CN102979516A - 一种用于室内微观驱油模型的制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于油田化学与酸化压裂实验室模拟中低渗油藏、研究驱油过程的微观驱油模型的制作工艺。其技术方案：将玻璃基底片抛光，清洗吹干，放在烤胶板上烘烤；在玻璃基底片上旋涂一层增粘剂，放在烤胶板上烘烤，形成纳米薄膜；再在玻璃基底片上旋涂一层光刻胶，放在烤胶板上烘烤；将油藏图片转换为黑白图片，然后导入光刻软件，将玻璃基底片曝光后放入显影液中显影，清洗吹干，放在烤胶板上烘烤；用石蜡封住玻璃基底片上除曝光部分的其他区域，放入腐蚀液中腐蚀，清洗干净后放入硫酸与双氧水中煮沸，清洗吹干；将玻璃基底片与云母片紧贴，放入马弗炉中烧结；最后打磨出入通道，用毛细管通入出入通道制成微观驱油模型，用于研究驱油过程。

Description

一种用于室内微观驱油模型的制作工艺

技术领域

本发明涉及一种用于油田化学实验室与酸化压裂实验室模拟中低渗油藏、研究驱油过程的室内微观驱油模型的制作工艺。 

背景技术

现有技术中研究驱油过程中存在多尺度的问题，在油田生产中，研究的范围以千米和米为尺度，在实验室中宏观物理模拟实验，一般以米为尺度，而微观模拟实验则是以微米为尺度，研究油水气在孔隙介质中的微观流动情况。在微观驱油阶段对于模型的要求尽可能模拟孔隙系统的孔径大小、孔径几何形态、以及表面矿物成分，其次是模型中要具有透光性，以便于借助光学仪器观测研究孔道内多相流体的分布和流动情况。目前微观驱油模型大体分为四类：夹珠模型、毛管网络模型、孔隙网络模型和砂岩模型。而孔隙网络模型是利用光刻技术在玻璃上刻蚀多孔介质孔隙图案，早在20世纪80年代中期中国科学渗流力学所就掌握了光刻技术用制成了孔隙网络模型，但由于光刻工艺中光刻胶、曝光时间、腐蚀液及玻璃在烧结过程中会熔结等问题，微观模型的孔道孔径很难小于20μm，很难准确模拟中低渗油藏的孔隙孔径。本发明是一种微观驱油模型制作方法，成功的在玻璃片上刻蚀出模型孔道孔径≤5μm，更接近于实际油层中低渗油藏孔隙介质，且用这此种方法制作的模型具有透光性，通过光学仪器可以清晰的看到中低渗油藏内部孔道情况，对研究驱油过程具有重大意义。 

发明内容

本发明的目的是：为了改善光刻工艺中的步骤，在玻璃上刻蚀出微观模型，用光学仪器能清晰的看到中低渗油藏内部孔道情况、研究驱油过程，特提供一种用于室内微观驱油模型的制作工艺。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于室内微观驱油模型的制作工艺，其制作步骤是： 

步骤1：先将玻璃基底片正反面抛光后，放入70g浓硫酸与30g双氧水组成的混合溶液煮沸 1~2h，然后超声波清水清洗玻璃基底片，接着用氮气将玻璃基底片表面水分吹干，放置在烤胶板上，温度为110~180℃烘烤8~15min。 

步骤2：在玻璃基底片上旋涂一层增粘剂，增粘剂是用德国ALLRESIST AR 300-80，然后将玻璃基底片放置烤胶板上，温度为110~180℃烘烤1~5min，形成光滑的纳米薄膜。再继续在玻璃基底片上旋涂光刻胶，光刻胶是用德国ALLRESIST AR-P 3200，然后放置在烤胶板上，温度为90~100℃，烘烤8~15min。 

步骤3：再将油藏图片转化为黑白图片，将要光刻的部分转为白色，其余背景转为黑色。然后导入光刻软件，将玻璃基底片在紫外光下曝光，曝光时间设为30~60s。 

步骤4：将已曝光好的玻璃基底片放在由20ml显影液与10ml去离子水组成的混合溶液中显影1~3min，显影液是用德国ALLRESIST AR 300-26。显影后用蒸馏水将玻璃基底片冲洗干净并用氮气将玻璃基底片表面吹干，然后把玻璃基底片放置在烤胶板上，烤胶板温度设置为98~115℃，烘烤10~20min。 

步骤5：用石蜡封住玻璃基底片上除已曝光外的其他区域。将封好石蜡的玻璃片放入到由25gHF、1.79g NH4F和75g去离子水组成的腐蚀液中，腐蚀时间为120~180s，取出玻璃基底片用去离子水冲洗干净。 

步骤6：刮去玻璃基底片表面的石蜡，用煤油清除残余石蜡，用去胶液将玻璃片表面的光刻胶清洗干净，放入70g浓硫酸与30g双氧水组成的混合溶液煮沸1~2h，去胶液是用德国ALLRESIST AR 300-72。然后用去离子水将玻璃基底片清洗干净。 

步骤7：将玻璃基底片刻蚀的一面与另一块干净抛光的玻璃基底片叠放，然后将它们夹在两块云母片中间，使玻璃与云母片紧贴，水平放置在马弗炉内，并在云母片上方压一块铁块，设置马弗炉的温度为600~640℃，烧结30~60min。 

