Die Entwicklung von Kohleflözgas in niedriggradigen Kohleschichten im Fukang-Block in Xinjiang befindet sich in einer Engpassphase. Die Effizienz der Desorption von adsorbiertem Methan in den mikroporösen Strukturen des niedriggradigen Kohles ist gering, und der Adsorptions-Desorptions-Mechanismus ist noch unklar, was zu niedrigen Anfangsförderraten neuer Kohleflözgasquellen, kurzer Stabilitätsdauer und schlechten Entwicklungsergebnissen führt. Zur Lösung der Probleme der niedrigen Förderquote von Kohleflözgas und der schlechten Nutzung von adsorbiertem Methan wurde niedriggradige Kohle im Fukang-Block in Xinjiang als Untersuchungsobjekt gewählt. Dabei wurden Elementaranalyse, Stickstoffadsorption, Röntgendiffraktion, Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie und 13C-Kernspinresonanz verwendet, um die Porengrößenverteilung, die Summenformel (C₁₀₀H₁₀₈O₁₆N₃) und molekulare Struktur zu charakterisieren und ein Modell porenähnlicher Spalten zu erstellen. Die großkanonische Monte-Carlo-Methode (GCMC) wurde angewandt, um die Adsorptionsregeln von Methan bei unterschiedlichen Porenweiten, Druck- und Temperaturbedingungen zu simulieren und so die nichtisotherme Langmuir-Adsorptionsgleichung für den niedriggradigen Kohle von Fukang zu bestimmen. Bei 10,0 MPa und 308 K wurden molekulardynamische Simulationen der Desorption bei konstanter Temperatur und Druckabsenkung für unterschiedliche Spaltenweiten durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen: ① Die Hauptmolekularstruktur des Fukang-Kohles besteht aus aliphatischen Kohlenstoffketten, die Benzol- und Naphthenringe verbinden, mit funktionellen Gruppen wie Carboxyl-, Hydroxyl- und Pyrrolgruppen. ② Bei Porenweiten unter 2 nm führt der starke Nanoeinschluss-Effekt zur Vertiefung des Adsorptionspotentials, die Methandichte zeigt eine unimodale Verteilung und wird hauptsächlich durch Mikroporenfüllung bestimmt; bei Porenweiten über 2 nm wechselt die Verteilung in eine bimodale mit Auftreten einer nicht adsorbierenden Phase und der Adsorptionsmechanismus ändert sich zugunsten der Oberflächenadsorption. ③ Unter Hochdruckbedingungen senkt eine Temperaturerhöhung die Adsorptionspotenzialenergie, was kinetische Energie zur Methandesorption bereitstellt; dieser Effekt ist in Spalten mit Porenweiten über 2 nm ausgeprägter. Im Zentrum der Spalte verbleibt adsorbiertes Methan, die Adsorption wird durch Mikroporenfüllung und Oberflächenadsorption gemeinsam dominiert. ④ In 1-nm-Spalten ist die Desorptionsaktivierungsenergie hoch, der Diffusionskoeffizient niedrig (7,5×10⁻¹⁰ m²/s), was zu deutlicher Desorptionsverzögerung führt; in 3-nm-Spalten ist die Aktivierungsenergie niedrig, der Diffusionskoeffizient relativ hoch (64,7×10⁻¹⁰ m²/s), ohne erkennbare Verzögerung. Die Schlussfolgerung lautet: Die Verringerung der Adsorptions-Desorptionsbarriere in den Mikroporen des niedriggradigen Kohles ist der Schlüssel zur Steigerung der Methandesorptionseffizienz und Diffusionsfähigkeit. Durch synergistische Steuerung von Druckabsenkung, Porenerweiterung und Temperaturerhöhung und Anwendung der Vorbehandlung mit CO₂ + selbst erhitzender Fracturing-Flüssigkeit sowie Heißflüssigkeitsverdrängung im Bohrlochnetz ist dies ein wichtiger technischer Weg zur Steigerung der Förderrate von Kohleflözgas in niedriggradigem Kohle im Fukang-Block Xinjiang.

Fukang Xinjiang; niedriggradiger Kohle; Kohleflözgas; Adsorption-Desorption; molekulare Simulation; Mikroporenfüllung