基于宽频电阻抗特性与阿尔奇公式的含水合物饱和度计算模型

来源：计算机测量与控制杂志2020年第8期北京时间：

作者：牛佳乐,邢兰昌,魏伟,韩维峰,曹胜昌

单位：中国石油大学华东控制科学与工程学院

摘要：以自主设计开发的水合物电学参数测量装置为基础，在频率范围5Hz~400kHz内测试了不同饱和度条件下的含四氢呋喃水合物海沙体系的宽频阻抗。分析了水合物生成分解过程中模拟沉积物的宽频阻抗特性，讨论了不同含水合物饱和度条件下的阻抗幅值频散特性及其与饱和度之间的定量关系，建立了基于宽频阻抗幅值和阿尔奇公式的含水合物饱和度计算模型。研究结果表明:（1）含水合物天然海沙体系的阻抗幅值呈现出频散特性，频散特性受到孔隙壁与孔隙流体之间界面极化效应的影响，阻抗幅值频散度与含水合物饱和度之间呈现近似线性关系；（2）在测试频率200~200kHz时，阿尔奇公式中的胶接指数较为稳定，饱和度指数与测试频率的对数之间呈现出近似线性的关系，测试频率应作为含水合物饱和度计算模型的参数。本研究为沉积物中含水合物饱和度的评价提供了新方法，通过测量宽频阻抗幅值并应用所提出的模型，综合多个频率的模型计算结果有望得到更加准确可靠的饱和度评价值。

关键词：天然气水合物;含水合物饱和度;计算模型;宽频电阻抗;阿尔奇公式;频散特性

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）、中石油重大项目（ZD2019-184）