CN116879122A - 一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，包括模拟组件、流体输送组件及图像采集组件；模拟组件包括多个模拟单元，多个模拟单元构成至少一层模拟单元阵列，模拟单元包括微观可视化模型和安装底座，微观可视化模型包括芯片载片与芯片盖片，芯片载片具有多孔介质区域，芯片盖片盖设于芯片载片上；各模拟单元的安装底座相互连接，相邻模拟单元的多孔介质区域连通；流体输送组件包括注采管线，注采管线和模拟单元连通，并被配置为将模拟流体通入多孔介质区域；图像采集组件包括图像传感器，图像传感器面向模拟单元，用于采集流体渗流图像。本发明提供一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可实时观察复杂地层内流体渗流现象。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置。
背景技术
微流控芯片作为一种新型的分析检测平台，能够在微米、纳米尺寸通道中精准操控流体。近年来，随着微流控制造技术与图像采集处理系统相关技术的进步，微流控技术得到长足发展。其可以实现原位观测，并分析微米、纳米尺度下流体的渗流特征与热力学行为，已在生物、医药、环境、石油等相关领域受到广泛关注。
微流控技术具有实时可视化的优点，且其微纳米级结构中流体表现出与宏观尺度下不同的性能，这与地下土壤、岩石等多孔介质中流体渗流相似，能将地下不可视的物理化学过程可视化。
微流控技术已在油气田开发领域取得良好应用，例如模拟砂岩等储层多孔介质，可视化解释多孔介质微观渗流机理。目前，通常采用单一模块的微流控芯片模拟某一平面内特定地层结构，然后通过图像采集组件与显示系统将流体在地层内的流动现象显示出来。
然而这些芯片无法模拟具有复杂岩性及孔隙特性组合的地层结构，不能实时观察复杂地层内流体渗流现象。
发明内容
本发明以地下三维多孔介质为模拟对象，针对现有微流控装置的不足之处，提供了一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可以通过三维扩展，模拟地层的复杂岩性、孔隙特性以及非均质特征等组合，开展注气注水等，可视化研究多孔介质中界面现象及多相渗流规律，从而为地质、环境、石油等领域中多孔介质相关研究提供一种高效便捷的研究方法。
本发明提供一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，包括模拟组件、流体输送组件及图像采集组件；模拟组件包括多个模拟单元，多个模拟单元构成至少一层模拟单元阵列，各模拟单元包括微观可视化模型和安装底座，微观可视化模型包括芯片载片与芯片盖片，芯片载片具有多孔介质区域，芯片盖片盖设于芯片载片；各模拟单元的安装底座相互连接，相邻模拟单元的多孔介质区域连通；流体输送组件包括注采管线，注采管线和模拟单元连通，并被配置为将模拟流体通入多孔介质区域；图像采集组件包括图像传感器，图像传感器面向模拟单元，并用于采集流体渗流图像。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，模拟单元在芯片盖片平面方向上的截面呈矩形，多个模拟单元沿芯片载片的延伸方向并排排布，以使模拟单元阵列呈矩阵。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，安装底座在芯片盖片延伸方向上的截面呈矩形；
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，模拟单元还包括连接件，连接件连接于相邻模拟单元的安装底座的拐角部位，以使不同模拟单元相互连接。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，安装底座具有第一安装孔，连接件具有和第一安装孔相对的第二安装孔，连接件通过穿设于第一安装孔和第二安装孔内的销轴连接相邻两个安装底座。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，安装底座包括上底座和下底座，上底座和下底座共同围合成安装腔，微观可视化模型嵌设在安装腔内，且安装腔具有设置于安装底座的侧方的开口，开口用于和安装底座外侧的相邻模拟单元连通。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，芯片载片具有完全刻蚀区域与键合区域，键合区域位于完全刻蚀区域的靠近芯片载片边缘的侧方，完全刻蚀区域延伸至安装腔的开口。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，多个模拟单元包括第一模拟单元和第二模拟单元，第一模拟单元的安装底座具有和多孔介质区域连通的注入孔，第二模拟单元的安装底座具有和多孔介质区域连通的流出孔；
