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除了壓力測量之外，傳感器小型化對于測量流體性質(zhì)（即流體密度和粘度）可能有著極其重大的意義。DVMEMS是一款頗具潛力的設(shè)計(jì)，它利用由熔結(jié)的硅絕緣體（SOI）晶片頂層制成的薄振動(dòng)片進(jìn)行工作。

振動(dòng)片的振動(dòng)是通過將傳感器放入磁場，同時(shí)讓振蕩電流通過板上線圈來實(shí)現(xiàn)的。振動(dòng)力的大小與垂直于磁場的導(dǎo)體長度、磁場強(qiáng)度和電流強(qiáng)度的乘積成正比（圖2）。

和其它振動(dòng)元件技術(shù)一樣，DVMEMS傳感器利用應(yīng)變儀——而在此處，利用惠斯通電橋配置的壓敏電阻器靠近振動(dòng)片的固定端—來測量諧振頻率和質(zhì)量因子。環(huán)繞振動(dòng)片的流體會(huì)降低真空裝置所記錄的參考值的諧振頻率和質(zhì)量因子。振動(dòng)片與流體的相互作用使用戶得以確定流體的密度和粘度。由于作用于振動(dòng)片的流體質(zhì)量的增加，頻率會(huì)隨著流體密度的增加而下降。隨著流體粘度的增加和振動(dòng)片振動(dòng)幅度的不斷衰減，質(zhì)量因子將下降。

科研人員首先根據(jù)已被業(yè)界認(rèn)可了的某一溫度下的甲苯密度和粘度值對DV MEMS設(shè)備進(jìn)行了調(diào)校，然后將其用于確定溫度范圍在323K～423K（122至302°F）時(shí)的辛烷密度和粘度。辛烷密度的測量結(jié)果與通過公認(rèn)的密度計(jì)算公式計(jì)算出來的結(jié)果相比，誤差不到（±）0.5%。

同時(shí)，將使用DV MEMS設(shè)備確定的辛烷粘度與文獻(xiàn)中記載的粘度值也進(jìn)行了比較。當(dāng)溫度在423K以下時(shí)，粘度值與文獻(xiàn)值相差（±）5%。當(dāng)溫度為423K時(shí)，DV MEMS辛烷粘度測量結(jié)果與文獻(xiàn)值相差不到（±）13%。然而，在考慮了DV MEMS粘度測量結(jié)果的最大不確定性以后，該結(jié)果與使用振動(dòng)絲粘度儀（一種常見的用于測量粘度的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備）測得的粘度值是基本吻合的，即誤差不超過（±）6%。

DV MEMS傳感器研究的近期目標(biāo)是開發(fā)出一個(gè)綜合模型，然后利用其對適合油氣田作業(yè)的流體密度和粘度范圍展開研究。然而該器件在使用中需要不斷地校準(zhǔn)，而即使是這樣，也常常很難得出進(jìn)行測試的流體的綜合性質(zhì)。例如，在這一尺寸級(jí)別上，要想建立起移動(dòng)固體與可壓縮流體之間相互作用的數(shù)學(xué)表達(dá)式是非常困難的。

另外一組用來研究流體性質(zhì)的微技術(shù)采用微流體裝置。在微流體裝置制造中使用越來越多的軟光刻、塑料成型制造技術(shù)適用于普通的溫度和壓力環(huán)境，用來測試相對潔凈的水體。目前該技術(shù)已被斯倫貝謝水資源服務(wù)部門所采用，并應(yīng)用于Diver儀器用來長期監(jiān)測地下水和地表水的水質(zhì)參數(shù)。 例如，為了實(shí)現(xiàn)在水資源服務(wù)市場上的應(yīng)用，斯倫貝謝對其模塊式地層動(dòng)態(tài)測試器（MDT）的實(shí)時(shí)流體分析儀（LFA）所采用的pH值測量方法進(jìn)了微型化和自動(dòng)化處理。由此開發(fā)出來的聚合物芯片尺寸僅有1×3英寸，其構(gòu)成組件包括一個(gè)入水口、一個(gè)染料容器、若干流體電阻器、一個(gè)被動(dòng)式混合器、一個(gè)光識(shí)別區(qū)、一個(gè)泵及一個(gè)出口過濾裝置。所有這些組件均由微流體通道相互連接。由于不采用真空管進(jìn)行互連，連接不易損壞，并且所有元件都安裝或使用激光焊接在芯片上（圖3）。

每次測量時(shí)，該系統(tǒng)采用光譜檢測法在50微升試樣（此劑量足夠?qū)π酒瑑?nèi)的通道完成五次清洗）和1微升的試劑中測量pH值。整個(gè)系統(tǒng)集成在Diver儀器上。它能夠以僅相當(dāng)于兩節(jié)半AA電池的能量消耗完成600次測量，連續(xù)六個(gè)月獨(dú)立完成包括數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等各項(xiàng)任務(wù)。微流體裝置占用空間小是該裝置一個(gè)很重要的優(yōu)勢。

斯倫貝謝還開發(fā)了許多微流體裝置來執(zhí)行各類流體控制功能（如微流體通道內(nèi)部的相分離及流量監(jiān)測）。雖然每一種裝置只執(zhí)行某一特定功能，但若將幾種裝置結(jié)合起來，他們就成了“芯片實(shí)驗(yàn)室”－流體工廠的基本構(gòu)成單元。

微技術(shù)使用前景廣闊

回顧技術(shù)發(fā)展的歷史，每一項(xiàng)新集成技術(shù)的應(yīng)用都會(huì)帶來成本的大幅下降以及效率和性能的顯著提升。隨著油氣工業(yè)MEMS的不斷發(fā)展，傳感器、執(zhí)行器和計(jì)算單元有朝一日可能會(huì)被集成在一塊芯片上。目前還沒有哪一項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⑺羞@些功能都完美地融入到現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)中。倘若能夠?yàn)橛吞镩_發(fā)出一種能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、解釋和控制的裝置，將會(huì)對整個(gè)勘探開發(fā)行業(yè)帶來巨大影響。

利用MEMS和NEMS器件可能開發(fā)出識(shí)別分子間力的實(shí)驗(yàn)室方法。而利用這些方法原理，人們就能夠建立起微觀世界和宏觀世界之間的“橋梁”。今天，人們利用懸臂板（一種類似于斯倫貝謝DV MEMS器件的裝置，但尺寸要小約1000倍）來研究聚合物與金屬之間的粘合力。MEMS和NEMS器件在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)開始起步。

例如，人們開發(fā)出了一種帶有集成電子位移換能器的納米級(jí)懸臂傳感器。該傳感器在環(huán)境壓力下接近分子的平均自由程。這使得該傳感器能夠進(jìn)行質(zhì)量分辨率在1阿克（10～18克）以下的吸附特性測量。

針對MEMS和微流體裝置在油田應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，斯倫貝謝及其合作大學(xué)的科學(xué)家們正在研究解決方案。目前，微技術(shù)正快速拓展到各個(gè)勘探開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用中。例如，人們正在研究將微技術(shù)投入到油藏監(jiān)測、隨鉆測井、隨鉆測量和電纜測井、智能完井以及地震數(shù)據(jù)采集等實(shí)際應(yīng)用中。在油氣行業(yè)，MEMS和微流體裝置的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷拓展，這一點(diǎn)是顯而易見的。