige Querschnittsfläche ist dabei üblicherweise orthogonal zur Erstreckungsebene, und insbesondere orthogonal zur jeweiligen Strömungsrichtung bzw. Längsrichtung, orientiert. Die jeweilige Breite bezieht sich üblicherweise auf eine Sicht in Draufsicht auf den Mikrofluidchip. Bewährt hat es sich, wenn in Draufsicht auf den Mikrofluidchip der Beobachtungskanal eine durchschnittliche Breite zwischen 200 um und 800 um, insbesondere zwischen 300 um und 500 um, aufweist.
[0022] Für eine Untersuchung eines Stabilitätsverhaltens des Gemisches ist es günstig, wenn die Mischungsprüfsektion einen Durchmischungskanal aufweist, um eine Stabilität des Gemisches entlang des Durchmischungskanals zu untersuchen, insbesondere zu beobachten. Der Durchmischungskanal kann die Durchmischungsstrecke bilden. Günstig ist es, wenn im Durchmischungskanal eine Vielfachumlenkstruktur zur vielfachen Umleitung des Gemisches angeordnet ist. Die Vielfachumlenkstruktur kann zur Trennung des Gemisches in Gemischteilströme, und vorzugsweise Wiedervereinigung von Gemischteilströmen des Gemisches, sowie im Besonderen vielfachen Umleitung von Gemischteilströmen des Gemisches ausgebildet sein. Dies kann praktikabel erreicht werden, wenn die Vielfachumlenkstruktur mit im Durchmischungskanal in Stromabwärtssicht nacheinander, und vorzugsweise nebeneinander, positionierten Umlenkelementen gebildet ist. Eine Eingangsöffnung des Durchmischungskanals kann, insbesondere über einen Verbindungskanal des Mikrofluidkanalsystems, mit einer Ausgangsöffnung des Beobachtungskanals fluidleitend verbunden sein. Das im Beobachtungskanal gebildete Gemisch kann über die Eingangsöffnung des Durchmischungskanals dem Durchmischungskanal zugeführt werden. Die Eingangsöffnung des Durchmischungskanals kann in Längsrichtung des Durchmischungskanals orientiert an den Durchmischungskanal anschließen. Die Eingangsöffnung des Durchmischungskanals ist üblicherweise stromabwärts in einem Anfangsabschnitt des Durchmischungskanals angeordnet. Im Durchmischungskanal kann ein Bewegungsverhalten und/oder eine Stabilität des Gemisches, untersucht, insbesondere beobachtet, werden. Im Besonderen kann eine Art des Gemisches, insbesondere ein Emulsionstyp des Gemisches, bestimmt werden. Im Besonderen kann untersucht, insbesondere beobachtet, werden, ob Phasentrennungen, beispielsweise zwischen der Chemikalienlösung und dem Wechselwirkungsfluid, und/oder Ausfällungen aus dem Gemisch stattfinden. Der Durchmischungskanal kann der Hauptkanal der Mischungsprüfsektion sein. Üblicherweise ist der Durchmischungskanal im Wesentlichen geradlinig ausgebildet. Die Vielfachumlenkstruktur, insbesondere die Umlenkelemente, können Teil der Mischungsprüfsektion, insbesondere des Durchmischungskanals, sein.
[0023] Die Umlenkelemente im Durchmischungskanal der Mischungsprüfsektion, insbesondere deren Umsetzung und Anordnung, können analog zu den Hinderniselementen im Mischkanal der Mischsektion, insbesondere deren Umsetzung und Anordnung, umgesetzt sein, wobei insbesondere der Mischkanal, die Hinderniselemente und die Chemikalienlösung entsprechend in analoger Weise mit, insbesondere durch, den Durchmischungskanal, die Umlenkelemente und das Gemisch ersetzt sind. Die Umlenkelemente können eine quer, insbesondere orthogonal, zur einer Mittenlinie, insbesondere Längsachse, des Durchmischungskanals, vorzugsweise zur Erstreckungsebene, orientierte Längsachse aufweisen. Es hat sich bewährt, wenn die Umlenkelemente voneinander beabstandete Säulen sind. Die Umlenkelemente sind üblicherweise von Seitenflächen des Durchmischungskanals beabstandet im Durchmischungskanal angeordnet. Günstig ist es, wenn die Umlenkelemente entlang einer überwiegenden, insbesondere im Wesentlichen gesamten, Längserstreckung des Durchmischungskanals im Durchmischungskanal verteilt angeordnet sind. Üblicherweise sind in Draufsicht auf den Mikrofluidchip, insbesondere das Mikrofluidkanalsystem, in Längsrichtung und in Breitenrichtung des Durchmischungskanals jeweils mehrere Umlenkelemente hintereinander angeordnet. In der Regel ist eine durchschnittliche Länge des Durchmischungskanals zumindest ein 3-Faches, insbesondere zumindest ein 5-Faches, vorZzugsweise zumindest ein 10-Faches einer durchschnittlichen Breite des Durchmischungskanals. Dies gilt insbesondere in Draufsicht auf den Mikrofluidchip, insbesondere das Mikrofluidkanalsystem. Üblicherweise ist dabei die durchschnittliche Länge kleiner als ein 200-Faches der durchschnittlichen Breite des Durchmischungskanals.
