Dr. TieJun Zhangs Team am Khalifa Universität hat eine neue Methode zum 3D-Druck von Gesteinsnachbildungen Gesteinsnachbildungen zu drucken, die komplexe poröse Strukturen aufweisen und die natürliche Mineralogie eines Karbonatgesteins Mineralogie nachahmen. Die 3D-gedruckten Gesteine sind transparent und ermöglichen es den Forschern, genau abzubilden wie Flüssigkeiten durch die winzigen Poren des Gesteins fließen - Informationen, die bei der Entwicklung wirksame Strategien für die Gewinnung von Kohlenwasserstoffen und geothermischer Energie, für die Bindung von Kohlenstoff und sogar für den Abbau von Eis und die Gewinnung von Wasser aus dem Boden bei der Erforschung des Planeten.
Der an der Khalifa Universität erzeugte 3D-gedruckte Gesteinskörper kann als eine Art ‘Rock-on-a-Chip’ verwendet werden, um zu analysieren, wie verschiedene Fluide durch die Poren strömen. Dies ermöglicht wichtige Erkenntnisse darüber, wie mehr Kohlenwasserstoffe aus den Ölfeldern auf nachhaltigere und kostengünstigere Weise gewonnen werden können. Da ihre Technologie leicht an die Prüfung, Beobachtung und Analyse von Fluiden angepasst werden kann, macht sie die Mikrofluidik- Technologie auch für Forscher in verschiedenen Bereichen zugänglicher und beschleunigt Innovationen in der Biologie, Soft Robotics, Luft- und Raumfahrt sowie anderen aufstrebenden Anwendungen.
Die Schritte
Der Ansatz zur Herstellung von transparentem "Gestein" umfasst drei Hauptschritte: 3D Mikromodelldruck mit partikelfreiem Harz (HDDA); (ii) Calcit Nanopartikeln (CalNPs) entlang der inneren Oberflächen der gedruckten Mikromodells; und (iii) In-situ-Wachstum von Calcit nano/Micro-Montmorillonit Kristallen im Inneren des Mikromodells. Beim Druck von Mikromodellen führt die Verwendung von partikelfreiemdie Verwendung von partikelfreiem Harz im Druckschritt scharf definierte Merkmale, indem Lichtstreuung bei der Photopolymerisation Prozess. Der zweite Schritt umfasst die Beschichtung einer Keimschicht aus Nanopartikeln (z. B. Calcit-Nanopartikeln (CalNPs) oder anderen geeigneten Nanopartikeln) zur Befruchtung des nachfolgenden gleichmäßigen Wachstum von mineralischen nano/Mikrokristallen.
Wie 3D-Drucker eingesetzt wurden
Mit Hilfe von 3D-Druckern wurden poröse 3D-Gesteinsgerüste hergestellt, die die Poren- undPorenstrukturen in natürlichen Gesteinsreservoirs nachempfunden. Der Schicht-für-Schicht-Druck Prozess basiert auf einem Stapel von Mikro-CT-Bildern von echtem Gestein.
Boston Micro Fabrication (BMF) 3D-Drucker können eine Strukturgröße mit bis zu 2 µm Auflösung erzeugen, vergleichbar mit den Porengrößen von ölhaltigem Gestein in den meisten Lagerstätten weltweit.
Die Zukunft
Hongxia Li, Doktorandin an der Khalifa University, sagt: “Ich empfehle die BMF PµSL Technologie für die Herstellung von Reservoirgestein-Mikromodellen aufgrund ihrer hohen Druckauflösung.”
