El desarrollo de gas de capa de carbón en el carbón de bajo rango en el bloque de Fukang, Xinjiang, ha entrado en una etapa crítica. La eficiencia de desorción del metano adsorbido en los microporos del carbón de bajo rango es baja y el mecanismo de adsorción-desorción no está claro, lo que conduce a una baja producción inicial de pozos de gas de capa de carbón recién puestos en producción, un tiempo corto de producción estable y un mal efecto de desarrollo. Para resolver el problema de baja recuperación del gas de capa de carbón y la dificultad para movilizar efectivamente el metano adsorbido, este estudio toma como objeto de investigación el carbón de bajo rango del bloque de Fukang, Xinjiang, utilizando análisis elemental, adsorción de nitrógeno, difracción de rayos X, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y resonancia magnética nuclear de 13C, caracterizando la distribución del tamaño de poro, la fórmula molecular (C₁₀₀H₁₀₈O₁₆N₃) y la estructura molecular, y construyendo un modelo de poro tipo ranura. Se utilizó el método Monte Carlo canónico grande (GCMC) para simular la adsorción de metano bajo diferentes aperturas de poro, presiones y temperaturas, ajustando la ecuación de adsorción de Langmuir no isotérmica para el carbón de bajo rango de Fukang. A 10.0 MPa y 308 K, se realizó simulación de dinámica molecular de desorción por reducción de presión a temperatura constante para configuraciones de adsorción carbón-metano con diferentes aperturas de ranura. Los resultados muestran: ① La estructura molecular principal del carbón de Fukang es una cadena alifática de carbono que conecta anillos de benceno y naftaleno, conteniendo grupos funcionales carboxilo, hidroxilo y pirrol. ② Cuando la apertura del poro es menor a 2 nm, el fuerte efecto de confinamiento nanométrico profundiza el pozo potencial de adsorción, la densidad de metano muestra una distribución unimodal, dominada por el llenado de microporos; cuando la apertura es mayor a 2 nm, la distribución cambia a bimodal con aparición de una zona no adsorbente, y el mecanismo de adsorción cambia a dominancia de adsorción superficial. ③ A alta presión, el aumento de temperatura reduce la energía del potencial de adsorción, proporcionando energía para la desorción del metano, efecto más evidente en poros ranurados con apertura mayor a 2 nm. En el centro de la ranura todavía existe metano adsorbido, la adsorción es dominada conjuntamente por llenado de microporos y adsorción superficial. ④ En las ranuras de 1 nm, la barrera energética de desorción es alta, el coeficiente de difusión es bajo (7.5×10⁻¹⁰ m²/s), observándose un significativo retardamiento de desorción; en las ranuras de 3 nm, la barrera energética de desorción es baja, el coeficiente de difusión relativamente alto (64.7×10⁻¹⁰ m²/s), sin retardamiento evidente. La conclusión es que reducir la barrera energética de adsorción-desorción en los microporos del carbón de bajo rango es clave para mejorar la eficiencia y la capacidad de difusión de la desorción del metano. Mediante la regulación sinérgica de reducción de presión, expansión de poros y aumento de temperatura, utilizando la tecnología de fractura combinada con CO₂ previo + líquido de fractura auto-calentado, junto con el desplazamiento con fluido térmico mediante red de pozos, es una dirección técnica importante para mejorar la tasa de recuperación del gas de capa de carbón en el carbón de bajo rango de Fukang, Xinjiang.

Fukang Xinjiang; carbón de bajo rango; gas de capa de carbón; adsorción-desorción; simulación molecular; llenado de microporos