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[0024] Günstig ist es, wenn eine durchschnittliche Querschnittsfläche, insbesondere durchschnittliche Breite, des Durchmischungskanals größer als ein 1,5-Faches, insbesondere größer als ein 2-Faches, bevorzugt größer als ein 3-Faches, insbesondere bevorzugt größer als ein 5Faches, besonders bevorzugt größer als ein 10-Faches, einer Querschnittsfläche, insbesondere Breite, der Eingangsöffnung des Durchmischungskanals ist. In der Regel ist die durchschnittliche Querschnittsfläche, insbesondere durchschnittliche Breite, des Durchmischungskanals kleiner als ein 100-Faches, insbesondere 50-Faches, der Querschnittsfläche, insbesondere Breite, der Eingangsöffnung des Durchmischungskanals. Die jeweilige Querschnittsfläche ist üblicherweise orthogonal zur Erstreckungsebene, und insbesondere orthogonal zur jeweiligen Strömungsrichtung bzw. Längsrichtung, orientiert. Die jeweilige Breite bezieht sich üblicherweise auf eine Sicht in Draufsicht auf den Mikrofluidchip. Üblicherweise ist eine Ausgangsöffnung des Durchmischungskanals, insbesondere über einen Auslasskanal des Mikrofluidkanalsystems, mit dem Auslassportal des Mikrofluidchips fluidleitend verbunden, insbesondere an dieses angeschlossen, um das Gemisch aus dem Durchmischungskanal über das Auslassportal aus dem Mikrofluidchip abzuführen. Üblicherweise ist eine durchschnittliche Querschnittsfläche, insbesondere Breite, des Aufnahmeraums größer als ein 2-Faches, insbesondere grö0er als ein 3-Faches, bevorzugt größer als ein 4-Faches, einer durchschnittliche Querschnittsfläche, insbesondere Breite, des Beobachtungskanals und/oder des Durchmischungskanals.
[0025] Ein kompakter Aufbau ist erreichbar, wenn in Draufsicht auf den Mikrofluidchip der Mischkanal, der Aufnahmeraum, der Beobachtungskanal und der Durchmischungskanal in einer Anordnungsrichtung nebeneinander angeordnet sind, sodass deren Längsrichtungen im Wesentlichen parallel zueinander und in einer Richtung orthogonal zur Anordnungsrichtung orientiert sind.
[0026] Praktikabel ist es, wenn das Mikrofluidkanalsystem mit einer Silicium-Schicht, welche vorzugsweise zwischen zwei transparenten Schichten des Mikrofluidchips angeordnet ist, gebildet ist. Die Silicium-Schicht kann durch Strukturierung, insbesondere mit Materialabtragung durch Ätzen und/oder durch Laserbearbeitung, eines Silicium-Wafers gebildet sein. Die transparenten Schichten sind in der Regel mit, insbesondere als, Glasschichten ausgebildet. Die SiliciumSchicht und die transparenten Schichten sind üblicherweise monolithisch miteinander verbunden. Üblicherweise erstrecken sich Kanäle, insbesondere der Mischkanal, der Aufnahmeraum, der Beobachtungskanal und/oder der Durchmischungskanal, des Mikrofluidkanalsystems in eine Richtung quer, insbesondere orthogonal, zur Erstreckungsrichtung des Mikrofluidchips und/oder in Höhenrichtung des Mikrofluidchips gänzlich durch die Silicium-Schicht hindurch. Dies gilt insbesondere für den Aufnahmeraum und den Durchmischungskanal, sowie vorzugsweise auch den Beobachtungskanal. Die Silicium-Schicht und die transparenten Schichten sind üblicherweise Teil des Mikrofluidchips. Die Silicium-Schicht weist üblicherweise eine Dicke, in der Regel gemessen in Höhenrichtung des Mikrofluidchips, zwischen 10 um und 500 um, insbesondere zwischen 20 um und 100 um, bevorzugt zwischen 30 um und 70 um, auf. In der Regel werden Kanäle, insbesondere die Hauptkanäle der Sektionen, des Mikrofluidkanalsystems von zumindest einer der transparenten Schichten, insbesondere den transparenten Schichten, begrenzt. Die jeweilige transparente Schicht kann eine Randfläche der Kanäle, insbesondere der Hauptkanäle der Sektionen, bilden. Auf diese Weise kann ein im jeweiligen Kanal befindliches Fluid durch die jeweilige transparente Schicht hindurch beobachtet und/oder beleuchtet werden, insbesondere in einer Sicht auf den Mikrofluidchip orthogonal zur Erstreckungsebene.
[0027] Günstig ist es, wenn Kanäle, insbesondere die Hauptkanäle, des Mikrofluidkanalsystems im Wesentlichen ebene Seitenflächen und/oder ebene Deckflächen aufweisen. Die Seitenflächen sind üblicherweise quer, insbesondere orthogonal, zur Erstreckungsebene orientiert. Die Deckflächen sind üblicherweise im Wesentlichen parallel zur Erstreckungsebene orientiert. Die Seitenflächen und Deckflächen definieren üblicherweise einen mit dem jeweiligen Kanal vorgegebenen Strömungsweg eines durch den Kanal fließenden Fluids und/oder bilden im Wesentlichen gänzlich einen Kanalinnenumfang des Kanals. Vorteilhaft ist es, wenn die Kanäle, insbesondere die Hauptkanäle, des Mikrofluidchips eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Durchflussquerschnittsfläche definieren. Auf diese Weise kann eine Beobachtung und insbesondere Bemessung einer Durchflussmenge von Fluid durch das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere
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die Kanäle, mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Die Deckflächen können mit den transparenten Schichten gebildet sein.
[0028] Üblicherweise ist der Mikrofluidchip, insbesondere das Mikrofluidkanalsystem, derart ausgebildet, dass das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die Hauptkanäle, frei sichtbar für eine Beobachtung von einer Oberseite und/oder Unterseite des Mikrofluidchips aus vorliegen. Im Besonderen kann der Mikrofluidchip ausgebildet sein, sodass das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die Hauptkanäle, in einer Richtung quer, insbesondere orthogonal, zur Erstreckungsebene lichtdurchstrahlbar, insbesondere lichttransparent, sind. Dies gilt insbesondere für Licht in einem Bereich eines elektromagnetischen Wellenlängenspektrums, welcher für ein menschliches Auge sichtbar ist. Vorstehendes gilt insbesondere für den Aufnahmeraum und den Durchmischungskanal, sowie vorzugsweise auch den Beobachtungskanal. Vorstehendes gilt insbesondere für ein, insbesondere im Einsatz, im Mikrofluidkanalsystem, insbesondere in den Hauptkanälen, befindliches Fluid, welches beispielsweise im Einsatz durch das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die Hauptkanäle, hindurchgeleitet wird. Oberseite und Unterseite des Mikrofluidchips bezeichnen üblicherweise in Bezug auf die Erstreckungsebene einander gegenüberliegende Seiten des Mikrofluidchips, insbesondere in Richtungen orthogonal zur Erstreckungsebene. Das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die Sektionen, sind üblicherweise ein monolithisches Bauteil. Ein in diesem Dokument beschriebenes Untersuchen kann insbesondere ein, üblicherweise optisches, Beobachten sein, beispielsweise mit einer Kamera.
