Por volta do início do século 21, a economia mundial entrou em um novo ciclo de desenvolvimento, e a demanda por recursos de petróleo e gás natural em todo o mundo disparou. Diante dessa enorme demanda de energia, as pessoas estão começando a prestar mais atenção aos recursos não convencionais de petróleo e gás natural. O metano de carvão (CBM) é um recurso de gás associado e simbiótico ao carvão. O CBM é principalmente um gás hidrocarboneto adsorvido na superfície dos poros da matriz de carvão e parcialmente liberado nos poros ou dissolvido em água. É, como recurso mineral associado ao carvão, uma matéria-prima química e energética limpa e de alta qualidade. É bem conhecido que a profundidade de soterramento de reservatórios CBM varia de centenas de metros a vários milhares de metros, e seu mecanismo de interação gás-líquido-sólido é complexo. Assim, muitas vezes é necessário obter as informações de fluido-carvão por meio de, por exemplo, perfilagem acústica. Atualmente, muitos estudiosos têm realizado pesquisas acústicas sobre o sistema fluido-carvão. No entanto, existem relativamente poucos estudos sobre as características acústicas do efeito de ligação gás-líquido-sólido, especialmente o efeito de saturação do fluido sob diferentes condições de classificação do carvão.
Um novo estudo, focado nas características acústicas do efeito de ligação gás-líquido-sólido em reservatórios de CBM, revelou a resposta das ondas P e S da saturação do fluido sob diferentes condições de classificação de carvão. Este trabalho foi realizado pela equipe de pesquisa do Prof. Dr. Dameng Liu, da Universidade de Geociências da China (Pequim), e foi publicado online em Frontiers of Earth Science .

Neste estudo, amostras típicas de carvão com metamorfismo baixo a alto foram selecionadas das minas de carvão na margem sul da Bacia de Junggar e na Bacia de Qinshui. Antes da pesquisa acústica, foram realizados experimentos básicos, incluindo análise industrial de carvão, medição de refletância de vitrinita e análise de maceral. Com base nisso, foram realizados experimentos de teste de onda P e onda S ultrassônicas de carvão em amostras de carvão seco e em amostras de carvão contendo gás-água com diferentes saturações. Por fim, foram analisadas as influências do tipo de carvão e da saturação gás-água na resposta acústica das formações de CBM.

Os autores observaram que para amostras de carvão seco, a velocidade acústica foi linear com a refletância e densidade da vitrinita. Enquanto isso, a razão (velocidade da onda P Vp)/(velocidade da onda S Vs), anisotropia relativa de ambos Vp e Vs de amostras de carvão seco tendeu a aumentar com o aumento da refletância de vitrinita e densidade das amostras de carvão, mas a correlação entre eles não era muito forte.

O estudo também mostrou que o Vp e Vs de amostras de carvão saturado de água-gás aumentaram gradualmente com o aumento da saturação de água (Sw) e refletância de vitrinita. No entanto, com o aumento da refletância e densidade da vitrinita, e Sw aumentou de 0 a 100%, e a faixa de aumento de Vp e Vs foi gradualmente reduzida. Para amostras de carvão com refletância de vitrinita semelhante, a razão Vp/Vs dos carvões tectônicos foi maior do que a dos carvões primários, e a classificação de aumento de Vp e Vs do carvão tectônico também foi significativamente maior quando o Sw aumentou de 0 a 100%.

Além disso, os pesquisadores descobriram que a anisotropia relativa de Vp e Vs aumentou linearmente com o Sw. Para amostras de carvão com refletância de vitrinita semelhante, a anisotropia relativa de Vp e Vs e sua taxa de crescimento do carvão tectônico foi maior do que a do carvão primário em geral no mesmo Sw. Isso sugere que a anisotropia acústica foi mais forte no carvão tectônico com poros e fraturas bem desenvolvidos. A anisotropia é mais marcadamente influenciada pela saturação de água Sw.

As análises deste estudo sobre as características acústicas das interações gás-líquido-sólido serviram de base para a exploração geofísica de reservatórios de CBM. Uma compreensão mais clara das características de distribuição de gás-água em reservatórios de CBM pode ser obtida ao combinar esses modelos com os dos trabalhos acústicos anteriores. O estudo também fornece uma base de pesquisa para análise aprofundada de métodos de exploração geofísica acústica sob condições de fluidos complexas em reservatórios reais.