CN117723116B - 用于研究纳米级孔道内微观剩余油的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验装置及方法，属于微观剩余油开采技术领域，实验装置包括驱替反应系统、储层温压调控系统、数据采集及录像系统和计算机，实验方法如下：制备内部带有纳米孔道的纳米流控芯片；将纳米流控芯片置于高压密封容器内并加入围压液模拟地层压力和温度；扫描纳米流控芯片得到纳米级通道的图像；通过注入泵依次向纳米流控芯片中注入加热后的原油及气体并使其压力稳定；驱替过程中，通过数据采集及录像系统观察纳米流控芯片内纳米孔道中的原油变化特征；通过记录的数据分析及纳米孔道内流体流动特征进行原位检测，反推基质中渗流过程。本发明能够实时、自动反馈各形状纳米级孔道的含油饱和度。
Description
技术领域
本发明属于微观剩余油开采技术领域，尤其涉及一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验装置及方法。
背景技术
近年来，低渗透探测储量和原油产量逐年增多。低渗透油田的开发越来越成为各油区的热点和难点，随着低渗透油田开发水平的不断进步，动用低渗透储量的渗透率界限不断下降，超低渗透乃至致密油储层正逐渐成为油田开发的关注点。而随着渗透率的下降，储层多孔介质孔隙喉道更加微细，孔喉尺度逐渐从微米级占主导地位向亚微米乃至纳米级占主导地位过渡。致密低渗透储层开发主体技术的形成有赖于储层微观孔隙结构和不同尺度孔隙储层中渗流机理的深刻认识。因此，明晰页岩储层纳米孔隙尺度下的微观渗流机制对页岩油藏的开发尤为重要。
对此，近年来研发的纳米流控芯片技术提供了微纳米级别的孔隙加工，可以实现对微纳米尺度下不同流体相态间的可视化区分，克服了传统岩心实验在表征微纳米尺度下油藏渗流问题上的局限性。但现有的纳米流控实验平台所用的显微镜系统仅为光学显微镜，对于可见光波段下的光学显微镜，一般其极限分辨率为200-400nm，无法实现对几十纳米乃至几纳米尺度孔隙的精确分辨；也无法精确观测到页岩纳米级孔道内微观剩余油的赋存状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验装置及方法，旨在解决上述现有技术中纳米流控实验平台所用光学显微镜无法精确观测纳米尺度孔道内微观剩余油状态的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验装置，
包括驱替反应系统、储层温压调控系统、数据采集系统和计算机，所述驱替反应系统包括注入泵、加热容器和纳米流控芯片，所述纳米流控芯片的内部设有能够容纳流体的纳米级孔道，纳米级孔道为多孔道相互连通结构，所述纳米级孔道为多尺度孔隙叠加组合、且孔隙表面润湿性处理，从而实现对地层岩石纳米级孔道的模拟；
所述纳米流控芯片设置于储层温压调控系统的高压密封容器内，所述纳米流控芯片的注入端通过流体注入管道与恒温浴箱的进口相连，所述恒温浴箱的出口通过流体输送管道与加热容器的出口相连；所述加热容器的进口与注入泵的出口相连，通过注入泵及流体输送管道依次向纳米流控芯片内注入原油及气体；所述纳米流控芯片的采出端通过流体采出管道与稳压泵相连；
纳米流控芯片一端为注入端，另一端为采出端；注入端连接着流体注入管道，采出端连接着流体采出管道；为防止流体泄露，在纳米流控芯片连接部位采用毛细管接头连接，在流控芯片的表面或者侧面建立非永久性的、无泄露的连接，即使在高压环境下，也能保证连接的密封性；
所述储层温压调控系统用于模拟储层环境中岩层所在地层压力和温度情况；所述储层温压调控系统、数据采集系统均与计算机相连，用于监控驱替反应系统及储层温压调控系统的温度和压力、并记录流经纳米流控芯片中的驱替流体状态；