[0029] Die in diesem Dokument beschriebenen Portale, insbesondere das Einlassportal, Auslassportal, Zuführungsportal und Beimengungsportal, bezeichnen üblicherweise Zugangsöffnungen des Mikrofluidchips, über welche Fluid von außerhalb des Mikrofluidchips, insbesondere des Mikrofluidkanalsystems, dem Mikrofluidkanalsystem zugeführt oder über welche Fluid von innerhalb des Mikrofluidkanalsystems nach außerhalb des Mikrofluidchips abgeführt werden kann. An das jeweilige Portal kann im Einsatz eine Fluidtransportleitung, insbesondere einer Haltevorrichtung, mit welcher der Mikrofluidchip gehalten ist, angeschlossen sein, um über die Fluidtransportleitung Fluid durch das Portal in das Mikrofluidkanalsystem einzuleiten oder aus dem Mikrofluidchip auszuleiten. Der jeweilige Verbindungskanal kann eine kleinere durchschnittliche Querschnittsfläche, insbesondere in Draufsicht auf den Mikrofluidchip eine kleinere durchschnittliche Breite als der Hauptkanal, in welchen der Verbindungskanal stromabwärts fluidleitend anschließt, aufweisen. Dies gilt insbesondere für den Aufnahmeraum, den Beobachtungskanal und den Durchmischungskanal. Die Eingangsöffnung und/oder die Ausgangsöffnung des jeweiligen Hauptkanals ist üblicherweise an einer Breitseite des jeweiligen Hauptkanals angeordnet, sodass vorzugsweise Fluid in Längsrichtung des jeweiligen Hauptkanals über die Eingangsöffnung in den Hauptkanal eingeleitet und/oder über die Ausgangsöffnung aus dem jeweiligen Hauptkanal ausgeleitet wird. Die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung des jeweiligen Hauptkanals sind üblicherweise an einander gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen Hauptkanals angeordnet.
[0030] Von Vorteil ist es, wenn eine Untersuchungsanordnung zum Testen der Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung oder Erdgasgewinnung, vorhanden ist, wobei die Untersuchungsanordnung eine Haltevorrichtung und einen, insbesondere in diesem Dokument beschriebenen, Mikrofluidchip aufweist, wobei der Mikrofluidchip, insbesondere lösbar, an der Haltevorrichtung angeordnet ist. Die Haltevorrichtung kann ausgebildet sein, über das eine oder die mehreren Einlassportale des Mikrofluidchips die Chemikalie und das Verdünnungsfluid in das Mikrofluidkanalsystem des Mikrofluidchips einzuleiten. Die Untersuchungsanordnung kann ausgebildet sein, einen Zufluss, insbesondere eine Zuflussrate, der Chemikalie und/oder des Verdünnungsfluids zu steuern, insbesondere zu regeln. Hierzu kann die Untersuchungsanordnung, insbesondere die Haltevorrichtung, eine, insbesondere computerimplementierte, Steuerungseinrichtung, welche üblicherweise mit einem Mikrocontroller umgesetzt ist, aufweisen. Die Untersuchungsanordnung kann ausgebildet sein, im Mikrofluidkanalsystem einen Fluiddruck von mehr als 100 bar, insbesondere zwischen 100 bar und 1400 bar, zu erzeugen. Die Untersuchungsanordnung kann eine Druckkammer aufweisen, in welcher der Mikrofluidchip mit der Haltevorrichtung angeordnet ist, um mit der Druckkammer einen auf den Mikrofluidchip, insbesondere das Mikrofluidkanalsystem, wirkenden Druck von mehr als 100 bar, insbesondere zwischen 100 bar
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und 1400 bar, zu erzeugen. Die Untersuchungsanordnung kann eine Temperierungseinrichtung, insbesondere eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühleinrichtung, aufweisen, mit der Temperierungseinrichtung im Einsatz ein im Mikrofluidkanalsystem befindliches Fluid, vorzugsweise gesteuert, zu temperieren, insbesondere zu heizen und/oder zu kühlen. Die Untersuchungsanordnung kann einen oder mehrere Sensoren, insbesondere optische Sensoren, beispielsweise eine Kamera, aufweisen, um ein im Mikrofluidkanalsystem befindliches Fluid zu untersuchen, insbesondere zu beobachten.
