页岩气多组分竞争吸附机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51774298
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0402.油气开采
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The competitive adsorption behavior of multi-components in shale gas reservoir is not only the key scientific topic for shale gas development, but also the fundamental theory for greenhouse gas sequestration. In this research plan, we intend to gain insights into the competitive adsorption mechanisms of multi-components in shale nanopores by a combination of experiment and molecular simulation. The experimental platform used for multi-components adsorption is set up, and the adsorption dynamic equilibrium tests of multi-components on shale samples and clay samples under different temperature, pressure, mole ratio and moisture content are carried out. The molecular models of organic matter and clay mineral in shale are constructed based on analytic experimental data, and the competitive adsorption behaviors of multi-components on molecular models are simulated under various temperature, pressure, mole ratio, moisture contents and pore sizes. Then the adsorption state of multi-components under supercritical conditions is determined, the adsorption energy and adsorption heat of multi-components are calculated, and the competitive adsorption mechanisms of shale gas components are proclaimed. Based on the competitive adsorption characteristics of multi-components under supercritical conditions, the supercritical adsorption isotherm model is developed considering the dominating factors of adsorption equilibrium. Then the adsorption equilibrium of multi-components is predicted under different temperature and mole ratio, so as to analyze the competitive adsorption behaviors of supercritical multi-components in depth. Based on the above research, we hope to improve the competitive adsorption mechanisms of multi-components in shale gas reservoir and to provide theoretical support for carbon dioxide sequestration and recovery enhancement of shale gas.
页岩气为甲烷、二氧化碳等多组分的混合物,储层条件下以超临界状态赋存于页岩含水纳米级孔隙中。针对目前超临界多组分页岩气在含水纳米级孔隙中吸附机理认识不清的问题,本项目拟通过室内物理模拟实验和分子模拟相结合的方法开展研究。通过搭建超临界多组分页岩气吸附实验平台,在不同条件下开展多组分气体在页岩及纯粘土矿物中的吸附平衡测试;构建页岩有机质及粘土矿物分子模型,模拟多组分气体在不同条件下的竞争吸附行为,确定超临界条件下气体的吸附状态,分析气体的吸附能和吸附热,揭示页岩孔隙超临界多组分气体的竞争吸附机理;基于页岩超临界多组分气体竞争吸附特性,结合吸附平衡主控因素,建立超临界多组分气体竞争吸附预测模型,开展不同条件下的多组分吸附平衡预测,深入剖析页岩储层超临界多组分气体的竞争吸附行为。通过上述研究,完善页岩储层多组分气体竞争吸附机理,为注二氧化碳提高页岩气藏采收率提供理论支撑。

结项摘要

页岩气藏衰竭式开发采收率普遍低于30%,注二氧化碳是页岩气藏极具潜力的提高采收率方式。在注二氧化碳开采中,页岩纳米孔隙中的水分处于与甲烷和二氧化碳并存的环境。在储层高温高压的环境下,超临界多组分气体在页岩纳米级孔隙中的竞争吸附机理认识不清,多组分竞争吸附预测模型有待建立。本项目结合室内实验测试、分子模拟以及理论模型方法开展了多项工作:搭建多组分气体吸附实验平台,测试了多组分气体在页岩及黏土矿物上的吸附平衡;通过表征和构建代表性的页岩纳米孔隙模型,借助分子模拟方法揭示了多组分气体的竞争吸附行为和机理;通过建立简化局部密度函数(SLD)圆管孔模型和基于扩展Langmuir方程的多组分气体竞争吸附预测模型,完善了甲烷和二氧化碳在含水页岩孔隙上的竞争吸附理论。研究结果表明,水分可显著降低页岩和黏土中的甲烷吸附量,忽略水蒸气压力将大幅低估甲烷实际吸附量。二氧化碳在页岩上表现出优先吸附性,温度升高会促进二氧化碳优先吸附。二氧化碳在ⅢA型有机质中的埋存能力和吸附选择性最强,这可作为页岩气藏注二氧化碳优选开采层位的重要参考。对于高成熟的页岩储层,适当提高有机质内水分含量,可改善二氧化碳置换甲烷的效果。储层中二氧化碳含量的升高会促进干酪根的膨胀,形成更大的孔隙空间和更多渗流通道,有利于提高二氧化碳埋存量和页岩气产量。考虑气体吸附诱导的干酪根膨胀,能使页岩气地质储量评价和二氧化碳埋存潜力评估更加准确。SLD圆管孔模型能较好地拟合页岩气等温吸附曲线,可以预测气体在更宽温度范围内的吸附。受孔隙对气体排斥力的影响,孔径大于0.42nm时,二氧化碳优先吸附,孔径小于0.42nm时,甲烷优先吸附。忽略吸附相体积与多组分气体的竞争吸附效应将显著高估页岩储层的含气量。页岩储层多组分气体的竞争吸附机理研究,可为页岩气藏注二氧化碳提高采收率技术提供理论指导,对页岩气储量的准确评估意义重大。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(2)
Sorption of Methane, Carbon Dioxide, and Their Mixtures on Shales from Sichuan Basin, China
中国四川盆地页岩对甲烷、二氧化碳及其混合物的吸附
  • DOI:
    10.1021/acs.energyfuels.7b03429
  • 发表时间:
    2018-03-01
  • 期刊:
    ENERGY & FUELS
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Qi, Rongrong;Ning, Zhengfu;Du, Huaming
  • 通讯作者:
    Du, Huaming
含水页岩甲烷吸附特性实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    断块油气田
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈志礼;宁正福;王庆;黄亮;齐荣荣;王金伟
  • 通讯作者:
    王金伟
考虑水蒸气压力的平衡水页岩等温吸附
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国科学 技术科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    齐荣荣;宁正福;王庆;张爽;曾彦;黄亮;杜华明
  • 通讯作者:
    杜华明
甲烷在页岩黏土矿物中吸附行为的分子模拟
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2018.1690
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕兆兰;宁正福;王庆;黄亮;孟翰;余雄飞;秦慧博
  • 通讯作者:
    秦慧博
考虑含水和多组分气体的页岩气含气量预测模型
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2017.1837
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    齐荣荣;宁正福;张爽;黄亮;陈志礼
  • 通讯作者:
    陈志礼

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其他文献

页岩对甲烷的等温吸附特性研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孔德涛
基于微米CT扫描成像实验及格子Boltzmann模拟方法的致密砂岩孔隙结构表征
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵华伟;宁正福;段太忠;廉培庆;王鸣川
  • 通讯作者:
    王鸣川
页岩等温吸附理论模型对比分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    重庆科技学院学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵天逸;宁正福
  • 通讯作者:
    宁正福
甲烷在页岩上吸附的热力学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宁正福;王庆;刘慧卿;孔德涛
  • 通讯作者:
    孔德涛
恒速压汞法在致密储层孔隙结构表征中的适用性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    断块油气田
  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵华伟;宁正福;赵天逸;王庆;胡金柱
  • 通讯作者:
    胡金柱

其他文献

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基于数字岩心的致密油纳米-亚微米尺度储层特征及微观渗流规律研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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