深部煤层处置CO2中的二元气固耦合作用与双重孔隙效应研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41002048
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    周来
  • 依托单位：
    中国矿业大学
  • 学科分类：
    D0208.煤地质学
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

应用深部不可采煤层处置二氧化碳是减少温室气体排放的有效措施，同时可以增强深部煤层气的回收，具有显著的环境和经济效益。二氧化碳注入煤层处置后会引起气体竞争吸附，并引起煤体的竞争吸附膨胀变形，随着煤层气体的压力增加，煤体受到的有效应力变形逐渐明显，煤层变形影响煤层基块和裂隙的孔隙率和渗透率，并最终影响煤层气体的流动和二氧化碳的注入率，其为化学场、流动场、应力场等多场耦合控制的结果。本次研究将煤层概化为孔隙和裂隙相互交织的双重孔隙介质，通过模拟实验研究二氧化碳注入煤层后煤对CO2和CH4二元气体竞争吸附特性，重点研究二元气体吸附引起的煤双重孔隙变形特性及对气体运移的反作用，建立煤层双重孔隙率和渗透率数值模型，利用COMSOL Multiphysics模拟煤层中二元气体渗流与竞争扩散以及煤体双重孔隙结构响应机制，并开发用于分析和预测煤层封存CO2中储气效率的全耦合数值工具。

结项摘要

针对深部煤层封存CO2中的气固耦合过程与双重孔隙效应，本课题开展了实验与模拟研究，主要取得如下成果：(1)利用沁水盆地晋城无烟煤煤样进行了跨CO2临界温度条件下煤对CO2吸附特性的实验及二元气体吸附/解吸实验，获取了跨临界温度吸附时CO2在煤中的吸附量与温度变化规律。二元气体吸附和解吸时，解吸曲线表现出“滞留”现象，说明了CO2在吸附造成煤微孔闭合扣留残余气体的机制。分割二元气体的游离相和吸附相组分比例关系，揭示了CO2-CH4二元气体解吸时CH4优先解吸，解吸速度由快转慢；而吸附时，CO2会优先吸附，吸附速度由快转慢，上述结论是煤层中二元气体竞争吸附和CO2封存的重要依据。(2)从煤的吸附热力学角度，利用煤表面自由能和等量吸附热评价了不同温压条件下CO2在煤层中优先吸附性以及CO2与CH4竞争吸附机制。计算了25~40℃温度下煤对CO2和CH4的吸附势，建立了煤吸附CO2和CH4的特征曲线，得到了CO2吸附量、温度、压力三者之间的关系式。(3)建立了一套包含气体竞争吸附、竞争扩散、气体渗流以及煤基块变形的多物理耦合过程的高度非线性数学模型，包含煤层耦合变形方程、适用于变应力边界的新的孔隙率和渗透率方程、二氧化碳和甲烷气体的对流扩散耦合方程以及上述三者的耦合方程。(4)根据注气模拟实验结果，应用COMSOL Multiphysics有限元数值分析系统求解了多物理耦合非线性数学模型，开展了不同储层物性和注气条件下，CO2驱替煤层气与封存过程中的二元气固耦合作用数值模拟研究。(5)基于COMSOL数值平台，对我国沁水盆地CO2驱采煤层气及地质处置中的煤层孔隙压力、二元气体组分以及煤层渗透率的演化特征进行了模拟研究，计算出在沁水盆地300×300m2场地中注气10年后CO2封存量为1.75×104t，注入CO2后可提高CH4产量达1.44倍。

项目成果

期刊论文数量（1）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
CO_2和CH_4在煤基质表面竞争吸附的热力学分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    煤炭学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周来;冯启言;秦勇
  • 通讯作者：
    秦勇

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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    孟庆俊

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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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