所述数据采集系统包括温度传感器、压力传感器和扫描电镜，所述温度传感器分别设置在加热容器及恒温浴箱上，所述压力传感器分别设置在流体输送管道、围压监测管道及流体采出管道上；所述温度传感器、压力传感器及扫描电镜与计算机相连，所述扫描电镜能够向加热容器内的纳米流控芯片发射电子束，同时将纳米流控芯片在入射电子作用下产生的物理信号数据传输到计算机上；
所述扫描电镜包括样品室及其内部的电子枪、电子检测器和样品台，所述高压密封容器设置于样品台上，所述电子枪设置于高压密封容器内纳米流控芯片的上方，所述电子检测器设置于电子枪的侧面，所述电子枪和电子检测器均与计算机相连；所述样品台的下方设有能够提供冷光源的补光系统，所述补光系统与计算机相连；样品台采用位移台，能够驱动纳米流控芯片按照设定的图形进行移动，在此过程中，电子枪保持在固定位置，能够得到驱替的整个过程。
优选的，所述储层温压调控系统包括高压密封容器，所述高压密封容器的顶部设有用于观察的视窗，所述高压密封容器的内腔为储层围压环腔，所述储层围压环腔通过流体加热输出管道与恒温浴箱进口相连，恒温浴箱出口通过流体加热输入管道与储层温压环腔相连通；所述储层围压环腔与围压监测管道相连接，在围压监测管道上设置有围压跟踪泵，用于向储层围压环腔内注入围压液，模拟地层压力。
优选的，所述恒温浴箱的温度控制精度为0.01°，所述气体压力为30MPa，所述注入泵为高精密纳米流控注射泵。
优选的，还包括抽真空系统，所述抽真空系统通过模型抽真空管道与流体输送管道相连，所述抽真空系统与计算机相连；所述抽真空系统通过环腔抽真空管道与高压密封容器内的储层围压环腔连通。
优选的，所述纳米流控芯片由两块玻璃经热键合技术键合为一体，所述纳米流控芯片内部的纳米级孔道通过电子束光刻技术刻蚀而成。
优选的，所述纳米流控芯片上涂抹一层金属导电膜，以便于电子的入射和物理信号的接收，使得呈现在计算机上的图像清晰。
本发明还提供一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验方法，包括以下步骤：
(1)制备纳米流控芯片：利用电子束光刻技术将天然岩心的图像光刻在两块玻璃上，两块玻璃利用热键合技术键合成为一体后形成内部带有纳米孔道的纳米流控芯片；
(2)模拟地层压力：将制备好的纳米流控芯片安装在高压密封容器内，向高压密封容器内的储层围压环腔中加入围压液，将围压液加热至预设的地层温度并控制储层围压环腔中的围压，将围压调整至预设的地层压力，并使其高于纳米流控芯片内部压力0.05MPa；
(3)装有纳米流控芯片的高压密封容器置于样品室中的样品台上，将样品台调节至合适的高度，对整个样品室进行抽真空，之后向纳米流控芯片发射电子束，在计算机上显示其内部纳米级通道的图像；
(4)将纳米流控芯片充水至完全饱和后，向纳米流控芯片中注入原油，待原油渗吸至纳米流控芯片的纳米孔道中，至纳米孔道内流出的完全是原油；
(5)将高压气体注入到纳米流控芯片中，将纳米流控芯片中的原油排出；驱替过程中，实时观察纳米流控芯片内纳米孔道中的原油变化特征；当纳米流控芯片中的剩余油不在发生变化时，停止驱替；
(6)实验结束，通过记录的温度和压力数据分析及纳米流控芯片对应时刻的纳米孔道内流体流动特征进行原位检测，反推基质中渗流过程；
嵌装，所述扫描电镜的分辨率为0.4-3纳米，根据扫描电镜呈现在在计算机上的灰度图判断纳米流控芯片上各个位置剩余油的饱和度大小，计算公式如下：So＝0.1Bn
其中，Bn为灰度图上各点的灰度级别；So为灰度图上各点的剩余油的饱和度；
由于该扫描电镜具有实时可视并能够记录任意时刻各纳米级通道内含油饱和度的特点，进行更改流控芯片并试验1000次后，用卷积神经网络(CNN)对得来的图像进行训练，训练步骤如下：
