Das Ordos-Becken ist reich an Kohleflözgasressourcen, was für die Steigerung der Erdgasversorgungskapazität Chinas von großer Bedeutung ist. Kohleflöze weisen unter in-situ-Bedingungen eine sehr geringe Durchlässigkeit auf. Derzeit wird hauptsächlich auf großflächiges Sand-Frac zurückgegriffen, um Produktionsdurchbrüche zu erzielen, aber diese Methode ist teuer und wirtschaftlich ungünstig. Als Forschungsobjekt wurde das Kohleflöz der Benxi-Gruppe aus dem Karbon im östlichen Teil des Ordos-Beckens ausgewählt. Es wurden umfassend Methoden wie Lagerstätteneigenschaftsanalyse, Gesteinsmechaniktests, Wasser-Kohle-Reaktionsversuche und Bewertungen der Leitfähigkeitsleistung nach Frac eingesetzt, kombiniert mit praktischen Feldanwendungen. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass natürliche Klüfte im Kohleflöz ausgeprägt und plastisch sind und unter der Einschränkung der „harten Unterstützung“ von Deck- und Grundgestein eine Struktur bilden, die einer "Spannungsverschließbox" ähnelt. Das Einspritzen von Hochdruckflüssigkeit kann Dehnungs-Scher-kombinierte Beschädigung und Gleiten im Kohleflöz auslösen, was die Zerstörung des Kohlekörpers und die Aktivierung natürlicher Klüfte fördert und somit ein komplexes Rissnetzwerk bildet. Das zerschlagene Kohleflöz kann den Durchflussraum unter in-situ-Bedingungen erheblich erhöhen, sodass die Risse nach dem Ausscheiden der Frac-Flüssigkeit eine hohe Leitfähigkeit beibehalten können. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde das Konzept des "Sandfreien Frac zur Aktivierung des Kohleflözgas-Rissnetzes" vorgeschlagen, wodurch eine Umstellung der Frac-Methode von "stabile Flüssigkeits- und Sandkontrolle – Extrem-Sandkontrolle – Sandfreier Frac" gelingt. Feldversuche zeigen, dass bei ähnlichem Flüssigkeitsvolumen ohne Sand der Einzelschachtförderstrom immer noch mit konventionellem Frac vergleichbar ist, was darauf hinweist, dass das Flüssigkeitsvolumen der Hauptfaktor für die Produktionsleistung ist; unter sandfreien Frac-Bedingungen mit einer Halbellänge von 1500 m und einem Brunneneintrittsflüssigkeitsvolumen von 24.500 m³ liegt die Tagesgasproduktion stabil über 4×10⁴ m³. Die sandfreie Frac-Technologie nutzt die einzigartigen geologisch-technischen Eigenschaften von Kohleflözspeichern voll aus, reduziert Kosten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung stabiler Förderleistungen und ist für die großflächige Entwicklung von Tiefkohleflözgas von großer Bedeutung.

Feldversuche;Wasser-Kohle-Reaktion;physikalische Simulation;Injektionssteigerungsmechanismus;Spannungsverschließbox;Aktivierung des Rissnetzes durch sandfreien Frac;Kohleflözgas;Ordos-Becken