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，注采管线包括用于注入流体的注入管和用于供在多孔介质区域内渗流后的流体流出的流出管，注入孔和注入管连接，流出孔和流出管连通。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，第一模拟单元对应的芯片盖片和芯片载片的至少一者具有和注入孔连通的第一避让孔；
第二模拟单元对应的芯片盖片和芯片载片的至少一者具有和流出孔连通的第二避让孔。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，多个模拟单元构成两层模拟单元阵列，两层模拟单元阵列上下层叠设置，且两层模拟单元阵列中的多孔介质区域相互连通。
如上述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可选的，图像采集组件还包括显微镜，显微镜设置于图像传感器和模拟单元之间，且显微镜的目镜端和图像传感器相对设置。
本发明提供一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，包括模拟组件、流体输送组件及图像采集组件；模拟组件包括多个模拟单元，多个模拟单元构成至少一层模拟单元阵列，各模拟单元包括微观可视化模型和安装底座，微观可视化模型包括芯片载片与芯片盖片，芯片载片具有多孔介质区域，芯片盖片盖设于芯片载片；各模拟单元的安装底座相互连接，相邻模拟单元的多孔介质区域连通；流体输送组件包括注采管线，注采管线和模拟单元连通，并被配置为将模拟流体通入多孔介质区域；图像采集组件包括图像传感器，图像传感器面向模拟单元，用于采集流体渗流图像。本发明提供一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，可实时观察复杂地层内流体渗流现象。
本发明取得的有益技术效果：
(1)本发明设计的模块化结构由至少一层模拟单元构成，可以按照实验目的对模拟单元进行无限扩展，通过设计层间管线与支撑架可实现纵向上的扩展与层间流通。设计模拟单元边界连接件，使用螺栓紧固约束相邻模拟单元，实现层内连接与流体连通，模块化结构实现多孔介质三维结构物理模拟。
(2)本发明通过设计微流控芯片刻蚀与改性工艺，能区分制作不同孔隙结构、不同岩性的微观可视化模型。按照一定的规律或目的进行排列组合，克服了常规微流控芯片小尺寸模拟某一平面内特定单一地层结构的劣势，可以准确刻画任意类型地下岩层的复杂岩性、孔隙特性以及非均质等特征。
(3)本发明可以通过层间耐压快速接头实现层间流通，完全刻蚀区实现层内流通，消除边界效应。设计密封圈的尺寸，与微观可视化模型和安装底座实现过盈配合，保证相邻模拟单元之间渗流状态连续性，可还原不同地质条件下三维多孔介质内真实渗流规律。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施例中作出进一步详细的说明。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的装配示意图；
图2是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的下底座结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的上底座结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的连接件结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的微观可视化模型结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的密封圈结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的螺栓结构示意图；
图8是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的螺帽结构示意图；
图9是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置中的微观可视化模型剖视图；
图10是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置中的微观可视化模型内部结构图；
图11是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置三维扩展模式剖视图。
附图标记：
1-无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置；
10-模拟组件；
100-模拟单元；
100a-第一模拟单元；
100b-第二模拟单元；
100c-第三模拟单元；
110-上底座；
120-微观可视化模型；
121-芯片盖片；122-芯片载片；
1221-键合区域；1222-完全刻蚀区域；1223-多孔介质区域；1224-流体注入槽；1225-微观渗流通道；
130-下底座；
131-第一安装孔；
132-定位槽；
133-密封槽；
140-连接件；
141-第二安装孔；
150-密封圈；