[0031] Das Ziel der Erfindung wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung oder Erdgasgewinnung, gelöst, wenn in einen Mikrofluidchip über einen oder mehrere Einlassportale des Mikrofluidchips eine Chemikalie und ein Verdünnungsfluid in ein Mikrofluidkanalsystem des Mikrofluidchips zugeführt wird, wobei das Mikrofluidkanalsystem fluidleitend nacheinander verbunden eine Mischsektion, eine Stabilitätsprüfsektion, eine Einspeisesektion und eine Mischungsprüfsektion aufweist, wobei in der Mischsektion die Chemikalie und das Verdünnungsfluid zu einer, vorzugsweise homogenen, Chemikalienlösung, insbesondere gemäß einer vorgegebenen Konzentration, vermischt werden, wonach in einem, vorzugsweise sich zumindest abschnittsweise erweiterndem, Aufnahmeraum der Stabilitätsprüfsektion eine Stabilität der Chemikalienlösung untersucht, insbesondere beobachtet, wird, wonach in der Einspeisesektion über eine Einspeiseöffnung der Einspeisesektion ein Wechselwirkungsfluid in die Chemikalienlösung zur Bildung eines Gemisches eingespeist wird, wonach entlang einer Durchmischungsstrecke der Mischungsprüfsektion eine Stabilität des Gemisches untersucht, insbesondere beobachtet, wird. Das Verfahren kann mit einem in diesem Dokument beschriebenen Mikrofluidchip und/oder einer in diesem Dokument beschriebenen Untersuchungsanordnung umgesetzt sein. Es versteht sich, dass das Verfahren zum Testen einer Chemikalie entsprechend den Merkmalen und Wirkungen, welche im Rahmen eines Mikrofluidchips und/oder einer Untersuchungsanordnung, insbesondere vorstehend, in diesem Dokument beschrieben sind, ausgebildet sein kann. Analoges gilt auch für den Mikrofluidchip und/oder die Untersuchungsanordnung im Hinblick auf das Verfahren.
[0032] Praktikabel ist es, wenn mit Variieren einer Zuflussrate der Chemikalie und/oder des Verdünnungsfluids durch die Einlassportale eine, insbesondere gewünschte bzw. vorgegebene, Konzentration der Chemikalie in der Chemikalienlösung, insbesondere in der Mischsektion bzw. dem Mischkanal, eingestellt wird. Dies kann gesteuert, insbesondere geregelt, mit einer Steuerungseinrichtung umgesetzt sein. In der Mischsektion werden die Chemikalie und das Verdünnungsfluid üblicherweise, insbesondere in Bezug auf eine Konzentration der Chemikalie in der Chemikalienlösung, zu einer homogenen Chemikalienlösung vermischt. Zweckmäßig ist es, wenn in der Mischsektion die Chemikalie und das Verdünnungsfluid mit einer und/oder bis zu einer vorgegebenen Konzentration der Chemikalie in der Chemikalienlösung vermischt werden.
[0033] Günstig ist es, wenn in der Einspeisesektion eine Wechselwirkung, insbesondere FluidFluid-Wechselwirkung, üblicherweise zwischen der Chemikalienlösung und dem Wechselwirkungsfluid, im Gemisch untersucht, insbesondere beobachtet, wird. Üblicherweise erfolgt dies entlang einer Längserstreckung des Beobachtungskanals, insbesondere zumindest ein Drittel, vorzugsweise einer Hälfte, einer Länge des Beobachtungskanals in Längsrichtung des Beobachtungskanals, in der Regel beginnend von einem Bereich der Einspeisung des Wechselwirkungsfluids. Vorteilhaft ist es, wenn das Wechselwirkungsfluid aus einer Lagerstätte entnommen ist. Die Lagerstätte kann eine mit Gestein gebildete Lagerstätte, insbesondere eine unterirdische Lagerstätte bzw. ein Untertagespeicher, sein. Das Wechselwirkungsfluid kann Erdöl oder Erdgas sein. Das Verdünnungsfluid kann eine wässrige Lösung, insbesondere eine wässrige Salzlösung, sein. Im Besonderen kann die Chemikalie eine Chemikalie sein oder zu einer Chemikalienklasse gehören, welche dem Fachmann für einen Einsatz bei Chemical-Enhanced-Oil-Recovery (cEOR) bekannt ist. Es kann besonders praktikabel eine Wechselwirkung zwischen der Chemikalie, insbesondere Chemikalienlösung, und dem Wechselwirkungsfluid, im Besonderen Erdöl oder Erdgas, getestet werden. Es kann günstig sein, wenn das Wechselwirkungsfluid im Wesentlichen Kohlenstoffdioxid und/oder Wasserstoff ist. Es kann günstig sein, wenn das Verdünnungsfluid im Wesentlichen Kohlenstoffdioxid und/oder Wasserstoff ist. Im Besonderen können mit dem Mikro-
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fluidchip und/oder dem Verfahren ein Testen der Chemikalie zur Speicherung von Kohlenstoffdioxid und/oder Wasserstoff, in einer, insbesondere vorgenannten, Lagerstätte durchgeführt werden.
[0034] Günstig ist es, wenn im Mikrofluidkanalsystem ein Fluiddruck von mehr als 100 bar, insbesondere zwischen 100 bar und 1400 bar, vorhanden ist. Dies gilt vorzugsweise für zumindest einen Durchlaufzyklus der Chemikalie, insbesondere Chemikalienlösung, durch das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere die Sektionen. Üblicherweise wird im Durchlaufzyklus in der Mischsektion eine bestimmte, insbesondere vorgegebenen, Konzentration der Chemikalie in der Chemikalienlösung eingestellt. Die Konzentration wird üblicherweise während des Durchlaufes im Wesentlichen konstant gehalten. Praktikabel ist es, wenn mehrere Durchlaufzyklen einer Chemikalie durch das Mikrofluidsystem, insbesondere die Sektionen, durchgeführt werden, wobei in den Durchlaufzyklen voneinander verschiedene Konzentrationen der Chemikalie eingestellt sind. Im Besonderen können die Durchlaufzyklen, vorzugsweise unmittelbar, nacheinander, insbesondere ohne Unterbrechung eines Fluidflusses durch das Mikrofluidkanalsystem, durchgeführt werden. Das jeweilige Fluid, insbesondere das Verdünnungsfluid und/oder das Wechselwirkungsfluid, können jeweils flüssig und/oder gasförmig sein. Die Chemikalie flüssig und/oder gasförmig sein.
