Область исследований угольного сланцевого газа в Китае сосредоточена на разработке глубоких пластов угольного газа. Однако ресурсы среднего и мелкого слоев угольного газа богаты и степень оценки запасов высока, в настоящее время основная проблема заключается в том, что большое количество адсорбированного газа невозможно эффективно использовать. Если остаточный адсорбированный газ можно эффективно использовать, то производственные масштабы среднего и мелкого угольного газа могут значительно увеличиться. Для определения направления развития технологий наземного обустройства скважин для повышения коэффициента извлечения среднего и мелкого угольного газа, исследуется цепная модель массообмена на основе «ин-ситу десорбция - диффузия матрицы - проникновение через трещины - проведение по трещинам», обобщается определение и содержание коэффициента извлечения. Диффузия матрицы, являющаяся ключевым звеном, связывающим микроскопическую десорбцию и макроскопическое проникновение, рассматривается как основное ограничение общего коэффициента извлечения. Результаты исследования систематически суммируют факторы влияния в 2 категории: ① основные факторы контроля проникновения, влияющие на эффективность распространения перепада давления, такие как способность проведения трещин, расположение сетки скважин, скорость перепада давления и т.д.; ② основные факторы контроля диффузии, влияющие на эффективность десорбции, включая размер матричных блоков, коэффициент диффузии газа, водонасыщенность, температурные и давление условия и т.д. На этой основе систематически рассматриваются современные основные технологии, такие как оптимизация сетки скважин, замещение газа введением (замещение CO₂, N₂), отсос с отрицательным давлением, инъекция стимулирующих десорбцию веществ, энергизация физическими полями (звуковое, микроволновое, электрическое поля), микробное повышение и гидравлическое растрескивание, анализируются их условия применения, эффективность на местах и механизмы отказа. Исследование выявило, что хотя данные технологии могут повысить продукцию при определенных условиях, они имеют общие ограничения «сложность проникновения в матрицу, легкое рассеивание энергии, ограниченное повышение продукции», то есть внешняя энергия трудно эффективно действует внутри матрицы, радиус воздействия перепада давления ограничен, повышение эффективности десорбции недостаточно, а эффект повышения продукции быстро снижается со временем, что затрудняет устойчивую разработку. Для разработки среднего и мелкого угольного газа скорость использования запасов (то есть кинетический процесс) имеет большее практическое значение, чем их абсолютное значение (термодинамическое состояние). Быстрое и эффективное использование адсорбированного газа в матрице является ключом к увеличению добычи и повышению коэффициента извлечения. Поэтому технологии наземного обустройства скважин для повышения коэффициента извлечения должны сосредоточиться на увеличении динамики массообмена в матрице, уменьшении размера матричных блоков и повышении подвижности газовой фазы в матрице. Из них уменьшение размера матричных блоков является наиболее доступным направлением для прорыва на данный момент, в то время как влияние увеличения динамики массообмена ограничено, а повышение подвижности газовой фазы требует длительных исследований для преодоления.

Средний и мелкий угольный газ; наземное обустройство скважин; повышение коэффициента извлечения; главные факторы; технические ограничения; направления развития