Das Forschungsfeld der chinesischen Kohleschichtgasentwicklung konzentriert sich auf die Erschließung tiefer Kohleschichten. Allerdings sind die Ressourcen von mittel- bis flachlagernden Kohleschichtgasvorkommen reichhaltig und das Grad der Reservenbestätigung hoch. Derzeit besteht das Hauptproblem darin, dass eine große Menge adsorbiertes Gas nicht effektiv genutzt werden kann. Wenn das verbleibende adsorbierte Gas effektiv genutzt werden kann, kann die Produktionskapazität des mittel- bis flach lagernden Kohleschichtgases einen Durchbruch erzielen. Um die Entwicklungsrichtung der Technologien zur Steigerung der Förderquote bei der oberirdischen Bohrung von mittel- bis flachlagernden Kohleschichtgas klar zu definieren, wurde eine detaillierte Untersuchung eines kaskadenförmigen Stofftransportmodells basierend auf „In-situ-Desorption - Matrixdiffusion - Rissdurchströmung - Rissführung“ durchgeführt, und die Definition und Bedeutung der Förderquote bei mittel- bis flachlagerndem Kohleschichtgas zusammengefasst. Die Matrixdiffusion, als Schlüsselverbindung zwischen mikroskopischer Desorption und makroskopischem Durchströmungsprozess, wurde als zentraler begrenzender Faktor für die gesamte Förderquote identifiziert. Die Forschungsergebnisse fassen die Einflussfaktoren systematisch in 2 Kategorien zusammen: ① Hauptmäßig kontrollierende Durchströmungsfaktoren, die die Effizienz der Drucksenkungswelle beeinflussen, wie z.B. die Rissleitungskapazität, Bohrlochnetzwerkstruktur, Drucksenkungsgeschwindigkeit usw.; ② Hauptmäßig kontrollierende Diffusionsfaktoren, die die Desorptionseffizienz beeinflussen, einschließlich der Größe der Matrixblöcke, des Gasausbreitungskoeffizienten, der Wassersättigung, der Temperatur- und Druckbedingungen usw. Auf dieser Grundlage werden die derzeit gängigen Techniken systematisch behandelt, wie z.B. Optimierung des Bohrlochnetzes, Gasinjektionsverdrängung (Verdrängung durch CO₂, N₂), Absaugen mit Unterdruck, Injektion von Desorptionsförderern, Verstärkung durch physikalische Felder (Schallwellen, Mikrowellen, elektrische Felder), mikrobiellen Mehrertrag und hydraulische Rissbildung, wobei deren Anwendungsbedingungen, Ergebnisse vor Ort und Versagensmechanismen analysiert werden. Die Forschung zeigt, dass obwohl diese Technologien unter bestimmten Bedingungen die Produktion steigern können, sie allgemein die gemeinsamen Einschränkungen „schwierige Matrixpenetration, leichtes Energiedispersionsproblem und begrenzte Produktionssteigerung“ aufweisen, d.h., externe Energie wirkt schwerfällig innerhalb der Matrix, die Reichweite der Drucksenkungswelle ist begrenzt, die Verbesserung der Desorptionseffizienz ist unzureichend, und die Produktionssteigerung nimmt mit der Zeit schnell ab, was eine nachhaltige Entwicklung erschwert. Für die Entwicklung des mittel- bis flachlagernden Kohleschichtgases ist die Nutzungsrate der förderbaren Reserven (der kinetische Prozess) praxisrelevanter als ihr Absolutwert (thermodynamischer Zustand). Das schnelle und effiziente Ausnutzen des adsorbierten Gases innerhalb der Matrix ist der Schlüssel zur Steigerung der Förderung und Verbesserung der Förderquote. Daher sollen Technologien zur Erhöhung der Förderquote durch oberirdische Bohrung sich auf die Erhöhung der Stofftransportdynamik in der Matrix, die Verkleinerung der Matrixblockgröße und die Erhöhung der Fließfähigkeit der Gasphase in der Matrix konzentrieren. Dabei ist die Verkleinerung der Matrixblockgröße derzeit die am leichtesten zu durchbrechende Richtung, während der Effekt der Erhöhung der Stofftransportdynamik begrenzt ist und die Erhöhung der Fließfähigkeit der Gasphase langwierige Forschungsarbeiten erfordert, um Durchbrüche zu erzielen.

mittel- bis flachlagerndes Kohleschichtgas; oberirdische Bohrung; Förderquote verbessern; Hauptsteuerungsfaktoren; technologische Einschränkungen; Entwicklungsrichtungen