160-螺栓；
170-螺母；
20-流体输送组件；
21-流体注入口；22-微型阀；23-注采管线；231-注入管；232-流出管；24-耐压快速接头；25-温压采集点；26-流体流出口；
30-图像采集组件；
31-图像传感器；32-处理器；
40-支撑架。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面对本实施例中一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置做进一步阐述。
图1是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的装配示意图；图2是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的下底座结构示意图；图3是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的上底座结构示意图；图4是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的连接件结构示意图；图5是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的微观可视化模型结构示意图；图6是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的密封圈结构示意图；图7是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的螺栓结构示意图；图8是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的螺帽结构示意图；图9是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的微观可视化模型剖视图；图10是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置中的微观可视化模型内部结构图；图11是本申请实施例提供的一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置的三维扩展模式剖视图。
如图1所示，本申请实施例提供了一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置1。具体包括模拟组件10、流体输送组件20及图像采集组件30；模拟组件10包括多个模拟单元100，多个模拟单元100构成至少一层模拟单元阵列，各模拟单元100包括微观可视化模型120和安装底座，微观可视化模型120包括芯片载片122与芯片盖片121，芯片载片122具有多孔介质区域1223，芯片盖片121盖设于芯片载片122；各模拟单元100的安装底座相互连接，相邻模拟单元100的多孔介质区域1223连通；流体输送组件20包括注采管线23，注采管线23和模拟单元100连通，被配置为将模拟流体通入多孔介质区域1223；图像采集组件30包括图像传感器31，图像传感器31面向模拟单元100，用于采集流体渗流图像。
这样通过对模拟组件10结构的改进，在模拟组件10内部的微观可视化模型120上刻蚀有多孔介质区域1223及完全刻蚀区域1222，将相邻的模拟单元100进行连通，并按实际情况将其排列成一定层数的阵列，采用图像传感器31捕捉模拟组件10内部的流体渗流现象，相比于传统微流控装置只能模拟某一平面内的单一地层结构，可以模拟具有复杂岩性及孔隙特性组合的地层结构，可实时观察复杂地层内流体渗流现象。
具体的，微观可视化模型120为一个能够观察内部结构或内部物体的装置，其至少部分结构为透明或可透光材料构成，从而让内部所容纳的结构可通过显微镜观察。其中，该微观可视化模型具体可以为盒状等结构。按照流体在微观可视化模型120内部的功能不同，将微观可视化模型120内部分为流体进入区、流体检测区、流体流出区三个区域，微观可视化模型120的结构图如图5所示。
具体的，安装底座与芯片载片122和芯片盖片121的材料为石英玻璃或蓝宝石玻璃，这样设置的目的为玻璃材料具有一定的强度可以承载较大载荷，并且这种材料透光性较好，便于光路入射到芯片载片122内部，观察流体的渗流情况。
在一些实施例中，模拟单元100在芯片盖片121平面方向上的截面呈矩形，多个模拟单元100沿芯片载片122的延伸方向并排排布，以使模拟单元100阵列呈矩阵，如图1所示。
在一些实施例中，安装底座在芯片盖片121延伸方向上的截面呈矩形，如图2所示，在安装底座的内部还设置有定位槽132。定位槽132的形状与微观可视化模型120的形状相同，用于定位微观可视化模型120。在安装底座的内部还设置有与密封槽133，用于放置密封圈150。
具体的，安装底座的边长为4-10cm，厚度为3-6mm，定位槽132深度为1-2mm，密封槽133深度为2-4mm，定位槽132的尺寸与微观可视化模型120的尺寸相同，使得微观可视化模型120能够完全卡接在定位槽132内部，固定微观可视化模型120，避免微观可视化模型120在实验过程中由于晃动而产生虚影，导致采集到的画面不清晰，影响实验结果。