步骤8：最后用磨槽机在烧结好玻璃基底片刻蚀图像两端打磨出沟槽形成出入通道。用不锈钢毛细管分别通入出口和入口制成微观驱油模型。 

本发明与现有技术比较，其有益效果是通过改善光刻工艺中匀胶、前烘、曝光、后烘、显影、腐蚀、蜡封、烧结等步骤，成功的在玻璃基底片上刻蚀出模型孔道孔径≤5μm，更接近于实际油层中低渗油藏孔隙介质，且用这此种方法制作的模型具有透光性，通过光学仪器可以清晰的看到中低渗油藏内部孔道情况，对研究驱油过程具有重大意义。 

附图说明

图1是本发明微观驱油模型制作工艺步骤2 

图2是本发明微观驱油模型制作工艺步骤3 

图3是本发明微观驱油模型制作工艺步骤4 

图4是本发明微观驱油模型制作工艺步骤5 

图5是本发明微观驱油模型制作工艺步骤6 

图6是本发明制作孔径为5μm驱油模型示意图 

图中1-玻璃基底片，2-增粘剂层，3-光刻胶层 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。 

实施例一：先选择经过双面抛光处理的玻璃基底片，放置在70g浓硫酸与30g双氧水组成的混合溶液煮沸2h，然后用超声波清水清洗5min，接着用氮气将玻璃基底片表面水分吹干，放置在烤胶板温度设定为180℃，烘烤10min。接着在玻璃基底片上旋涂一层增粘剂（德国AllRESIST AR 300-80），将其放置烤胶板上，温度控制在180℃，烘烤2min，继续在玻璃基底片上旋涂光刻胶（德国AllRESIST AR-P3200），放置烤胶板上，温度设为98℃，烘烤10min，如图1所示。 

实施例二：将孔径为5μm油藏图片导入无掩膜曝光软件，将玻璃基底片放在紫外光下曝光，曝光时间为55s如图2所示，然后将玻璃基底片放置在显影液（德国AllRESIST AR 300-26）中显影2.5min如图3所示。将显影后的玻璃基底片放置烤胶板上温度设为110℃，烘烤15min。 

实施例三：用石蜡封住玻璃基底片上除已曝光外的其他区域，放置于25g HF、1.79gNH4F和 75g去离子水组成的腐蚀液中，腐蚀时间为180s，如图4所示，刮去玻璃基底片表面的石蜡，用煤油清除残余石蜡，用去胶液（德国AllRESIST AR 300-72）将玻璃基底片表面的光刻胶清洗干净放入70g浓硫酸与30g双氧水组成的混合溶液煮沸2h，如图5所示。 

实施例四：将玻璃刻蚀的一面与另一块干净抛光的玻璃基底片叠放，然后再将它们夹在两块云母片中间，使玻璃基底片与云母片紧贴。水平放置在马弗炉，并在云母片上方压一块铁块，设置马弗炉的温度为640℃，烧结40min。将烧结好的玻璃基底片如图6所示，用磨槽机在玻璃基底片刻蚀图像两端打磨出沟槽形成出入通道，用不锈钢毛细管分别通入出口和入口制作成微观驱油模型。 

Claims (1)

1.一种用于室内微观驱油模型的制作工艺，其特征在于：先将玻璃基底片（1）正反两面抛光，放于70g浓硫酸与30g双氧水组成的混合溶液中煮沸1~2h，用超声波清水清洗玻璃基底片（1），接着用氮气将玻璃基底片（1）正反两面水分吹干，放置在烤胶板上，在温度为110~180℃烘烤8~15min；在玻璃基底片（1）上旋涂一层增粘剂（2），增粘剂是用德国ALLRESISTAP300-80，然后把玻璃基底片（1）放置在烤胶板上，温度设为110~180℃烘烤1~5min，形成光滑的纳米薄膜；再继续在玻璃基底片（1）上旋涂一层光刻胶（3），光刻胶是德国ALLRESISTAP-P 3200，再将玻璃基底片（1）放置在烤胶板上，温度为90~100℃，烘烤8~15min；将油藏图片转化为黑白图片，将要光刻的部分转为白色，其余背景转为黑色，然后导入光刻软件，将玻璃基底片（1）在紫外光下曝光30~60s，放置在显影液中显影液1~3min，显影液是用德国ALLRESIST AP 300-26，然后将显影后的玻璃基底片（1）用氮气吹干，放置在烤胶板上，温度设为98~115℃，烘烤10~20min；用石蜡封住玻璃基底片（1）上除曝光外的其他区域，放入含25gHF、1.79gNH4F和75g去离子水的腐蚀液中腐蚀120~180s，取出玻璃基底片（1）用去离子水冲洗干净；刮去玻璃基底片（1）表面上的石蜡，并用煤油清除残余石蜡，用去胶液将玻璃基底片（1）表面的光刻胶清洗干净，去胶液用德国ALLRESIST AP 300-72，接着把玻璃基底片（1）放入70g浓硫酸与30g双氧水组成的混合溶液煮沸1~2h，用去离子水将玻璃基底片（1）清洗干净；将玻璃基底片刻蚀的一面与另一块干净抛光的玻璃基底片（1）叠放，然后将他们夹在两块云母片中间，使玻璃基底片与云母片紧贴，水平放置在马弗炉中，并在云母片上方压一块铁块，设置马弗炉温度为600~640℃，烧结30~60min；最后将烧结好的玻璃基底片（1），用磨槽机在玻璃基底片刻蚀图像的两端打磨沟槽形成出入通道，用不锈钢毛细管分别通入出口和入口，制作成微观驱油模型。

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