(1)图像准备：将1000张图像分为800张训练集、100张验证集和100张测试集；
(2)构建模型：定义卷积神经网络的结构，包括卷积层、池化层、全连接层等，并确定各层的参数设置以及激活函数的类型；
(3)编译模型：选择Adam优化器，以及MSE作为损失函数，并添加L2正则化以防止过拟合；
(4)训练模型：使用训练集对模型进行训练，通过将图像数据输入模型，计算损失函数，并反向传播更新模型参数；
(5)模型评估：使用验证集评估模型的性能，监控损失值和准确率等指标，以调整模型结构和超参数；
(6)模型应用：使用测试集对训练好的模型进行最终评估，得出模型的最终性能指标，将该模型应用于计算机上，可以实时地、自动地反馈各形状纳米级孔道的含油饱和度。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明利用储层温压调控系统模拟储层环境中岩层所在地层压力和温度情况；用扫描电镜扫描纳米流控芯片得到其内部纳米级通道的图像；通过注入泵将加热容器加热后的原油和气体依次输送至纳米流控芯片内部的纳米级孔道，驱替过程中实时监控驱替反应系统及储层温压调控系统的温度和压力、并记录流经纳米流控芯片中的驱替流体状态；实验结束，通过记录的温度和压力数据分析及纳米流控芯片对应时刻的纳米孔道内流体流动特征进行原位检测，反推基质中渗流过程。本发明克服了传统致密岩心渗吸过程的不可视化，所采用纳米流控芯片的内部纳米级孔道尺度可达10nm，能够较好地满足页岩油气藏纳米孔隙尺度下流体流动问题。采用本发明采用卷积神经网络识别纳米级的图像，能够模拟真实储层环境，能够实时地、自动地反馈各形状纳米级孔道的含油饱和度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例提供的用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中纳米流控芯片的外观图；
图3是本发明中扫描电子显微镜的灰度级别与含油饱和度关系曲线；
图中：1-注入泵；2-加热容器；3-纳米流控芯片；4-稳压泵；5-高压密封容器；6-恒温浴箱；7-流体注入管道；8-流体输送管道；9-视窗；10-储层围压环腔；11-流体加热输出管道；12-流体加热输入管道；13-围压监测管道；14-围压跟踪泵；15-流体采出管道；16-温度传感器；17-压力传感器；18-扫描电镜；19-计算机；20-样品室；21-电子枪；22-样品台；23-气体增压系统；24-抽真空系统；25-补光系统；26-电子检测器。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验装置，包括驱替反应系统、储层温压调控系统、数据采集及录像系统和计算机，所述驱替反应系统包括注入泵1、加热容器2和纳米流控芯片3，所述纳米流控芯片3的内部设有能够容纳流体的纳米级孔道，所述纳米流控芯片3设置于储层温压调控系统的高压密封容器5内，所述纳米流控芯片3的注入端通过流体注入管道7与恒温浴箱6的进口相连，所述恒温浴箱6的出口通过流体输送管道8与加热容器2的出口相连；所述加热容器2的进口与注入泵1的出口相连，通过注入泵1及流体输送管道8依次向纳米流控芯片3内注入原油及气体；所述纳米流控芯片3的采出端通过流体采出管道15与稳压泵4相连，保持纳米流控芯片内外压差稳定；所述储层温压调控系统用于模拟储层环境中岩层所在地层压力和温度情况；所述储层温压调控系统、数据采集及录像系统均与计算机19相连，用于监控驱替反应系统及储层温压调控系统的温度和压力、并记录流经纳米流控芯片3中的驱替流体状态，通过数据采集及录像系统可获取纳米通道内流体流动的图像。