模拟单元100还包括连接件140，如图4所示，连接件140连接于相邻模拟单元100的安装底座的拐角部位，如图1所示，以使不同模拟单元100相互连接。
具体的，相邻四个模拟单元100之间通过结构配合实现纵向约束，通过连接件140的连接完成模拟单元100在纵向的无限拓展。
具体的，连接件140的厚度与微观可视化模型120的厚度一致为3-6mm，这样设置的目的为连接件140与微观可视化模型120之间形成紧密结合。
在一些实施例中，安装底座具有第一安装孔131，连接件140具有和第一安装孔131相对的第二安装孔141，连接件140通过穿设于第一安装孔131和第二安装孔141内的销轴，使用螺栓160如图7所示，和螺母170如图8所示，连接相邻两个安装底座。
其中，安装底座的材料为透明耐温耐压的聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)板或玻璃钢，选用这种材料具有耐温120～150℃，耐压0～10MPa的特点，可以防止模拟流体在地层中的渗流现象时，较大的压力对安装底座造成崩裂。
安装底座包括上底座110和下底座130，如图2和图3所示，上底座110和下底座130共同围合成安装腔，微观可视化模型120嵌设在安装腔内，且安装腔具有设置于安装底座的侧方的开口，开口用于和安装底座外侧的相邻模拟单元100连通。连接件140设置于安装底座的侧方的开口处，用于横向连接相邻两个模拟单元100。
具体的，微观可视化模型120位于安装腔的中间部位，如图1所示，微观可视化模型120的上表面与上底座110贴合，微观可视化模型120的下表面与下底座130贴合。
具体的，在安装腔的内部还包括密封圈150，如图6所示，密封圈150的内圈卡在微观可视化模型120的边缘，密封圈150的外圈与安装底座内部的密封槽133接触。相邻两个模拟单元100共用同一个密封圈150，从而实现横向拓展，通过过盈配合的方式将相邻微观可视化模型120的完全刻蚀区域侧向对齐，实现相邻模拟单元100内的流体互通。
具体的，密封圈150内圈厚度为2-5mm，外圈厚度为9-15mm。内圈厚度略小于微观可视化模型120的厚度，外圈厚度略大于微观可视化模型120厚度与上底座110与下底座130的密封槽133的厚度之和，其目的是形成过盈配合，保证其密封性，防止相邻两个模拟单元100的流体在流经完全刻蚀区域时，发生泄露。
需要说明的是，密封圈150的材质可以为丁晴橡胶，氟硅橡胶等，选用这种材料具有耐温120～150℃，耐压0～10MPa、抗盐抗酸碱，耐油等特点，避免在进行模拟实验时，流体对密封圈150造成腐蚀，可以延长密封圈150的使用周期。
在一些实施例中，芯片载片122具有完全刻蚀区域1222与键合区域1221，如图9所示，键合区域1221位于完全刻蚀区域1222的靠近芯片载片122边缘的侧方，完全刻蚀区域1222延伸至安装腔的开口。
其中，芯片载片122通过曝光刻蚀工艺形成多孔介质区域1223，如图9所示，多孔介质区域1223中的微观渗流通道1225的宽度为0.1-500μm，深度为0.1-500μm。
具体的，多孔介质区域1223内部还包括流体注入槽1224，如图10所示，流体注入槽1224设置于微观可视化模型120的对角线上，流体注入槽1224与微观渗流通道1225相通，流体通过流体注入槽1224流入微观渗流通道1225内部。
其中，芯片载片122和芯片盖片121采用热键合方式连接在一起，使得键合后的微观可视化模型120具有足够的密封性及机械强度，避免开裂和漏液，并且，采用这种键合方式可以避免在键合过程中引入其他杂质，干扰实验结果。
具体的，可根据实际需要模拟的地层结构设置完全刻蚀区域1222位置，即可以在微观可视化模型120的双侧设置完全刻蚀区域1222，用于连通相邻两侧的模拟单元100。同时，也可以在微观可视化模型120的单侧设置完全刻蚀区域1222，另一侧用来设置封闭边界。
需要说明的是，完全刻蚀区域1222的深度与多孔介质的尺寸大小相同，这样设置的目的是消除边界效应，保证相邻模拟单元100之间流体渗流的连续性。同时，还可通过表面改性技术控制完全刻蚀区域1222的表面特性，如润湿性、粗糙度等，用以模拟在不同润湿条件下流体的渗流情况。
具体的，微观可视化模型120根据曝光刻蚀所用的模板不同以及改性技术的不同，可设计出各种多孔介质形态，其中，可在不同模拟单元100的微观可视化模型120中设置不同的渗透率，根据渗透率的规律性排布形成特定非均质性模拟单元100阵列。
具体的，还可在不同模拟单元100的微观可视化模型120中刻蚀出不同的孔隙结构，用以模拟粒间孔隙结构、纯裂缝结构、裂缝-粒间孔结构、孔洞-粒间孔结构、粒间孔隙-微裂缝-大洞穴结构以及粒间孔隙-微裂缝-大裂缝结构等。
具体的，不同模拟单元100中微观可视化模型120微通道表面可以覆盖粘土颗粒或岩石颗粒，用以模拟不同岩性或土壤类型。