[0035] Es hat sich bewährt, wenn das Mikrofluidkanalsystem von einer ersten Seite des Mikrofluidchips in einer Richtung quer, insbesondere orthogonal zu einer Erstreckungsebene des Mikrofluidchips mit einer Lichtquelle beleuchtet wird. Günstig ist es, wenn das Mikrofluidkanalsystem von einer zweiten Seite des Mikrofluidchips aus in einer Richtung quer, insbesondere orthogonal zu einer Erstreckungsebene des Mikrofluidchips, vorzugsweise mit einer Kamera, untersucht, insbesondere beobachtet, wird. Üblicherweise liegen die erste Seite und zweite Seite des Mikrofluidchips einander am Mikrofluidchip gegenüber. Auf diese Weise kann ein im Mikrofluidkanalsystem befindliches, insbesondere dieses durchlaufendes, Fluid untersucht, insbesondere beobachtet, werden. Der Mikrofluidchip kann in Bezug auf das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere in Bezug auf einen, mehrere oder sämtliche der Hauptkanäle lichttransparent ausgebildet sein. Das Mikrofluidkanalsystem, insbesondere der jeweilige Hauptkanal, kann mit einem von der Lichtquelle emittierten Licht durchleuchtet werden.
[0036] Üblicherweise bezieht sich eine in diesem Dokument beschriebene Länge eines Kanals auf eine Erstreckung in einer jeweiligen Längsrichtung und Breite des Kanals auf eine Erstreckung in einer jeweiligen Breitenrichtung, insbesondere in Draufsicht auf den Mikrofluidchip bzw. entlang der Erstreckungsebene. Eine Draufsicht auf den Mikrofluidchip kann sich in Bezug auf eine Ausbildung und/oder Form der Kanäle insbesondere auf einen Querschnitt entlang der Erstreckungsebene beziehen.
[0037] Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
[0038] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Mikrofluidchips, aufweisend ein Mikrofluidkanalsystem mit einer Mischsektion, einer Stabilitätsprüfsektion, einer Einspeisesektion und einer Mischungsprüfsektion;
[0039] Fig. 2 einen Eingangsabschnitt der Mischsektion;
[0040] Fig. 3 einen Eingangsabschnitt der Stabilitätsprüfsektion; [0041] Fig. 4 einen Eingangsabschnitt der Einspeisesektion; [0042] Fig. 5 einen Eingangsabschnitt der Mischungsprüfsektion.
[0043] In Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Mikrofluidchips 1 zum Testen einer Chemikalie. Im Besonderen kann das Testen eine Untersuchung einer Eignung der Chemikalie für einen Einsatz der Chemikalie bei Chemical-Enhanced-Oil-Recovery (cEOR), wobei üblicherweise die Chemikalie in eine Erdöl-Lagerstätte injiziert wird, bezwecken. Üblicherweise wird eine Wechselwirkung zwischen der Chemikalie, einem Verdünnungsfluid und einem Wechselwirkungsfluid un-
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tersucht, wobei vorzugsweise das Wechselwirkungsfluid, üblicherweise aus der Erdöl-Lagerstätte entnommenes, Erdöl und das Verdünnungsfluid eine wässrige Salzlösung ist. Der Mikrofluidchip 1 weist ein Mikrofluidkanalsystem 2 zur Fluidleitung auf. Der Mikrofluidchip 1 weist ein erstes Einlassportal 3 zur Zuführung einer Chemikalie in das Mikrofluidkanalsystem 2 und ein zweites Einlassportal 4 zur Zuführung eines Verdünnungsfluids in das Mikrofluidkanalsystem 2 auf. Das Mikrofluidkanalsystem 2 weist nacheinander fluidleitend miteinander verbunden eine Mischsektion A mit einem Mischkanal 5, eine Stabilitätsprüfsektion B mit einem Aufnahmeraum 6, eine Einspeisesektion C mit einem Beobachtungskanal 7 und eine Mischungsprüfsektion D mit einem Durchmischungskanal 8 auf, sodass ein in die Mischsektion A eingeleitetes Fluid nacheinander durch vorgenannten Sektionen, insbesondere durch den Mischkanal 5, den Aufnahmeraum 6, den Beobachtungskanal 7 und den Durchmischungskanal 8, hindurch geleitet wird. Üblicherweise sind der Mischkanal 5, der Aufnahmeraum 6, der Beobachtungskanal 7 und der Durchmischungskanal 8 in angegebener Reihenfolge mit Verbindungskanälen fluidleitend aneinander angeschlossen. Der Mikrofluidchip 1 weist ein fluidleitend mit dem Durchmischungskanal 8 verbundenes Auslassportal 9 auf, um über das Auslassportal 9 Fluid aus dem Mikrofluidchip 1 abzuführen.
[0044] Das erste Einlassportal 3 und das zweite Einlassportal 4 sind jeweils über einen Einlasskanal 10 an den Mischkanal 5, insbesondere über eine Eingangsöffnung des Mischkanals 5, angeschlossen. Die durch das erste Einlassportal 3 zugeführte Chemikalie und das durch das zweite Einlassportal 4 zugeführte Verdünnungsfluid werden in den Mischkanal 5 eingeleitet, um die Chemikalie und die Verdünnungslösung im Mischkanal 5 zu einer, vorzugsweise homogenen, Chemikalienlösung miteinander zu mischen. Der Mischkanal 5 kann die Mischstrecke bilden. Mit Variierung einer Zufuhrrate der Chemikalie durch das erste Einlassportal 3 und/oder Variierung einer Zufuhrrate des Verdünnungsfluids durch das zweite Einlassportal 4 kann eine Konzentration der Chemikalie eingestellt, insbesondere vorgegeben und/oder geändert, werden. Im Mischkanal 5 sind in Stromabwärtssicht nacheinander und nebeneinander Hinderniselemente 11 der Mischsektion A angeordnet, sodass mit Auftreffen der Chemikalienlösung auf die Hinderniselemente 11 eine mehrfache Umleitung der Chemikalienlösung, und insbesondere Trennung und Wiedervereinigung von Teilströmen der Chemikalienlösung, erfolgt. Auf diese Weise kann eine gute Durchmischung und insbesondere homogene Konzentrationsverteilung der Chemikalie in der Chemikalienlösung erreicht werden. Die Hinderniselemente 11 sind vorzugsweise als in Höhenrichtung des Mikrofluidchips 1 orientierte voneinander beabstandete Säulen ausgebildet, welche üblicherweise von Seitenflächen des Mischkanals 5 beabstandet im Mischkanal 5 angeordnet sind. Die Einlasskanäle 10 sind üblicherweise stromabwärts vor den Hinderniselementen 11 an den Mischkanal 5 angeschlossen. In Fig. 2 ist schematisch ein Eingangsabschnitt des Mischkanals 5 dargestellt. Der Mischkanal 5 ist serpentinenartig geformt. Dadurch ist eine lange mit dem Durchmischungskanal 8 gebildete Mischungsstrecke umsetzbar.
