天然气水合物沉积物颗粒的粒径、黏土含量以及含水合物饱和度显著影响沉积物的电学和声学物理性质。研究复杂沉积物条件下电学和声学联合响应特性、充分利用电学和声学参数信息建立电声联合模型来评价含水合物饱和度,对于天然气水合物储层的精细定量评价具有重要意义。以前期的实验装置为基础,针对测控软件的使用权限、数据安全、错误处理以及反应釜供气管线阻塞等问题进行了改进,实验表明采用将供气管线伸入反应釜内的方法有助于解决因反应釜内供气不足、生成甲烷水合物饱和度过低的问题。根据实际海洋地层沉积物的性质设计了具有不同粒径和黏土含量的四种模拟沉积物体系,采用模拟沉积物体系开展了天然气水合物模拟实验与测试研究。对电学信号和声学信号进行预处理并计算特征参数,探究了温度、有效压力等外部因素对沉积物体系的阻抗模值和超声波传播速度的影响。（1）选择10k Hz～500k Hz频率范围的阻抗模值作为反映沉积物中含水合物饱和度变化的电学有效特征参数,为建立含水合物饱和度模型提供了参考;（2）应用模极大值法对超声波信号进行滤波并利用模极大值线法来提取超声波信号的首波时刻,利用该方法能够有效地提高超声波传播速度的计算准确度。根据沉积物体系的阻抗模值、声速、含水合物饱和度分别建立了基于阿尔奇公式和权重方程的饱和度计算模型,分析了沉积物粒径、黏土含量对饱和度计算模型参数的影响。（1）粒径和黏土影响阿尔奇公式中的胶结系数和饱和度指数,当沉积物粒径处于0.188～0.850mm范围、黏土含量处于0～20%范围内时,随着粒径和黏土含量的增大,胶结系数和饱和度指数均随之增大;（2）粒径和黏土含量影响含水合物沉积物的声速进而影响权重因子和饱和度常数,随着粒径和黏土含量的增大,沉积物纵波速度增大且对应的权重因子减小、饱和度常数增大。在阿尔奇公式和权重方程的基础上建立了电-声联合模型,利用实测数据验证了电-声联合模型的准确性,初步探索了水合物空间分布的评价方法。（1）通过联合阿尔奇公式和权重方程能够建立电-声联合模型,利用该联合模型所计算的含水合物饱和度准确度高于单独采用阿尔奇公式或者权重方程时的计算结果;（2）水合物生成实验过程中,利用沉积物不同测量区域的阻抗模值和声速数据分别进行计算得到含水合物饱和度,结果表明反应釜内不同区域处水合物饱和度的升高速率存在差异、水合物在反应釜内的空间分布不均匀。