在一些实施例中，多个模拟单元100包括第一模拟单元100a和第二模拟单元100b，第一模拟单元100a的安装底座具有和多孔介质区域1223连通的注入孔，第二模拟单元100b的安装底座具有和多孔介质区域1223连通的流出孔，如图9和图11所示；注采管线23包括用于注入流体的注入管231和用于供在多孔介质区域1223内渗流后的流体流出的流出管232，注入孔和注入管231连接，流出孔和流出管连通，如图11所示。其中，注入管231与流出管232分别设置于流体注入口21与流体流出口26处。
具体的，模拟单元还包括第三模拟单元100c，第三模拟单元100c的底座为封闭状态，不设置中心孔，用以连接第一模拟单元100a和第二模拟单元100b，构造地层的组合环境。
在一些实施例中，第一模拟单元100a对应的芯片盖片121和芯片载片122的至少一者具有和注入孔连通的第一避让孔；第二模拟单元100b对应的芯片盖片121和芯片载片122的至少一者具有和流出孔连通的第二避让孔。其中，设置第一避让孔和第二避让孔的目的为沟通刻蚀多孔介质。
具体的，在微观可视化模型120的芯片盖片121和芯片载片122的外部连接有耐压快速接头24，耐压快速接头24在垂向上分布，具有即插即用的特点，可以拆卸方便拿取。其中，每个耐压快速接头24搭配有一个微型阀22与温压采集点25，可以精准控制每个模拟单元100出、入口的温度与压力。
具体的，流体输送组件20还包括有液体注射泵(图中未示出)，其作用为与微型阀22协调作用，驱动流体以一定的速度流动。
具体的，在流体注入口21和流体流出口26处分别设置有一个试管(图中未示出)，将实验所用的流体装入流体注入口21处所在的试管中，流体通过注入管注入微观可视化模型120内部，流经多孔介质区域1223完成检测后，会经过流出管流至流体流出口26的试管内部，进行收集与储存。
在一些实施例中，多个模拟单元100构成两层模拟单元阵列，两层模拟单元100阵列上下层叠设置，且两层模拟单元100阵列中的多孔介质区域1223相互连通。
其中，在上下层叠设置的两层模拟单元100中间设置有支撑架40，用于支撑相邻模拟单元100，分担注入管231与流出管232的垂向载荷。
在一些实施例中，图像采集组件30还包括显微镜，显微镜设置于图像传感器31和模拟单元100之间，且显微镜的目镜端和图像传感器31相对设置。
可选的，在显微镜上方上设置有发光二极管等光源，发光二极管将光线照射在微观可视化模型120上，微观可视化模型120内部由微观渗流通道1225还有未刻蚀的玻璃组成，在流体通过微观渗流通道1225流经光源照射区时，便开始进行检测，由于玻璃与流体的折射率不同，因此，在不同区域会呈现出不同的图像。
具体的，图像传感器31为互补金属氧化物半导体传感器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)，微观可视化模型120内部流体具有微量、样本微小、流速快等特点，互补金属氧化物半导体传感器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)的芯片成像靶面尺寸大、感光性能好，可以拍摄微观可视化模型120中运动的微小流体，可有效捕获快速运动物体图像。
具体的，图像采集组件30还包括处理器32，图像传感器31将流体渗流信号传递到处理器32中，利用处理器32内部自带的图像处理软件分析流体的渗流规律。
下面将无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置1的工作过程阐述如下：
首先，按照所需模拟目的，确定一定数量、一定层数的模拟组件10，根据所需模拟目的设置准备不同性质的微观可视化模型120，按一定规律组合，使得组合后的模拟组件10能模拟真实地质特征；然后，选取第一模拟单元100a作为初始注入点，选取第二模拟单元100b作为流出点，并在第一模拟单元100a与第二模拟单元100b外接注采管线23，在流体注入口21与流体流出口26分别外接一个试管，通过流体注入口21向模拟组件10内注水，设定压力为最高作业压力，并维持工作压力40分钟左右，确定在耐压快速接头24与微型阀22的连接处无液体渗漏，即为合格，此时，便可开始进行模拟实验。最后，将模拟组件10置于图像采集组件30下，观察内部流体的渗流特征与流动现象。
本实施例中，一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置1，包括模拟组件10、流体输送组件20及图像采集组件30；模拟组件10包括多个模拟单元100，多个模拟单元100构成至少一层模拟单元100阵列，各模拟单元100包括微观可视化模型120和安装底座，微观可视化模型120包括芯片载片122与芯片盖片121，芯片载片122具有刻蚀而成的多孔介质区域1223，芯片盖片121盖设于芯片载片122；各模拟单元100的安装底座相互连接，且相邻模拟单元100对应的多孔介质区域1223连通；流体输送组件20包括注采管线23，注采管线23和模拟单元100连通，并被配置为将模拟流体通入多孔介质区域1223；图像采集组件30包括图像传感器31，图像传感器31面向模拟单元100，用于采集流体渗流图像。这样通过对模拟组件10结构的改进，在模拟组件10内部的微观可视化模型120上刻蚀有多孔介质区域1223及完全刻蚀区域1222，将相邻的模拟单元100进行连通，并按实际情况将其排列成一定层数的阵列，采用图像传感器31捕捉模拟组件10内部的流体渗流现象，相比于传统微流控装置只能模拟某一平面内的单一地层结构，可以模拟具有复杂岩性及孔隙特性组合的地层结构，可实时观察复杂地层内流体渗流现象。
