[发明专利]天然气水合物沉积物多测量单元分析方法

权利要求书

1.一种天然气水合物沉积物多测量分析方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤1，通过温度与压力联合测量单元测量天然气水合物沉积物样品同一点的温度T和压力P，根据天然气水合物的相平衡曲线，确定天然气水合物的合成状态；

步骤2，由上述天然气水合物的合成状态可获得天然气水合物合成过程中含水量的变化，通过TDR测量单元根据天然气水合物合成过程中含水量的变化，实时地测量天然气水合物的合成饱和度；

步骤3，根据已知的天然气水合物和骨架自身的弹性模量，通过超声测量单元测量天然气水合物沉积物样品的波速，获得天然气水合物沉积物的弹性模量，由此可以反演天然气水合物饱和度；

步骤4，根据已知的天然气水合物的电阻和含一定盐度的孔隙水自身的电阻，根据电阻测量单元测得的天然气水合物沉积物样品的电阻，反演天然气水合物饱和度和孔隙度。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积物多测量分析方法，其特征在于，所述步骤2中，根据如下换算公式获得天然气水合物的合成饱和度；

其中ρ_w、M_w、△S_w分别为水的密度、摩尔质量、饱和度变化值；ρ_h、M_h、N分别为天然气水合物的密度、摩尔质量、天然气水合物分子中单个甲烷分子结合水分子的数；f(η,P,T)为由温度T和压力P条件下TDR电信号值η转化的含水饱和度函数。

3.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积物多测量分析方法，其特征在于，所述步骤3中，根据如下换算公式反演天然气水合物饱和度；

在样品制备均匀的条件下，天然气水合物沉积物的平均弹性模量可以表示为：

其中，E_r、E_v分别表示天然气水合物与骨架类似弹簧串联和并联受力的弹性模量，E_v＝S_hE_h+S_mE_m，E_h、S_h分别表示天然气水合物的弹性模量和饱和度；E_m、S_m分别表示土骨架的弹性模量和体积分数；

若天然气水合物和骨架自身的弹性模量已知，根据超声测量的波速V，那么可以获得天然气水合物沉积物的弹性模量：E＝ρ·V²，由此可以反演天然气水合物饱和度。

4.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积物多测量分析方法，其特征在于，所述步骤4中，根据如下换算公式反演天然气水合物饱和度和孔隙度；

在样品制备均匀的条件下，不考虑土骨架的电阻，天然气水合物沉积物的电阻类似弹性模量可以表示为：

其中，R_r、R_v分别表示天然气水合物与水类似电阻串联和并联受力的电阻，R_r＝S_hR_h+S_wR_w，R_h、S_h分别表示天然气水合物的电阻和饱和度；R_w、S_w分别表示水的电阻和体积分数。

若天然气水合物和含一定盐度的孔隙水自身的电阻已知，剔除超声、TDR、不锈钢管路的对测量电阻影响，根据电阻测量的电阻，由此可以反演天然气水合物饱和度和孔隙度。

5.一种天然气水合物沉积物多测量单元集成系统，其特征在于，包括：

电阻测量单元，用于测量天然气水合物沉积物样品的电阻；

超声测量单元，发射端和接收端分别设置在天然气水合物沉积物样品的上下两端，用于测量天然气水合物沉积物样品的波速；

温度与压力联合测量单元，用于测量天然气水合物沉积物样品同一点的温度和压力；

TDR测量单元，根据天然气水合物合成过程中含水量的变化，实时地测 量天然气水合物的合成饱和度；

模数转换单元，接收上述电阻、声波、温度和压力信号，并将其转换为数字信号；

数据分析单元，对上述数字信号进行分析和处理，获得天然气水合物沉积物样品的饱和度、弹性模量、温度、压力、分解程度的数据。