[0045] Eine Ausgangsöffnung des Mischkanals 5 ist über einen ersten Verbindungskanal 12 mit einer Eingangsöffnung 13 des Aufnahmeraums 6 fluidleitend verbunden, um die Chemikalienlösung über den ersten Verbindungskanal 12 vom Mischkanal 5 in den Aufnahmeraum 6 weiterzuleiten. Vorzugsweise ist in Draufsicht auf den Mikrofluidchip 1 eine durchschnittliche Breite des Aufnahmeraums 6 größer als ein 1,5-Faches, und vorzugsweise kleiner als ein 20-Faches, einer Breite der Eingangsöffnung des Aufnahmeraums 6. In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Eingangsabschnitts des Aufnahmeraums 6 dargestellt. Zur Untersuchung einer Stabilität der Chemikalienlösung kann untersucht, insbesondere beobachtet, werden, ob Ausfällungen 27 der Chemikalienlösung im Aufnahmeraum 6 stattfinden. Beispielsweise kann in Draufsicht auf den Mikrofluidchip 1 der Aufnahmeraum 6 eine durchschnittliche Länge zwischen 4500 um und 5500 um, insbesondere etwa 5020 um, und eine durchschnittliche Breite zwischen 2300 um und 2500 um, insbesondere etwa 2475 um, aufweisen. In Draufsicht sind die Eingangsöffnung 13 und/oder die Ausgangsöffnung des Aufnahmeraums 6 üblicherweise an einer Breitseite des Aufnahmeraums 6 angeordnet, sodass vorzugsweise die Chemikalienlösung in Längsrichtung des Aufnahmeraums 6 über die Eingangsöffnung 13 in den Aufnahmeraum 6 eingeleitet und/oder über die Ausgangsöffnung aus dem Aufnahmeraum 6 ausgeleitet wird. Günstig ist es, wenn in Draufsicht auf den Mikrofluidchip 1 der Aufnahmeraum 6 einen ersten Abschnitt mit einer sich stromabwärts erweiternden Breite, einen zweiten Abschnitt mit einer sich stromabwärts verjüng-
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enden Breite und einen zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordneten dritten Abschnitt mit einer stromabwärts konstanten Breite aufweist. Der erste Abschnitt schließt an die Eingangsöffnung 13 des Aufnahmeraums 6 und der zweite Abschnitt an die Ausgangsöffnung des Aufnahmeraums 6 an.
[0046] Die Ausgangsöffnung des Aufnahmeraums 6 ist über einen zweiten Verbindungskanal 14 mit einer Eingangsöffnung 15 des Beobachtungskanals 7 fluidleitend verbunden, um die Chemikalienlösung über den zweiten Verbindungskanal 14 vom Aufnahmeraum 6 in den Beobachtungskanal 7 weiterzuleiten. Der Beobachtungskanal 7 weist eine Einspeiseöffnung 16 auf, wobei an die Einspeiseöffnung 16 eine Einspeisekapillare 17 des Mikrofluidchips 1 angeschlossen ist, um mit der Einspeisekapillare 17 über die Einspeiseöffnung 16 ein Wechselwirkungsfluid in die Chemikalienlösung zur Bildung eines Gemisches tropfenförmig einzuspeisen. In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Eingangsabschnitts des Beobachtungskanals 7 dargestellt. Die Einspeisekapillare 17 ragt üblicherweise in Längsrichtung des Beobachtungskanals 7 in den Beobachtungskanal 7. Es kann ein Verteilungsverhalten und/oder eine Form der Tropfen 18 in der Chemikalienlösung entlang des Beobachtungskanals 7 untersucht, insbesondere beobachtet, werden. Zweckmäßig hierzu ist es, wenn der Beobachtungskanal 7 im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist. Die Eingangsöffnung 15 des Beobachtungskanals 7 und die Einspeiseöffnung 16 sind vorzugsweise in Längsrichtung des Beobachtungskanals 7 orientiert, üblicherweise an einer Breitseite des Beobachtungskanals 7, am Beobachtungskanal 7 angeordnet, sodass die Chemikalienlösung und das Wechselwirkungsfluid im Wesentlichen in Längsrichtung des Beobachtungskanals 7 dem Beobachtungskanal 7 zugeführt werden. Beispielsweise kann in Draufsicht auf den Mikrofluidchip 1 die Einspeiseöffnung 16 eine Öffnungsbreite zwischen 70 um und 90 um, insbesondere etwa 80 um, aufweisen und/oder der Beobachtungskanal 7 eine durchschnittliche Breite zwischen 390 um und 410 um, insbesondere etwa 400 um, aufweisen. Beispielsweise kann in Draufsicht auf den Mikrofluidchip 1 der Beobachtungskanal 7 eine durchschnittliche Länge zwischen 6000 um und 7000 um aufweisen.