其中，气体由气体增压系统23输送，气体可为二氧化碳或氮气，其输出压力可达30MPa。恒温浴箱6的温度控制精度为0.01°，采用水浴或油浴；注入泵1为高精密纳米流控注射泵，能够实现高精度的流量控制，几乎无脉冲的稳定性，高集成且低功耗以及良好的易用性，其流量范围从纳升至毫升每分钟，支持注射器从25μL至1000μL。
具体制作时，如图2所示，纳米流控芯片3一端为注入端a，另一端为采出端b。注入端连接着流体注入管道7；采出端b连接着流体采出管道15。为防止流体泄露，在纳米流控芯片连接部位采用毛细管接头连接，可以快速的在流控芯片的表面或者侧面建立非永久性的、无泄露的连接，即使在高压环境下，也能保证连接的密封性。
在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述储层温压调控系统包括高压密封容器5，所述高压密封容器5的顶部设有用于观察的视窗9，所述高压密封容器5的内腔为储层围压环腔10，所述储层围压环腔10通过流体加热输出管道11与恒温浴箱6进口相连，恒温浴箱6出口通过流体加热输入管道12与储层温压环腔10相连通；所述储层围压环腔10与围压监测管道13相连接，在围压监测管道13上设置有围压跟踪泵14，用于向储层围压环腔10内注入围压液，模拟地层压力。其中，视窗采用可耐高温高压的蓝宝石玻璃制作，采用平面和周边环形密封相结合的方法，将蓝宝石玻璃镶在高压密封容器上部。
在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述数据采集及录像系统包括温度传感器16、压力传感器17和扫描电镜18，所述温度传感器16分别设置在加热容器2及恒温浴箱6上，所述压力传感器17分别设置在流体输送管道8、围压监测管道13及流体采出管道15上；所述温度传感器16、压力传感器17及扫描电镜18与计算机19相连，所述扫描电镜中的电子枪21能够向加热容器内的纳米流控芯片3发射电子束，同时电子检测器26将纳米流控芯片3在入射电子作用下产生的物理信号数据传输到计算机19上。其中，所述扫描电镜18包括样品室20及其内部的电子枪21、电子检测器26和样品台22，所述高压密封容器5设置于样品台22上，所述电子枪21设置于高压密封容器5内纳米流控芯片3的上方，所述电子检测器26设置于电子枪21的侧面，所述电子枪21和电子检测器26均与计算机19相连；所述样品台22的下方设有补光系统25，所述补光系统25与计算机19相连；所述补光系统25提供的补光光源为冷光源，可以在保证光照范围，图像光照均匀和便于后期图像处理分析的同时，减小对纳米流控芯片的影响。
另外，纳米流控芯片3上涂抹一层金属导电膜，能够减少在场发射扫描电镜18下的电荷积累，以便后续观察的图像更加清晰。
进一步优化上述技术方案，如图1所示，还包括抽真空系统24，所述抽真空系统24通过模型抽真空管道与流体输送管道8相连，所述抽真空系统24与计算机19相连；所述抽真空系统24通过环腔抽真空管道(图中未画出)与高压密封容器5内的储层围压环腔10连通。利用抽真空系统对储层围压环腔和纳米流控芯片进行抽真空，能够进一步提高试验精度。
具体制作时，所述纳米流控芯片3由两块硅基玻璃经热键合技术固定在一起，所述纳米流控芯片3内部的纳米级孔道通过电子束光刻技术刻蚀而成；所述纳米流控芯片3的纳米级孔道为多孔道相互连通结构，所述纳米级孔道为多尺度孔隙叠加组合、且孔隙表面润湿性处理，从而实现对地层岩石纳米级孔道的精确地模拟。
本发明还提供一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验方法，包括以下步骤：
