含水合物多孔介质电学参数测试数据处理方法与流程

技术特征：

1.一种含水合物多孔介质电学参数测试数据处理方法，其特征在于，含有以下步骤：

获取水合物分解过程中反应釜内多孔介质的温度和气体的压力，并根据温度和压力通过水合物饱和度的计算公式计算得到不同分解阶段的水合物饱和度；

获取水合物分解过程中的不同测试频率激励信号作用下含水合物多孔介质的阻抗，并根据电学传感器的几何尺寸及距离和含水合物多孔介质的阻抗计算得到相应的复电阻率，并进一步获得复电阻率的实部、虚部、幅值和相角；

根据阻抗绘制含水合物多孔介质的阻抗谱Nyquist图，由阻抗谱Nyquist图得到与其相对应的等效电路模型的基本结构，根据水合物饱和度对等效电路模型参数取值的影响规律，拟合等效电路模型参数与水合物饱和度之间的关系，建立复电阻率模型，所述复电阻率模型的输出参数为水合物饱和度，输入参数为复电阻率和测试频率；

根据所述复电阻率模型、实际测量的电学传感器几何尺寸及距离和测试频率，利用迭代法求解水合物饱和度。

2.如权利要求1所述的含水合物多孔介质电学参数测试数据处理方法，其特征在于，根据温度和压力对所述水合物饱和度进行计算的计算公式表示为：

$S_h=\frac{(\frac{P_1}{Z_1{T}_1}-\frac{P_2}{Z_2{T}_2})\×\frac{V_G}{R}\×M_h}{{\mathrm{\ρ}}_h\×V_P}\×100\%---\left(1\right)$

式中，S_h为含水合物多孔介质的水合物饱和度；M_h为水合物摩尔质量，单位：kg/mol；ρ_h为水合物的密度，单位：kg/m³；V_P为多孔介质孔隙的体积，单位：m³；V_G为反应釜内气体的体积，单位：m³；T₁为不含水合物时多孔介质的温度，单位：K；T₂为水合物分解过程中的含水合物时多孔介质的温度，单位：K；P₁为多孔介质中不含水合物时反应釜内气体的压力，单位：Pa；P₂为水合物分解过程中反应釜内气体的压力，单位：Pa；Z₁为多孔介质中不含水合物时反应釜内气体的压缩因子；Z₂为水合物分解过程中反应釜内气体的压缩因子；R为摩尔气体常数，单位：J/(mol·K)。

3.如权利要求2所述的含水合物多孔介质电学参数测试数据处理方法，其特征在于，所述阻抗谱Nyquist图近似为一条与坐标轴呈45度角的直线，其等效电路模型的基本结构由具有ωR_WC_W＝1关系的一个电阻R_W和一个电容C_W串联组成，电阻R_W和电容C_W分别与ω^-1/2呈线性关系，分别表示为：

R_W＝aω^-1/2+b (2)

C_W＝cω^-1/2+d (3)

式中，a、b、c、d为等效电路模型参数；

所述等效电路模型的表达式为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{S}{L}(R_W+\frac{1}{{\mathrm{j\ωC}}_W})---\left(4\right)$

式中，ρ为复电阻率；S为电学传感器电极片的面积，单位：m²；L为电学传感器电极片之间的距离，单位：m；ω为角频率，单位：rad/s，ω＝2πf，f为测试频率，单位：Hz；

进一步表示为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{S}{L}({\mathrm{a\ω}}^{-1/2}+b+\frac{1}{j\mathrm{\ω}({\mathrm{c\ω}}^{-1/2}+d)})---\left(5\right)$

根据水合物饱和度对等效电路模型参数取值的影响规律，拟合等效电路模型参数a、b、c、d与水合物饱和度之间的关系，等效电路模型参数a、b、c、d分别与水合物饱和度之间的关系表示为：

$\begin{array}{cc}a=782.78S_h^2-177.1S_h+406.23& R^2=0.9583\end{array}---\left(6\right)$

b＝40.401S_h+30.732 R²＝0.9882 (7)

$\begin{array}{cc}c=0.0023S_h^{0.0344}& R^2=0.9207\end{array}---\left(8\right)$

d＝0.00002 (9)

式中，R²为拟合度，即拟合曲线与用于拟合的数据之间的相关程度；

进而获得含水合物多孔介质的复电阻率与水合物饱和度之间的关系，建立复电阻率模型，所述复电阻率模型表示为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{S}{L}\left(\left(782.78S_h^2-177.1S_h+406.23\right){\mathrm{\ω}}^{-1/2}+40.401S_h+30.732+\frac{1}{j\mathrm{\ω}\left(0.0023S_h^{0.0344}{\mathrm{\ω}}^{-1/2}+0.00002\right)}\right)---\left(10\right)$

