深部煤層が存在する地質環境は、「高い地圧、高い貯留層温度、低い透過率」および複雑な構造特性を有し、浅部の煤層と比べてガスの存在状態および移動メカニズムに顕著な差異をもたらしている。従来の商用数値シミュレーターは簡略化された二重媒体モデルに基づくことが多く、深部煤層における採取過程での複雑な応力感受性および多相流動の動態を正確に記述することが困難であり、シミュレーション結果と実際の生産データに大きな乖離が生じている。この課題に対し、深部煤層ガス特性に適用可能な高効率数値シミュレーション手法を構築し、単井のガス産出量、水産出量、底井流圧、および組成産出の精緻な表現を実現した。深部煤層の地質学的および工学的特徴に基づき、擬似三重媒体（マトリックス孔隙、微小割れ目、大きな亀裂）、多成分ガス（CH₄、CO₂など）の競合吸着・解吸、多スケール拡散、ガス・水二相流、ならびに煤岩マトリックスの収縮・変形効果を考慮した全結合数値モデルを構築した。鄂尔多斯盆地大寧−吉県ブロックの代表的な深部煤層ガス井JS6-7P01を事例に、歴史適合および解析を行った。アルゴリズム性能の面では、異なる計算環境での計算性能比較により、4コアCPUおよび8コアCPUの並列計算条件下で、従来のデカップリングまたは簡易化したシミュレーション手法と比較して計算時間が0.1〜0.2時間しか増加せず、ニュートン反復回数および線形反復回数はわずか10.5％増加した。適合精度および地質理解の面では、本モデルはJS6-7P01井のガス産出量、水産出量、底井流圧、およびCO₂モル分率変化の歴史適合を実施し、総合歴史適合率は92％に達した。シミュレーション結果に基づき、研究は採取過程における自由気体および吸着気体の産出構成比を定量的に較正し、深部煤層ガスの産能寄与起源を明確化した。流体流動の異なる段階を精細に区分し、圧力場、飽和度場、解吸度場、透過率場、CO₂吸着質量密度場、CH₄吸着質量密度場の「六場」進化規則を利用して、多場結合作用下における深部煤層ガスの浸透特性を表現した。

鄂尔多斯盆地;深部煤層ガス;多場結合;数値シミュレーション;計算効率;歴史適合