(1)制备纳米流控芯片：将天然岩心进行扫描后获取图像，利用电子束光刻技术按照图像在玻璃上进行光刻，让孔隙介质的流道宽度也达到纳米级别。两块玻璃利用热键合技术，在一定温度、压力、时间的配合下，通过范德华力、分子力甚至原子力使其键合成为一体，形成内部带有纳米孔道的纳米流控芯片；所述纳米流控芯片内部的孔道能够模拟天然岩心内部的孔隙介质流道。
然后，在纳米流控芯片表面涂抹一层金属导电膜，以减少在扫描电子显微镜18下的电荷积累，以便后续观察的图像更加清晰。
(2)将准备好的纳米流控芯片3安装在高压密封容器5内，通过抽真空系统24对储层围压环腔10和纳米流控芯片3模型进行抽真空。确保纳米流控芯片3和围压环腔10内没有空气的存在，便于原油渗吸至芯片中。
(3)模拟地层压力：向高压密封容器5内的储层围压环腔10中加入围压液，并调整加热容器2和恒温浴箱6，通过温度传感器16对温度进行监测，使围压液加热至预设的地层温度，由围压跟踪泵14控制储层围压环腔10中的围压，使围压调整至预设的地层压力，并使其高于纳米流控芯片3内部压力0.05MPa。
(4)将纳米流控芯片3置于扫描电镜18的样品室20中的样品台22上，调节场发射扫描电镜18位置及放大倍数，至计算机19上显示纳米流控芯片3内部纳米级通道图像。其中，该样品台22采用高精度位移台，驱动纳米流控芯片3按照软件设定的图形进行移动，在此过程中，电子枪21保持在固定位置，实现大尺寸、高精度、无拼接图形直写。
(4)调节稳压泵4模拟地层压力，首先向纳米流控芯片充水至完全饱和后，再利用注入泵1向纳米流控芯片3中注入原油，让原油渗吸至纳米流控芯片3的纳米孔道中，至纳米孔道15内流出的完全是原油。(5)将流体输送管道8内流体切换成高压CO2气体，使用注入泵1和气体增压系统23让高压CO2气体沿着注入管线以0.01ml/min的注入速度注入到纳米流控芯片3中，将纳米流控芯片3中的原油排出；驱替过程中，用扫描电镜18的信号收集组件及计算机及时进行信号的采集和图像的显示，实时观察纳米流控芯片3内纳米孔道中的流体变化特征；当纳米流控芯片3中的剩余油不在发生变化时，停止驱替。
(6)实验结束，通过温度传感器16及压力传感器17记录的温度和压力数据分析及纳米流控芯片3对应时刻的纳米孔道内流体流动特征进行原位检测，反推基质中渗流过程。
本发明采用纳米流控芯片，用于表征地下低渗透页岩储层，该芯片内孔隙尺度可达10nm，能更好的反应地下实际情况。同时，采用分辨率可达0.4-3纳米范围内的扫描电子显微镜配合纳米流控芯片进行驱替过程中信号的捕集和成像操作，在模拟地下温度、压力的同时开展纳米流控芯片实验，可以实现对多相流体在纳米孔隙中的流动特征的精确检测。
根据扫描电镜在计算机上的灰度图判断纳米流控芯片上各个位置剩余油的饱和度大小，计算公式如下：So＝0.1Bn
其中，Bn为灰度图上各点的灰度级别；So为灰度图上各点的剩余油的饱和度；
所述扫描电镜能够实时观察并记录任意时刻各纳米级通道内含油饱和度的特点，进行更改流控芯片并试验1000次后，用卷积神经网络(CNN)对得来的图像进行训练，训练步骤如下：
(1)图像准备：将1000张图像分为800张训练集、100张验证集和100张测试集；
(2)构建模型：定义卷积神经网络的结构，包括卷积层、池化层、全连接层等，并确定各层的参数设置以及激活函数的类型；
(3)编译模型：选择Adam优化器，以及MSE作为损失函数，并添加L2正则化以防止过拟合；
(4)训练模型：使用训练集对模型进行训练，通过将图像数据输入模型，计算损失函数，并反向传播更新模型参数；
(5)模型评估：使用验证集评估模型的性能，监控损失值和准确率等指标，以调整模型结构和超参数；
(6)模型应用：使用测试集对训练好的模型进行最终评估，得出模型的最终性能指标，将该模型应用于计算机上，可以实时地、自动地反馈各形状纳米级孔道的含油饱和度。