应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。
一般而言，应当至少部分地由语境下的使用来理解术语。例如，至少部分地根据语境，文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数的意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数的意义的特征、结构或特性的组合。类似地，至少部分地根据语境，还可以将诸如“一”的术语理解为传达单数用法或者传达复数用法。
应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。
此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，包括模拟组件、流体输送组件及图像采集组件；
所述模拟组件包括多个模拟单元，所述多个模拟单元构成至少一层模拟单元阵列，各所述模拟单元包括微观可视化模型和安装底座，所述微观可视化模型包括芯片载片与芯片盖片，所述芯片载片具有多孔介质区域，所述芯片盖片盖设于所述芯片载片；各所述模拟单元的安装底座相互连接，相邻所述模拟单元的多孔介质区域连通；
所述流体输送组件包括注采管线，所述注采管线和所述模拟单元连通，并被配置为将模拟流体通入所述多孔介质区域；
所述图像采集组件包括图像传感器，所述图像传感器面向所述模拟单元，用于采集流体渗流图像。
2.根据权利要求1所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，所述模拟单元在所述芯片盖片平面方向上的截面呈矩形，多个所述模拟单元沿所述芯片载片的延伸方向并排排布，以使所述模拟单元阵列呈矩阵。
3.根据权利要求2所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，所述安装底座在所述芯片盖片延伸方向上的截面呈矩形；
所述模拟单元还包括连接件，所述连接件连接于相邻所述模拟单元的安装底座的拐角部位，以使不同所述模拟单元相互连接。
4.根据权利要求3所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，所述安装底座具有第一安装孔，所述连接件具有和所述第一安装孔相对的第二安装孔，所述连接件通过穿设于所述第一安装孔和所述第二安装孔内的销轴连接相邻两个所述安装底座。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，所述安装底座包括上底座和下底座，所述上底座和下底座共同围合成安装腔，所述微观可视化模型嵌设在所述安装腔内，且所述安装腔具有设置于所述安装底座的侧方的开口，所述开口用于和所述安装底座外侧的相邻所述模拟单元连通。
6.根据权利要求5所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，所述芯片载片具有完全刻蚀区域与键合区域，所述键合区域位于所述完全刻蚀区域的靠近所述芯片载片边缘的侧方，所述完全刻蚀区域延伸至所述安装腔的开口。
7.根据权利要求1-4任一项所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，多个所述模拟单元包括第一模拟单元和第二模拟单元，所述第一模拟单元的安装底座具有和所述多孔介质区域连通的注入孔，所述第二模拟单元的安装底座具有和所述多孔介质区域连通的流出孔；
所述注采管线包括用于注入流体的注入管和用于供在所述多孔介质区域内渗流后的流体流出的流出管，所述注入孔和注入管连接，所述流出孔和所述流出管连通。
8.根据权利要求7所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，所述第一模拟单元对应的所述芯片盖片和所述芯片载片的至少一者具有和所述注入孔连通的第一避让孔；
所述第二模拟单元对应的所述芯片盖片和所述芯片载片的至少一者具有和所述流出孔连通的第二避让孔。
9.根据权利要求1-4任一项所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，多个所述模拟单元构成两层模拟单元阵列，两层所述模拟单元阵列上下层叠设置，且两层所述模拟单元阵列中的所述多孔介质区域相互连通。
10.根据权利要求1-4任一项所述的无限可扩展的模块化可视渗流模拟装置，其特征在于，所述图像采集组件还包括显微镜，所述显微镜设置于所述图像传感器和所述模拟单元之间，且所述显微镜的目镜端和所述图像传感器相对设置。
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