L'environnement géologique des couches de charbon profondes présente des « hautes contraintes géologiques, haute température du réservoir, faible perméabilité » ainsi que des caractéristiques structurelles complexes, entraînant des différences significatives dans l'état de présence et les mécanismes de migration du gaz par rapport aux couches de charbon superficielles. Les simulateurs numériques commerciaux classiques reposent souvent sur un modèle à double milieu simplifié, ce qui rend difficile la description précise de la sensibilité complexe au stress et de la dynamique multiphase dans les couches profondes lors de l'extraction, conduisant à un écart important entre les résultats de simulation et les données de production réelles. Pour relever ce défi, une méthode de simulation numérique efficace adaptée aux caractéristiques du gaz de couche de charbon profonde a été développée pour réaliser une représentation précise de la production de gaz, de la production d'eau, de la pression de fond de puits et de la composition des composants pour un puits individuel. En s'appuyant sur les caractéristiques géologiques et d'ingénierie des couches de charbon profondes, un modèle numérique couplé complet a été construit tenant compte d'un milieu quasi triple (porosité de la matrice, microfissures, grandes fractures), de la compétition adsorption-désorption de gaz multi-composants (CH₄, CO₂ etc.), de la diffusion multi-échelle, de l'écoulement diphasique gaz-eau ainsi que des effets de contraction/déformation de la matrice charbon-roche. Le puits de gaz profond typique JS6-7P01 dans le bloc Daning-Jixian du bassin d'Ordos a été choisi comme cas d’étude pour le calibrage et l’analyse historique. Concernant la performance algorithmique, la comparaison des performances de calcul dans différents environnements informatiques a montré qu’en calcul parallèle sur CPU 4 cœurs et 8 cœurs, cette méthode n’augmente le temps de calcul que de 0,1~0,2 h par rapport aux méthodes classiques découplées ou simplifiées, avec une augmentation de seulement 10,5% du nombre d’itérations de Newton et d’itérations linéaires. En matière de précision du calibrage et de compréhension géologique, le modèle a réalisé le calibrage historique de la production de gaz, de la production d'eau, de la pression de fond de puits ainsi que de l'évolution de la fraction molaire de CO₂ pour le puits JS6-7P01, avec un taux de calibrage historique global de 92 %. Basé sur les résultats de simulation, l’étude a quantifié et calibré la proportion de production du gaz libre et du gaz adsorbé pendant l’extraction, clarifiant les sources de contribution de la performance de production du gaz profond ; elle a finement décomposé les différentes phases de l’écoulement des fluides et a utilisé les règles d’évolution des « six champs » : champ de pression, champ de saturation, champ de désorption, champ de perméabilité, champ de densité de masse d’adsorption de CO₂, champ de densité de masse d’adsorption de CH₄, pour caractériser les caractéristiques d’écoulement dans les couches de charbon profondes sous l’effet du couplage multiphysique.

Bassin d’Ordos; gaz de couche de charbon profonde; couplage multiphysique; simulation numérique; efficacité de calcul; calibrage historique