基于FS-24井的吸附解吸叠加效应法在福康8区的应用验证及高产机理分析

从煤层释放更清洁的能源

储存在煤层中的天然气称为煤层气，其燃烧比煤本身更为清洁。中国拥有丰富的煤层气资源，但许多井的产气量令人失望。本文提出了一个具有全球意义的实际问题：工程师如何让多层薄煤层协同工作，使单口油井更快、更高、更稳定地产出更多甲烷？

为什么煤层藏有大量气体却难产出

煤像一块巨大的海绵，充满了微观孔隙。甲烷附着在这些孔隙的内表面上而不是自由存在，这意味着只有当煤中的压力降低、甲烷从煤表面“脱附”时气体才能释放。在许多浅层煤田，地层压力本身就较低、岩性致密且裂隙分布不规则。即便原地压力下气量可观，产出也可能缓慢滴漏式地释放，造成“有储量却无产量”的令人沮丧局面。

把物理过程变成操作路线图

作者基于描述气体与固体表面吸附与解吸的经典理论，利用该框架将甲烷释放的复杂行为转换为一组简单的数值：每单位压力下降对应的解吸气量。通过考察这些解吸曲线的曲率或弯曲程度，他们定义了三个关键压力点，将气体释放过程划分为四个阶段：几乎无有效产气的低效阶段、缓慢阶段、快速阶段以及小幅降压即可释放大量甲烷的高敏感阶段。这个定量的“机理—模型—标准”体系让工程师能够像看地图一样读取井的压力历程，精确判断何时进入最富产的阶段。

让多层煤系协同增产

在中国福康8区，FS-24井贯及三条不同埋深的主要煤层。研究团队分析了各煤层的含气量、煤性特征以及开始解吸的临界压力，并追踪抽水过程中文井液面向下的移动。随着水位下降，井周围压力降低，各煤层在不同时间开始解吸。关键问题是：各煤层的高效解吸阶段是否在时间和空间上重叠。如果重叠，各层的产气可以叠加，产生一种“叠加效应”，使总产量远高于任何单层所能提供的产量。

寻找最大产出的最佳窗口

对FS-24的分析表明存在有利的顺序：39层先开始解吸，随后是41层和42层。当动态液面稳定在大约699到795米之间时，三层同时处于解吸状态，且关键是它们已进入快速和敏感阶段。在这一窗口内，在理想控制下可汇集到井口的可动用气量约为20.7亿立方米，平均潜在产能量级约为每日5600立方米。最厚的42层贡献了超过一半的潜在产量，而较薄的煤层仍显著提高了总产能。这种多层高效阶段的重叠，正是作者所定义并量化的解吸叠加效应。

对未来产气的意义

对于非专业读者，结论很直接：通过精确了解各煤层在降压过程中何时以及如何释放气体，工程师可以调整抽水方案并设定目标液位，使多层煤层同时“呼出”甲烷。相比试错式的现场工作，这为他们提供了一种预测性工具，显示井何时进入或离开其最佳产气窗口。基于FS-24的实测数据，研究表明精心时序的多层开采可以把原本产量不佳的含煤储层转变为高产气源，为向低碳能源体系过渡期间更高效、更清洁地利用含煤地层提供了可行路径。

引用: 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

关键词: 煤层气, 气体解吸, 多层产气, 清洁能源, 非常规天然气