[发明专利]含天然气水合物多孔介质阻抗测量装置的仿真和分析方法

说明书

一种含天然气水合物多孔介质阻抗测量装置的仿真和分析方法，包括以下步骤：（1）针对天然气水合物空间分布模式建立测量装置和被测样本的有限元数值模型；（2）对建立的数值模型进行求解，获得电磁场参数仿真数据；（3）根据仿真得到的空间电磁场分布数据计算视复电阻率的步骤。该方法实现了对应用阻抗测量装置测试含天然气水合物多孔介质阻抗的过程进行数值模拟和对所得到的模拟数据进行分析处理，利用此仿真方法和相应的数据分析方法，可以高效地开展针对含天然气水合物多孔介质电学参数测量装置的数值模拟实验，获取蕴含丰富电学性质信息的电磁场分布数据，从而为开发天然气水合物空间分布模式的反演方法提供技术手段。

技术领域

本发明属于油气勘探技术领域，特别涉及一种多孔介质阻抗测量装置的仿真方法，具体为一种利用有限元法仿真测量含流体、天然气水合物多孔介质复电阻率装置的方法。

背景技术

天然气水合物(Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate)即可燃冰，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。天然气水合物是21世纪一种具有巨大潜力的能源，其分布广、储量大、能量密度高、清洁度高，对天然气水合物资源的勘探与开发已引起了世界各国的广泛重视。

天然气水合物储层是一种特殊类型的储层，目前对其评价主要沿用油气评价理论，由于受水合物特殊的反应条件和生成分解过程影响，且含水合物沉积物的多孔介质电学特性极为复杂，若采用传统电阻率测量方法，获取阻抗既有电阻成分又有电抗成分(即在样本中既有传导电流，又有位移电流存在)，且往往具有频散特性，其影响因素众多、机理尚不明晰，因此，传统油气储层电阻率测量方法具有很大局限性。因此，由上所述，对于地球物理测井和含天然气水合物多孔介质模拟实验测试，开发出能够全面测量水合物沉积物阻抗特性的测量装置及相应的仿真方法尤为重要。

近年来，以交流阻抗技术为代表的电化学测试方法逐渐应用于地球科学研究领域，用于测量各种固体和液体样本内部及界面电荷的动力学特征。交流阻抗测试方法可获得不同频率范围内被测体系的阻抗(复电阻率)特性变化规律，从而有助于深入认识被测物质电学特性的空间分布等特征。

发明内容

本发明针对现有天然气水合物储层评价技术存在的不足，提供一种能够实现对应用阻抗测量装置测试含天然气水合物多孔介质阻抗的过程进行数值模拟和对所得到的模拟数据进行分析处理的含天然气水合物多孔介质阻抗测量装置的仿真方法和数据分析方法。

本发明的含天然气水合物多孔介质阻抗测量装置的仿真和数据分析方法，包括以下步骤：

(1)针对天然气水合物空间分布模式建立测量装置和被测样本的有限元数值模型；

该步骤的具体过程是：

①根据含天然气水合物多孔介质阻抗测试装置(所设计的或实际使用的仪器)参数建立复电阻率测量装置的数值模型；

其中场源可以为电压源或电流源，场源在发射电极(主电极)与接收电极(回路电极)之间设置，当测量装置包含多个接收电极时，各接收电极不同时工作，场源只与处在工作状态的接收电极相导通。模型中的电极安装于反应釜上，并与被测样本直接接触。模型中反应釜、电极等导体部件，可根据实际情况设置电导率，或设置为电导率无穷大的完美导体PEC。

②将含天然气水合物在多孔地层框架中的分布模式定性地分为四类：分散状、层状、块状和脉状，建立被测样本(被测样本为含天然气水合物多孔地层，前面的多孔介质在这里具体为多孔地层)的数值模型；