基于TDR的多孔介质中含水/水合物饱和度测量方法仿真研究

来源：计算机测量与控制杂志2020年第8期北京时间：

作者：王亚军,贺世超,邢兰昌,魏伟,韩维峰,齐淑英

单位：中国石油大学华东控制科学与工程学院

摘要：为了优化设计时域反射技术（TDR）中的探针结构，建立基于TDR响应的含水/水合物测量模型，利用有限元数值模拟方法建立了TDR测量过程数值仿真模型。分别以空气、不同浓度氯化钠溶液以及不同水合物含量的石英砂为被测介质验证了模型的正确性、研究了被测介质电导率和介电常数对反射波形的影响规律。通过改变被测介质的介电常数来模拟含水/水合物饱和度不同的石英砂，随着石英砂中水合物含量的增加，含水量逐渐降低，表观介电常数随之减小，电磁波传播速度随之以非线性形式增加；与理论值相比较，仿真计算所得到的传播速度最大误差处于5%以内。下一步需要在数值模型中的被测区域中填充各相异性材料来更加真实地模拟含水合物沉积物被测介质。

关键词：数值仿真;时域反射技术（TDR）;含水/水合物饱和度;多孔介质;介电常数;电导率

基金资助：国家自然科学基金项目(51306212)、中国石油科技创新基金项目(2018D-5007-0214)、山东省自然科学基金项目(ZR2019MEE095)、山东省重点研发计划项目(2017GGX40109)、中央高校基本科研业务费专项资金项目(16CX05021A)