式中，S_h为含水合物多孔介质的水合物饱和度。

4.一种含水合物多孔介质电学参数测试数据处理方法，其特征在于，含有以下步骤：

获取水合物分解过程中反应釜内多孔介质的温度和气体的压力，并根据温度和压力通过水合物饱和度的计算公式计算得到不同分解阶段的水合物饱和度；

获取水合物分解过程中的不同测试频率激励信号作用下含水合物多孔介质的阻抗，并根据电学传感器的几何尺寸及距离和含水合物多孔介质的阻抗计算得到相应的复电阻率，并进一步获得复电阻率的实部、虚部、幅值和相角；

分别在线性坐标系和非线性坐标系下，以测试频率为坐标轴横轴，分别以复电阻率实部、虚部、幅值和相角为坐标轴纵轴，画出复电阻率实部、虚部、幅值和相角的频散特性曲线，根据频散特性曲线获取不同测试频率激励信号作用下复电阻率实部、虚部、幅值和相角四个参数的频散特性曲线的特征参数；

在线性坐标系下，以水合物饱和度为坐标轴横轴，以复电阻率实部、虚部、幅值和相角频散特性曲线的特征参数为坐标轴纵轴，画出复电阻率实部、虚部、幅值和相角的频散特性曲线特征参数与水合物饱和度之间的关系图，根据频散特性曲线的特征参数与水合物饱和度之间的关系，建立水合物饱和度计算模型，用于确定水合物饱和度。

5.如权利要求4所述的含水合物多孔介质电学参数测试数据处理方法，其特征在于，根据温度和压力对所述水合物饱和度进行计算的计算公式表示为：

$S_h=\frac{(\frac{P_1}{Z_1{T}_1}-\frac{P_2}{Z_2{T}_2})\×\frac{V_G}{R}\×M_h}{{\mathrm{\ρ}}_h\×V_P}\×100\%---\left(1\right)$

式中，S_h为含水合物多孔介质的水合物饱和度；M_h为水合物摩尔质量，单位：kg/mol；ρ_h为水合物的密度，单位：kg/m³；V_P为多孔介质孔隙的体积，单位：m³；V_G为反应釜内气体的体积，单位：m³；T₁为不含水合物时多孔介质的温度，单位：K；T₂为水合物分解过程中的含水合物时多孔介质的温度，单位：K；P₁为多孔介质中不含水合物时反应釜内气体的压力，单位：Pa；P₂为水合物分解过程中反应釜内气体的压力，单位：Pa；Z₁为多孔介质中不含水合物时反应釜内气体的压缩因子；Z₂为水合物分解过程中反应釜内气体的压缩因子；R为摩尔气体常数，单位：J/(mol·K)。

6.一种含水合物多孔介质电学参数测试数据处理方法，其特征在于，含有以下步骤：

获取水合物分解过程中反应釜内多孔介质的温度和气体的压力，并根据温度和压力通过水合物饱和度的计算公式计算得到不同分解阶段的水合物饱和度；

获取水合物分解过程中的不同测试频率激励信号作用下含水合物多孔介质的阻抗，并根据电学传感器的几何尺寸及距离和含水合物多孔介质的阻抗计算得到相应的复电阻率，并进一步获得复电阻率的实部、虚部、幅值和相角；

在线性坐标系下，以水合物饱和度为坐标轴横轴，以复电阻率实部、虚部、幅值和相角的频散度为坐标轴纵轴，画出复电阻率实部、虚部、幅值和相角的频散度与水合物饱和度之间的关系图，根据复电阻率实部、虚部、幅值和相角的频散度与水合物饱和度之间的关系，建立水合物饱和度计算模型，用于确定水合物饱和度。

7.如权利要求6所述的含水合物多孔介质电学参数测试数据处理方法，其特征在于，根据温度和压力对所述水合物饱和度进行计算的计算公式表示为：

$S_h=\frac{(\frac{P_1}{Z_1{T}_1}-\frac{P_2}{Z_2{T}_2})\×\frac{V_G}{R}\×M_h}{{\mathrm{\ρ}}_h\×V_P}\×100\%---\left(1\right)$

式中，S_h为含水合物多孔介质的水合物饱和度；M_h为水合物摩尔质量，单位：kg/mol；ρ_h为水合物的密度，单位：kg/m³；V_P为多孔介质孔隙的体积，单位：m³；V_G为反应釜内气体的体积，单位：m³；T₁为不含水合物时多孔介质的温度，单位：K；T₂为水合物分解过程中的含水合物时多孔介质的温度，单位：K；P₁为多孔介质中不含水合物时反应釜内气体的压力，单位：Pa；P₂为水合物分解过程中反应釜内气体的压力，单位：Pa；Z₁为多孔介质中不含水合物时反应釜内气体的压缩因子；Z₂为水合物分解过程中反应釜内气体的压缩因子；R为摩尔气体常数，单位：J/(mol·K)。