综上所述，本发明具有结构简单、操作方便、直观可视化的优点，本发明克服了之前大尺度光刻玻璃的局限，在模拟地层低渗透页岩纳米级孔道的基础上，设计出更合理的纳米流控芯片。一方面，纳米流控芯片克服了传统致密岩心渗吸过程的不可视化，另一方面，该纳米流控芯片中的纳米级孔道尺度可达10nm，能够较好地满足页岩油气藏纳米孔隙尺度下流体流动问题。本发明将可见光下极限分辨率为200-400nm的光学显微镜替换为分辨率可达0.4-3纳米范围内的扫描电子显微镜，以配合纳米流控芯片使用，可以实现对多相流体在纳米孔隙中的流动特征的精确检测，本发明采用卷积神经网络去识别纳米级图像，可以实时地、自动地反馈各形状纳米级孔道的含油饱和度。通过本发明有望对于页岩纳米孔隙尺度下，二氧化碳和页岩油的混相流动特征及液相中分子扩散问题带来突破性进展。
在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。
Claims (4)
1.一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验方法，该方法应用实验装置实施，该实验装置包括驱替反应系统、储层温压调控系统、数据采集系统和计算机，所述驱替反应系统包括注入泵、加热容器和纳米流控芯片，所述纳米流控芯片的内部设有能够容纳流体的纳米级孔道，纳米级孔道为多孔道相互连通结构，所述纳米级孔道为多尺度孔隙叠加组合、且孔隙表面润湿性处理，从而实现对地层岩石纳米级孔道的模拟；
所述纳米流控芯片设置于储层温压调控系统的高压密封容器内，所述纳米流控芯片的注入端通过流体注入管道与恒温浴箱的进口相连，所述恒温浴箱的出口通过流体输送管道与加热容器的出口相连；所述加热容器的进口与注入泵的出口相连，通过注入泵及流体输送管道依次向纳米流控芯片内注入原油及气体；所述纳米流控芯片的采出端通过流体采出管道与稳压泵相连；
纳米流控芯片一端为注入端，另一端为采出端；注入端连接着流体注入管道，采出端连接着流体采出管道；为防止流体泄露，在纳米流控芯片连接部位采用毛细管接头连接，在流控芯片的表面或者侧面建立非永久性的、无泄露的连接，即使在高压环境下，也能保证连接的密封性；
所述储层温压调控系统用于模拟储层环境中岩层所在地层压力和温度情况；所述储层温压调控系统、数据采集系统均与计算机相连，用于监控驱替反应系统及储层温压调控系统的温度和压力、并记录流经纳米流控芯片中的驱替流体状态；
所述数据采集系统包括温度传感器、压力传感器和扫描电镜，所述温度传感器分别设置在加热容器及恒温浴箱上，所述压力传感器分别设置在流体输送管道、围压监测管道及流体采出管道上；所述温度传感器、压力传感器及扫描电镜与计算机相连，所述扫描电镜能够向加热容器内的纳米流控芯片发射电子束，同时将纳米流控芯片在入射电子作用下产生的物理信号数据传输到计算机上；
所述扫描电镜包括样品室及其内部的电子枪、电子检测器和样品台，所述高压密封容器设置于样品台上，所述电子枪设置于高压密封容器内纳米流控芯片的上方，所述电子检测器设置于电子枪的侧面，所述电子枪和电子检测器均与计算机相连；所述样品台的下方设有能够提供冷光源的补光系统，所述补光系统与计算机相连；样品台采用位移台，能够驱动纳米流控芯片按照设定的图形进行移动，在此过程中，电子枪保持在固定位置，能够得到驱替的整个过程；
所述储层温压调控系统包括高压密封容器，所述高压密封容器的顶部设有用于观察的视窗，所述高压密封容器的内腔为储层围压环腔，所述储层围压环腔通过流体加热输出管道与恒温浴箱进口相连，恒温浴箱出口通过流体加热输入管道与储层温压环腔相连通；所述储层围压环腔与围压监测管道相连接，在围压监测管道上设置有围压跟踪泵，用于向储层围压环腔内注入围压液，模拟地层压力；
