중국의 탄층가스 연구 분야는 심부 탄층가스 개발에 집중하고 있다. 그러나 중·천층 탄층가스 자원량이 풍부하고 매장량 실사 정도가 높으며, 현재 주로 대량 흡착 가스를 효과적으로 활용하지 못하는 문제가 있다. 잔류 흡착 가스를 효과적으로 활용할 수 있다면 중·천층 탄층가스의 생산 규모에 돌파구를 마련할 수 있다. 중·천층 탄층가스 지상 시추 방식이 회수율 개선 기술의 발전 방향을 명확히 하기 위해 '현장 탈착-기질 확산-절리 투과-균열 유도' 연쇄 전이 모델을 기반으로 심층적으로 연구하였으며, 중·천층 탄층가스 회수율의 정의와 내포를 개괄하였다. 그중, 기질 확산은 미시 탈착과 거시 투과를 연결하는 핵심 단계로 전체 회수율 제약의 핵심으로 명확히 규정되었다. 연구 결과 영향 인자를 2가지로 체계적으로 정리하였다: ① 낙압파 영향을 받는 투과 주요 제어 인자(예: 균열 유도 능력, 정맥 배열, 낙압 속도 등), ② 탈착 효율에 영향을 미치는 확산 주요 제어 인자(기질 블록 크기, 가스 확산 계수, 수분 포화도, 온도 및 압력 조건 등). 이를 바탕으로 주류 기술(정맥 최적화, 가스 주입 대체(CO₂, N₂ 치환), 음압 추출, 탈착 촉진제 주입, 물리장 증강(음파, 마이크로파, 전장), 미생물 생산 증가, 수압 절리 등)을 체계적으로 정리하고, 적용 조건, 현장 효과 및 실패 메커니즘을 분석하였다. 연구 결과, 위 기술들은 일정 조건에서 생산량을 높일 수 있으나, 일반적인 한계인 '기질 진입 어려움, 에너지 산란 용이, 생산량 증가 제한'이 존재함을 밝혔다. 즉, 외부 에너지가 기질 내부에 효과적으로 작용하기 어렵고, 낙압파 도달 범위가 제한되며, 탈착 효율의 향상 폭이 부족하고, 생산 증가 효과가 시간 경과에 따라 급격히 감소하여 지속 가능한 개발이 어렵다. 중·천층 탄층가스 개발에 있어 가용 매장량 사용 속도(동역학 과정)는 절대값(열역학 상태)보다 실제적 의미가 크다. 기질 내 흡착 가스를 빠르고 효율적으로 동원하는 것이 가스 생산량 증가 및 회수율 향상의 핵심이다. 따라서 지상 시추 회수율 향상 기술은 기질 전달 동력을 증가시키고, 기질 블록 크기를 감소시키며, 기질 가스상의 유동 능력을 증가시키는 세 가지 측면을 중심으로 연구해야 한다. 이 중 기질 블록 크기 감소는 현재 가장 쉽게 돌파할 수 있는 방향이고, 기질 전달 동력 증가의 영향은 제한적이며, 기질 가스상의 유동 능력 증가는 장기적인 연구개발이 필요하다.

중·천층 탄층가스; 지상 시추; 회수율 향상; 주요 제어 인자; 기술 제한; 발전 방향