Проверка применимости и анализ механизма высокого выхода эффекта суперпозиции десорбции в блоке Фука́нг-8 на основе скважины FS-24

Открывая путь к более чистой энергии из угля

Природный газ, удерживаемый в угольных пластах и известный как метан угольных пластов, является более чистым топливом по сравнению с самим углем. В Китае имеются огромные ресурсы такого метана, но многие скважины дают разочаровывающе мало газа. В этом исследовании рассматривается практический вопрос с глобальным значением: как инженерам заставить несколько тонких угольных прослоек работать совместно, чтобы одна скважина давала значительно больше метана, быстрее и надежнее?

Почему угольные пласты прячут так много газа

Уголь похож на гигантскую губку, заполненную микроскопическими порами. Метан адсорбируется на внутренних поверхностях этой губки, а не находится в свободном состоянии, поэтому газ выходит только тогда, когда давление в угле снижается и метан «отпускает» поверхность угля. Во многих мелководных угольных месторождениях давление низкое, породы плотные, и пласты неровно трещиноваты. Даже при большом объеме газа на месте он выходит медленно, оставляя добытчиков в неприятной ситуации «запасы без добычи».

Преобразование физического процесса в дорожную карту

Авторы опираются на классическую теорию, описывающую, как газы прилипают к твердым поверхностям и отщепляются от них. Используя эту основу, они сводят сложное поведение высвобождения метана к простому набору чисел: сколько газа десорбируется из угля при каждом небольшом снижении давления. Изучая кривизну, или изгиб, этих кривых десорбции, они определяют три ключевые точ­ки давления, которые делят процесс высвобождения газа на четыре стадии: низкоэффективную стадию с практически отсутствующим полезным газом, медленную стадию, быструю стадию и высокочувствительную стадию, когда небольшое падение давления высвобождает большое количество метана. Эта количественная система «механизм–модель–стандарт» позволяет инженерам читать историю давления скважины как карту, точно видя, когда она входит в наиболее продуктивные фазы.

Сделать так, чтобы несколько угольных пластов работали вместе

В районe Фука́нг, блок 8, скважина FS-24 опирается на три основных угольных пласта, расположенных на разных глубинах. Команда изучила газовое содержание каждого пласта, свойства угля и давление, при котором начинается высвобождение метана. Затем они отслеживали, как уровень жидкости в скважине опускается во время откачки. По мере удаления воды давление вокруг скважины падает, и разные пласты начинают десорбировать газ в разное время. Ключевой вопрос: происходят ли наиболее эффективные стадии десорбции пластов разрозненно или перекрываются во времени и пространстве. Если они перекрываются, добыча газа от каждого пласта суммируется, создавая эффект «суперпозиции», при котором суммарная продукция значительно выше, чем от любого пласта по отдельности.

Поиск оптимума для максимальной отдачи

Для FS-24 анализ показывает благоприятную последовательность: сначала начинается десорбция в пласте 39, затем в пластах 41 и 42. Когда динамический уровень воды устанавливается примерно между 699 и 795 метрами глубины, все три пласта десорбируют одновременно и, что важно, уже находятся на своих быстрых и чувствительных стадиях. В этом окне суммарный объем газа, который при идеальном контроле может быть притянут к скважине, достигает примерно 2,07 миллиарда кубических метров, с усредненным потенциальным дебитом порядка 5600 кубометров в сутки. Самый мощный пласт, номер 42, дает более половины этого потенциала, тогда как более тонкие пласты всё равно существенно повышают общий выход. Именно такое перекрытие высокоэффективных стадий в нескольких пластах авторы определяют и измеряют как эффект суперпозиции десорбции.

Что это значит для будущей добычи газа

Для неспециалистов вывод прост: точно понимая, когда и как каждый угольный слой высвобождает газ при падении давления, инженеры могут настраивать графики откачки и целевые уровни жидкости так, чтобы несколько пластов одновременно «выдыхали» метан. Вместо попыток и ошибок в поле у них появляется предиктивный инструмент, который показывает, когда скважина входит или выходит из своего оптимального продуктивного окна. Исследование демонстрирует на реальных данных из FS-24, что тщательно рассчитанная многопластовая добыча может превратить ранее недоиспользуемые коллектора в источники высокого выхода газа, предлагая более эффективный и более чистый способ использования углеродсодержащих формаций в переходе к низкоуглеродной энергетике.

Цитирование: Wenjie, L., Fengnian, W., Chenglong, Q. et al. Application validation and high-yield mechanism analysis of the desorption superposition effect method in Fukang block 8 based on well FS-24. Sci Rep 16, 5623 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35890-y

Ключевые слова: метан угольных пластов, газовая десорбция, многопластовая добыча, чистая энергия, нетрадиционный газ