所述纳米流控芯片由两块玻璃经热键合技术键合为一体，所述纳米流控芯片内部的纳米级孔道通过电子束光刻技术刻蚀而成；
其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备纳米流控芯片：利用电子束光刻技术将天然岩心的图像光刻在两块玻璃上，两块玻璃利用热键合技术键合成为一体后形成内部带有纳米孔道的纳米流控芯片；
（2）模拟地层压力：将制备好的纳米流控芯片安装在高压密封容器内，向高压密封容器内的储层围压环腔中加入围压液，将围压液加热至预设的地层温度并控制储层围压环腔中的围压，将围压调整至预设的地层压力，并使其高于纳米流控芯片内部压力0.05MPa；
（3）装有纳米流控芯片的高压密封容器置于样品室中的样品台上，将样品台调节至合适的高度，对整个样品室进行抽真空，之后向纳米流控芯片发射电子束，在计算机上显示其内部纳米级通道的图像；
（4）将纳米流控芯片充水至完全饱和后，向纳米流控芯片中注入原油，待原油渗吸至纳米流控芯片的纳米孔道中，至纳米孔道内流出的完全是原油；
（5）将高压气体注入到纳米流控芯片中，将纳米流控芯片中的原油排出；驱替过程中，实时观察纳米流控芯片内纳米孔道中的原油变化特征；当纳米流控芯片中的剩余油不在发生变化时，停止驱替；
（6）实验结束，通过记录的温度和压力数据分析及纳米流控芯片对应时刻的纳米孔道内流体流动特征进行原位检测，反推基质中渗流过程；
所述扫描电镜的分辨率为0.4-3纳米，根据扫描电镜在计算机上的灰度图判断纳米流控芯片上各个位置剩余油的饱和度大小，计算公式如下：其中，Bn为灰度图上各点的灰度级别；So为灰度图上各点的剩余油的饱和度；
所述扫描电镜能够实时观察并记录任意时刻各纳米级通道内含油饱和度的特点，进行更改流控芯片并试验1000次后，用卷积神经网络对得来的图像进行训练，训练步骤如下：
（1）图像准备：将1000张图像分为800张训练集、100张验证集和100张测试集；
（2）构建模型：定义卷积神经网络的结构，包括卷积层、池化层以及全连接层，并确定各层的参数设置以及激活函数的类型；
（3）编译模型：选择Adam优化器，以及MSE作为损失函数，并添加L2正则化以防止过拟合；
（4）训练模型：使用训练集对模型进行训练，通过将图像数据输入模型，计算损失函数，并反向传播更新模型参数；
（5）模型评估：使用验证集评估模型的性能，监控损失值和准确率，以调整模型结构和超参数；
（6）模型应用：使用测试集对训练好的模型进行最终评估，得出模型的最终性能指标，将该模型应用于计算机上，可以实时地、自动地反馈各形状纳米级孔道的含油饱和度。
2.根据权利要求1所述的用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验方法，其特征在于：所述恒温浴箱的温度控制精度为0.01°，所述气体压力为30MPa，所述注入泵为高精密纳米流控注射泵。
3.根据权利要求1所述的用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验方法，其特征在于：还包括抽真空系统，所述抽真空系统通过模型抽真空管道与流体输送管道相连，所述抽真空系统与计算机相连；所述抽真空系统通过环腔抽真空管道与高压密封容器内的储层围压环腔连通。
4.根据权利要求1所述的用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验方法，其特征在于：所述纳米流控芯片上涂抹一层金属导电膜，以便于电子的入射和物理信号的接收，使得呈现在计算机上的图像清晰。
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