Runt början av 2000-talet gick världsekonomin in i en ny utvecklingscykel och efterfrågan på olje- och naturgasresurser runt om i världen har skjutit i höjden. Inför denna enorma energiefterfrågan börjar människor ägna mer uppmärksamhet åt okonventionella olje- och naturgasresurser. Kolbäddsmetan (CBM) är en gasresurs associerad och symbiotisk med kol. CBM är huvudsakligen kolvätegas som adsorberas på porytan av kolmatrisen och delvis frigörs i porer eller löses i vatten. Det är, som en tillhörande mineraltillgång av kol, en ren, högkvalitativ energi och kemisk råvara. Det är välkänt att begravningsdjupet för CBM-reservoarer varierar från hundratals meter till flera tusen meter, och dess gas-vätska-fasta interaktionsmekanism är komplex. Så det är ofta nödvändigt att erhålla vätskekolinformationen med hjälp av till exempel akustisk loggning. För närvarande har många forskare utfört akustisk forskning om vätskekolsystemet. Emellertid finns det relativt få studier om de akustiska egenskaperna hos gas-vätska-fast kopplingseffekten, speciellt vätskemättnadseffekten under olika kolrangförhållanden.

En ny studie, fokuserad på de akustiska egenskaperna hos gas-vätska-fast kopplingseffekten i CBM-reservoarer, har avslöjat P-vågs- ​​och S-vågssvaret för vätskemättnad under olika kolrankningsförhållanden. Detta arbete utfördes av forskargruppen till prof. Dr. Dameng Liu, från China University of Geosciences (Peking), och publicerades online i Frontiers of Earth Science .

I denna studie valdes typiska kolprover med låg till hög metamorfos från kolgruvorna i den södra marginalen av Junggar Basin och i Qinshui Basin. Innan den akustiska forskningen utfördes grundläggande experiment inklusive kolindustriell analys, vitrinitreflektansmätning och maceral analys. På grundval av detta utfördes kol-ultraljuds-P-våg- och S-våg-testexperiment på torra kolprover och på kolprover innehållande gas-vatten med olika mättnad. Slutligen analyserades inverkan av koltyp och gas-vattenmättnad på akustisk respons hos CBM-formationer.

Författarna noterade att för torra kolprover var den akustiska hastigheten linjär med vitrinitreflektans och densitet. Samtidigt tenderade förhållandet (P-vågshastighet Vp)/(S-våghastighet Vs), relativ anisotropi av både Vp och Vs för torra kolprover att öka med ökande vitrinitreflektans och densitet hos kolproverna, men korrelationen mellan dem var inte särskilt stark.

Studien visade också att Vp och Vs för gas-vatten-mättade kolprover ökade gradvis med ökande vattenmättnad (Sw) och vitrinitreflektans. Med ökande vitrinitreflektans och densitet ökade emellertid Sw från 0 till 100 %, och området för Vp- och Vs-ökning minskade gradvis. För kolprover med liknande vitrinitreflektans var Vp/Vs-förhållandet för tektoniska kol större än för primärkol, och ökningsgraden för Vp och Vs för tektoniskt kol var också signifikant högre när Sw ökade från 0 till 100 %.

Dessutom fann forskarna att den relativa anisotropin av både Vp och Vs ökade linjärt med Sw. För kolprover med liknande vitrinitreflektans var den relativa anisotropin för Vp och Vs och dess tillväxthastighet för det tektoniska kolet större än den för primärkolet i allmänhet vid samma Sw. Detta tyder på att den akustiska anisotropin var starkare i det tektoniska kolet med välutvecklade porer och sprickor. Anisotropin påverkas mer markant av vattenmättnaden Sw.

Analyserna av denna studie av de akustiska egenskaperna hos gas-vätska-fasta interaktioner utgjorde grunden för den geofysiska utforskningen av CBM-reservoarer. En tydligare förståelse av egenskaperna för distribution av gas och vatten i CBM-reservoarer kan erhållas när man kombinerar dessa modeller med de tidigare akustiska verken. Studien ger också en forskningsbas för djupgående analys av akustiska geofysiska prospekteringsmetoder under komplexa vätskeförhållanden i faktiska reservoarer.