fluidSens

Mikrofluidische Modelle für die Simulation von Gestein bestimmter Porosität und Permeabilität unter Laborbedingungen liefern wichtige Informationen für die Erdölindustrie, wo mit ihrer Hilfe z.B. das Ölverdrängungsvermögen von Chemikalien untersucht wird. Für diese Anwendung müssen stochastische oder deterministische Strukturen, bestehend aus „Körnern“ und „Poren“, hergestellt werden. Am zuvor ölgefüllten System können die bei Injektion eines zweiten Fluides entstehenden Fließprozesse im Detail untersucht werden. Die zurzeit für solche Untersuchungen verwendeten Mikromodelle bestehen aus strukturiertem Silizium, versehen mit Glasdeckeln, die als Modelle für die Gesteinsporösität dienen. Der Ölverdrängungsprozess wird mit einer Kamera aufgenommen und durch Bilderkennungsalgorithmen analysiert. Damit lassen sich die Ölverdrängungsgeschwindigkeit und die Effektivität des Verdrängungsprozesses ermitteln. Eine rein fotografische Auswertung der Fluidströmungen kann jedoch fehlerbehaftet sein. Durch die fotografische Analyse können keine physikalischen Parameter wie Temperatur, Druck oder Mischungsverhältnis der Prozessfluide ermittelt werden. Diese Parameter sind allerdings von großer Bedeutung für das grundlegende Verständnis des Verdrängungsprozesses und die Kenntnis nur einer der genannten Größen erweitern den Parameterraum für die Optimierung von Ölverdrängungsverfahren beträchtlich.

Im Rahmen des Projekts „fluidSens“ sollen mikrofluidische Systeme auf Polymerbasis entwickelt und hergestellt werden, die stochastisch oder deterministisch aus ,,Körnern“ und „Poren“ Strukturen bestehen. Am zuvor ölgefüllten System können die bei Injektion eines zweiten Fluides entstehenden Fließprozesse im Detail untersucht werden. Außerdem sollen die mikrofluidischen Systeme durch eingebrachte optische Sensoren messtechnisch verbessert werden, sodass beispielsweise eine Zweiphasenströmung durch Ermittlung des Brechungsindizes oder die Systemtemperatur lokal im Fluid präzise ermittelt werden kann.