O desenvolvimento do gás de carvão em camadas de carvão de baixo grau no bloco de Fukang, Xinjiang, entrou em um período de gargalo. A eficiência da dessorção do metano adsorvido nos microporos do carvão de baixo grau é baixa, e o mecanismo de adsorção-dessorção ainda não está claro, resultando em baixos rendimentos iniciais dos novos poços de gás de camada de carvão, tempo curto de produção estável e efeito de desenvolvimento insatisfatório. Para resolver o problema da baixa recuperação do gás de camada de carvão e da dificuldade em mobilizar efetivamente o metano adsorvido, este estudo tem como objeto de pesquisa o carvão de baixo grau do bloco de Fukang, Xinjiang, utilizando análise elementar, adsorção de nitrogênio, difração de raios X, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier e ressonância magnética nuclear 13C, caracterizando a distribuição do tamanho dos poros, fórmula molecular (C₁₀₀H₁₀₈O₁₆N₃) e estrutura molecular, além de construir um modelo de poros em forma de fenda. O método Monte Carlo canônico grande (GCMC) foi utilizado para simular as leis de adsorção do metano sob diferentes aberturas de poros, pressões e temperaturas, ajustando a equação de Langmuir de adsorção não isotérmica para o carvão de baixo grau de Fukang. Sob condições de 10,0 MPa e 308 K, simulações de dinâmica molecular de dessorção por redução de pressão a temperatura constante foram realizadas para configurações de adsorção carvão-metano de diferentes aberturas de fenda. Os resultados mostraram: ① A estrutura molecular principal do carvão de Fukang é uma cadeia alifática de carbono que conecta anéis de benzeno e naftaleno, contendo grupos funcionais carboxila, hidroxila e pirrol. ② Quando a abertura do poro é inferior a 2 nm, o forte efeito de confinamento nanométrico aprofunda o poço de potencial de adsorção, a densidade de metano apresenta distribuição unimodal, dominada pelo preenchimento de microporos; quando a abertura é superior a 2 nm, a distribuição torna-se bimodal com o aparecimento de uma zona não adsorvente, e o mecanismo de adsorção muda para adsorção superficial dominante. ③ Sob alta pressão, o aumento da temperatura reduz a energia do potencial de adsorção, fornecendo energia para a dessorção do metano, efeito mais evidente em poros fenda com abertura superior a 2 nm. O metano adsorvido ainda existe no centro da fenda, e a adsorção é dominada conjuntamente pelo preenchimento de microporos e adsorção superficial. ④ Em fendas de 1 nm, a barreira energética para dessorção é alta, e o coeficiente de difusão é baixo (7,5×10⁻¹⁰ m²/s), sendo o atraso na dessorção significativo; em fendas de 3 nm, a barreira energética para dessorção é baixa, e o coeficiente de difusão é relativamente alto (64,7×10⁻¹⁰ m²/s), não havendo atraso aparente na dessorção. A conclusão é que reduzir a barreira energética de adsorção-dessorção nos microporos do carvão de baixo grau é fundamental para melhorar a eficiência e a capacidade de difusão da dessorção do metano. Por meio do controle sinérgico de redução de pressão, expansão de poros e aumento de temperatura, utilizando o processo de fraturamento combinado de CO₂ pré-injetado + fluido de fraturamento autoaquecido, junto com o deslocamento por fluido térmico em rede de poços, é uma importante direção técnica para aumentar a taxa de recuperação do gás de carvão de baixo grau no bloco de Fukang, Xinjiang.

Fukang Xinjiang; carvão de baixo grau; gás de camada de carvão; adsorção-dessorção; simulação molecular; preenchimento de microporos