新疆フカン区画の低位炭炭層ガス開発はボトルネック期に入っている。低位炭の微視的な細孔中に大量に吸着されたメタンの脱離効率が低く、吸着－脱離のメカニズムは未解明であり、新規に生産開始した炭層ガス井の初期生産量が低く、安定生産時間が短く、開発効果が悪い。低位炭の微細孔における吸着態メタンの有効利用が困難など、炭層ガス回収率低下の問題を解決するため、本研究では新疆フカン区画の低位炭を対象とし、元素分析、窒素吸着法、X線回折、フーリエ変換赤外分光法及び13C核磁気共鳴を用いて低位炭の孔径分布、分子式（C₁₀₀H₁₀₈O₁₆N₃）及び分子構造を特徴付け、狭隙型孔隙モデルを構築した。巨視正準モンテカルロ法（GCMC）を用いて異なる孔隙開度、圧力及び温度条件下のメタン吸着挙動をシミュレーションし、新疆フカン区画低位炭の非等温ラングミュア吸着式をフィッティングした。10.0 MPa、308 K条件下で異なる開度の狭隙炭－メタン吸着構造に対し定温減圧脱離分子動力学シミュレーションを行った。研究結果は以下の通りである。①フカン低位炭の主な分子構造は脂肪族炭素鎖がベンゼン環及びナフタレン環に連結した鎖状構造であり、カルボキシル基、ヒドロキシ基、ピロール等の官能基を含む。②孔隙開度が2 nm未満の時、強いナノ制限効果により吸着ポテンシャル井戸が深くなり、メタン密度は単峰分布を示し、微細孔充填が主導する。開度が2 nm以上になると密度分布は双峰分布に変わり、非吸着相領域が現れ、吸着機構は表面吸着が主導となる。③高圧条件下では温度上昇により吸着ポテンシャルエネルギーが低下し、メタン脱離の動力となり、この効果は2 nm以上の狭隙孔でより顕著である。狭隙中心には吸着態メタンが依然存在し、吸着は微細孔充填と表面吸着が共同で主導する。④1 nm開度の狭隙内では脱離エネルギー障壁が高く、拡散係数は低い（7.5×10⁻¹⁰ m²/s）、脱離遅延現象が顕著である。3 nm開度の狭隙では脱離エネルギー障壁は低く、拡散係数は比較的高い（64.7×10⁻¹⁰ m²/s）、明確な脱離遅延は見られない。結論として、低位炭微細孔中の吸着－脱離エネルギー障壁を低減することがメタン脱離効率及び拡散能力向上の鍵である。減圧－孔拡大－昇温の協調調整により、前処理CO₂＋自己発熱破砕液組み合わせの圧裂工法を採用し、井網熱流体駆替えを併用することは新疆フカン低位炭炭層ガス田回収率向上の重要な技術的方向性である。

新疆フカン;低位炭;炭層ガス;吸着-脱離;分子シミュレーション;微細孔充填