[0047] Eine Ausgangsöffnung des Beobachtungskanals 7 ist über einen dritten Verbindungskanal 19 mit einer Eingangsöffnung 20 des Durchmischungskanals 8 fluidleitend verbunden, um das Gemisch über den dritten Verbindungskanal 19 vom Beobachtungskanal 7 in den Durchmischungskanal 8 weiterzuleiten. Üblicherweise weist in Draufsicht der dritte Verbindungskanal 19 eine kleinere durchschnittliche Breite als der Beobachtungskanal 7 und als der Durchmischungskanal 8 auf. In Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Eingangsabschnitts des Durchmischungskanals 8 dargestellt. Die Eingangsöffnung 20 des Durchmischungskanals 8 ist vorzugsweise in Längsrichtung des Durchmischungskanals 8 orientiert, üblicherweise an einer Breitseite des Durchmischungskanals 8, am Durchmischungskanal 8 angeordnet, sodass das Gemisch im Wesentlichen in Längsrichtung des Durchmischungskanals 8 dem Durchmischungskanal 8 zugeführt wird. Im Durchmischungskanal 8 ist eine Vielfachumlenkstruktur der Mischungsprüfsektion D angeordnet, wobei die Vielfachumlenkstruktur mit im Durchmischungskanal 8 in Stromabwärtssicht nacheinander und nebeneinander positionierten Umlenkelementen 21 gebildet ist. Der Durchmischungskanal 8 kann eine Durchmischungsstrecke darstellen. Es kann ein Bewegungsverhalten und/oder eine Stabilität des Gemisches, untersucht, insbesondere beobachtet, werden. Im Besonderen kann beispielsweise eine Bildung und/oder ein Verhalten einer Chemikalienlösungsphase 28 und/oder Erdölphase 29 des Gemisches untersucht, insbesondere beobachtet werden. Vorteilhaft können die Umlenkelemente 21 als in Höhenrichtung des Mikrofluidchips 1 orientierte voneinander beabstandete Säulen umgesetzt sein, welche üblicherweise von Seitenflächen des Durchmischungskanals 8 beabstandet im Durchmischungskanal 8 angeordnet sind, dargestellt als Punkte in Fig. 1 und Fig. 5. Beispielsweise kann In Draufsicht auf den Mikrofluidchip 1 der Durchmischungskanal 8 eine durchschnittliche Breite zwischen 390 um und 410 um, insbesondere etwa 400 um, aufweisen und/oder eine durchschnittliche Länge zwischen 6000 um und 7000 um aufweisen. Eine Ausgangsöffnung des Durchmischungskanals 8 ist über einen Auslasskanal 22 des Mikrofluidchips 1 an das Auslassportal 9 des Mikrofluidchips 1 fluidleitend angeschlossen, um das Gemisch aus dem Durchmischungskanal 8 über das Auslassportal 9 aus dem Mikrofluidchip 1 abzuführen.
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[0048] Zur Erhöhung einer Anwendungsflexibilität kann der Mikrofluidchip 1 ein oder mehrere weitere Portale, welche mit dem Mikrofluidkanalsystem 2 fluidleitend verbunden sind, um über das jeweilige Portal ein Fluid dem Mikrofluidkanalsystem 2 zuzuführen oder aus dem Mikrofluidkanalsystem 2 abzuführen, aufweisen. Es kann günstig sein, wenn der Mikrofluidchip 1 ein Beimengungsportal 25, welches insbesondere über einen Beimengungskanal 26 des Mikrofluidkanalsystems 2, an den Beobachtungskanal 7 fluidleitend anschließt, um ein Beimengungsfluid über das Beimengungsportal 25 dem Beobachtungsraum zuzuführen, aufweist. Das Beimengungsfluid kann beispielsweise eine weitere Chemikalienlösung sein. Es kann praktikabel sein, wenn der Mikrofluidchip 1 ein Abfuhrportal 30, welches insbesondere über einen Abfuhrkanal 31 des Mikrofluidkanalsystems 2, an den ersten Verbindungskanal 12 fluidleitend anschließt, aufweist, um Chemikalienlösung über das Abfuhrportal 30 aus dem Mikrofluidchip 1 abzuführen.
[0049] Wenn der Mikrofluidchip 1, wie insbesondere vorstehend ausgeführt, ein Mikrofluidkanalsystem 2 mit einer Mischsektion A, einer Stabilitätsprüfsektion B, einer Einspeisesektion C und einer Mischungsprüfsektion D aufweist, kann mit hoher Einsatzpraktikabilität eine Chemikalie getestet werden, insbesondere für eine Injektion der Chemikalie in eine unterirdische Lagerstätte, im Besonderen für ein Chemical-Enhanced- Oil-Recovery (cEOR).
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Claims (16)

A ‚hes AT 528 015 B1 2025-09-15 Ss N Patentansprüche
1. Mikrofluidchip (1) zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung, wobei der Mikrofluidchip (1) ein Mikrofluidkanalsystem (2) zur Fluidleitung aufweist, wobei der Mikrofluidchip (1) ein oder mehrere Einlassportale (3, 4) zur Zuführung einer Chemikalie und eines Verdünnungsfluids, insbesondere von Salzwasser, in das Mikrofluidkanalsystem (2) aufweist, wobei das Mikrofluidkanalsystem (2) fluidleitend nacheinander verbunden aufweist,
- eine mit den Einlassportalen (3, 4) fluidleitend verbundene Mischsektion (A) zur Mischung der Chemikalie und des Verdünnungsfluids, insbesondere gemäß einer vorgegebenen Konzentration, zu einer, vorzugsweise homogenen, Chemikalienlösung,
- eine Stabilitätsprüfsektion (B) mit einem, vorzugsweise sich zumindest abschnittsweise erweiterndem, Aufnahmeraum (6), um eine Stabilität der Chemikalienlösung im Aufnahmeraum (6) zu untersuchen, insbesondere zu beobachten,
- eine Einspeisesektion (C), aufweisend eine Einspeiseöffnung (16), um ein Wechselwirkungsfluid, insbesondere Erdöl, über die Einspeiseöffnung (16) in die Chemikalienlösung zur Bildung eines Gemisches einzuspeisen, und insbesondere eine Fluid-Fluid-Wechselwirkung im Gemisch zu untersuchen, und
- eine Mischungsprüfsektion (D) mit einer Durchmischungsstrecke, um eine Stabilität des Gemisches entlang der Durchmischungsstrecke zu untersuchen, insbesondere zu beobachten.
