Das Ordos-Becken verfügt über reiche Ressourcen an Kohleflözgas, was von großer Bedeutung für die Steigerung der Versorgungskapazität Chinas mit Erdgas ist. Die Durchlässigkeit der Kohleflözspeicher unter In-situ-Bedingungen ist äußerst gering. Derzeit wird der Produktionserfolg hauptsächlich durch großflächiges Sandfracking erreicht, was jedoch kostspielig und wirtschaftlich ungünstig ist. Als Untersuchungsobjekt dient das Kohleflöz Nr. 8 der Benxi-Formation des Karbons im östlichen Ordos-Becken. Es wurden umfassende Methoden wie Analyse der Lagerstätteneigenschaften, Gesteinsmechaniktests, Wasser-Kohle-Reaktionsexperimente und Bewertung der Förderfähigkeit nach dem Fracking angewandt und mit Feldpraktiken kombiniert, um eine systematische Studie durchzuführen. Die Ergebnisse zeigen, dass im Kohleflöz natürliche Klüfte mit hoher Plastizität entwickelt sind. Unter der Einschränkung durch „harte Unterstützung“ von Deck- und Unterlager bildet sich eine Struktur, die einer „Spannungsbegrenzungskammer“ ähnelt. Das Einspritzen von hochdruck Fluid kann eine Zug-Schub-Kombinationszerstörung im Kohleflöz auslösen, was die Zerstörung der Kohle und die Aktivierung natürlicher Klüfte fördert und ein komplexes Kluftrissnetz bildet. Das zerbrochene Kohleflöz kann den Durchflussraum unter In-situ-Bedingungen erheblich vergrößern, sodass die Risse auch nach der Ausleitung der Flüssigkeit eine hohe Förderfähigkeit behalten. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde das Konzept „Netzwerkklüfteaktivierung durch sandfreies Fracking“ vorgeschlagen, was einen Wandel der Fracking-Methode von „stabiler Sandkontrolle — limitierte Sandkontrolle — sandfreies Fracking“ ermöglicht. Feldversuche zeigen, dass bei vergleichbaren Flüssigkeitsvolumina und ohne Sandzugabe die Single-Bohrloch-Produktion beim sandfreien Fracking immer noch vergleichbar mit konventionellem Fracking ist, was darauf hinweist, dass das Flüssigkeitsvolumen der Haupteinflussfaktor auf die Produktion ist; unter sandfreiem Fracking mit einer Horizontalstreckenlänge von 1500 m und einem Flüssigkeitseinbringungsvolumen von 24.500 m³ liegt die tägliche Gasproduktion stabil über 4×10^4 m³. Die sandfreie Fracking-Technologie nutzt die einzigartigen geo-technischen Eigenschaften der Kohleflözlagerstätte voll aus, erhält die Produktionsstabilität und bietet gleichzeitig Kostenvorteile, was für die großflächige Entwicklung von tiefen Kohleflözgasvorkommen von großer Bedeutung ist.

Feldversuche; Wasser-Kohle-Reaktion; physikalische Simulation; Injektionsmechanismus; Spannungsbegrenzungskammer; netzwerkaktivierende sandfreie Frakturierung; Kohleflözgas; Ordos-Becken