2. Mikrofluidchip (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischsektion (A) eine erste Mischstrecke zur Mischung der Chemikalie und des Verdünnungsfluids aufweist.
3. Mikrofluidchip (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischsektion (A) einen Mischkanal (5) aufweist, wobei im Mischkanal (5) in Stromabwärtsrichtung nacheinander, und vorzugsweise nebeneinander, Hinderniselemente (11) zur mehrfachen Umleitung der Chemikalienlösung, und insbesondere Trennung und Wiedervereinigung von Teilströmen der Chemikalienlösung, angeordnet sind.
4. Mikrofluidchip (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkanal (5) serpentinenartig geformt ist.
5. Mikrofluidchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (6) eine Eingangsöffnung, über welche die Chemikalienlösung stromabwärts in den Aufnahmeraum (6) eintreten kann, aufweist, wobei eine durchschnittliche Querschnittsfläche des Aufnahmeraums (6) größer als ein 1,5-Faches, insbesondere größer als ein 2-Faches, bevorzugt größer als ein 3-Faches einer Querschnittsfläche der Eingangsöffnung des Aufnahmeraums (6) ist.
6. Mikrofluidchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrofluidchip (1) eine Einspeisekapillare (17), welche an die Einspeiseöffnung (16) der Einspeisesektion (C) anschließt, aufweist, um über die Einspeisekapillare (17) das Wechselwirkungsfluid, bevorzugt tropfenförmig, in die Chemikalienlösung einzuspeisen.
7. Mikrofluidchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisesektion (C) einen, vorzugsweise im Wesentlichen geradlinigen, Beobachtungskanal (7) aufweist, wobei die Einspeiseöffnung (16) in Längsrichtung des Beobachtungskanals (7) orientiert an den Beobachtungskanal (7) anschließt, um ein Mischungsverhalten des Wechselwirkungsfluids und der Chemikalienlösung entlang des Beobachtungskanals (7) zu untersuchen, insbesondere zu beobachten.
8. Mikrofluidchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungsprüfsektion (D) einen Durchmischungskanal (8) aufweist, wobei im Durchmischungskanal (8) eine Vielfachumlenkstruktur, vorzugsweise gebildet mit in Stromabwärtssicht nacheinander, und vorzugsweise nebeneinander, positionierten Umlenkelemente (21), zur vielfachen Umleitung des Gemisches, und insbesondere Trennung des Gemisches in Gemischteilströme und Wiedervereinigung von Gemischteilströmen des Gemisches, angeordnet ist.
9. Mikrofluidchip (1) nach Anspruch 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinderniselemente (11) bzw. Umlenkelemente (21) eine quer zur einer Mittenlinie des jeweiligen Kanals orientierte Längsachse aufweisen, und vorzugsweise voneinander beabstandete Säulen sind.
10. Mikrofluidchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofluidkanalsystem (2) mit einer Silicium-Schicht, welche vorzugsweise zwischen zwei transparenten Schichten, insbesondere Glasschichten, angeordnet ist, gebildet ist, wobei vorzugsweise Kanäle des Mikrofluidkanalsystems (2) sich in Höhenrichtung des Mikrofluidchips (1) gänzlich durch die Silicium-Schicht hindurch erstrecken.
11. Mikrofluidchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Kanäle des Mikrofluidkanalsystems (2) im Wesentlichen ebene Seitenflächen und/oder ebene Deckflächen aufweisen.
12. Verfahren zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung oder Erdgasgewinnung, wobei in einen Mikrofluidchip (1) über ein oder mehrere Einlassportale (3, 4) des Mikrofluidchips (1) eine Chemikalie und ein Verdünnungsfluid in ein Mikrofluidkanalsystem (2) des Mikrofluidchips (1) zugeführt wird, wobei das Mikrofluidkanalsystem (2) fluidleitend nacheinander verbunden eine Mischsektion (A), eine Stabilitätsprüfsektion (B), eine Einspeisesektion (C) und eine Mischungsprüfsektion (D) aufweist, wobei in der Mischsektion (A) die Chemikalie und das Verdünnungsfluid zu einer Chemikalienlösung, insbesondere gemäß einer vorgegebenen Konzentration, vermischt werden, wonach in einem, vorzugsweise sich zumindest abschnittsweise erweiterndem, Aufnahmeraum (6) der Stabilitätsprüfsektion (B) eine Stabilität der Chemikalienlösung untersucht, insbesondere beobachtet wird, wonach in der Einspeisesektion (C) über eine Einspeiseöffnung (16) der Einspeisesektion (C) ein Wechselwirkungsfluid in die Chemikalienlösung zur Bildung eines Gemisches eingespeist wird, wobei insbesondere eine Fluid-Fluid-Wechselwirkung im Gemisch untersucht wird, wonach entlang einer Durchmischungsstrecke der Mischungsprüfsektion (D) eine Stabilität des Gemisches untersucht, insbesondere beobachtet, wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsfluid eine wässrige Salzlösung ist und/oder das Wechselwirkungsfluid Erdöl oder Erdgas ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Mikrofluidkanalsystem (2) ein Fluiddruck von mehr als 100 bar, insbesondere zwischen 100 bar und 1400 bar, vorhanden ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofluidkanalsystem (2) von einer ersten Seite des Mikrofluidchips (1) in einer Richtung quer zu einer Erstreckungsebene des Mikrofluidchips (1) mit einer Lichtquelle beleuchtet wird und von einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Mikrofluidchips (1) aus, vorzugsweise mit einer Kamera, beobachtet wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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ATA50159/2024A 2024-02-27 2024-02-27 Mikrofluidchip zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung, sowie Verfahren zum Testen einer Chemikalie, insbesondere zur tertiären Erdölgewinnung oder Erdgasgewinnung AT528015B1 (de)

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