海洋天然气水合物广泛分布于大陆斜披和深海盆地的沉积物多孔介质中，是一种重要的未来能源。在水合物资源估算中，根据电阻率测井数据可估算水合物的饱和度。水合物在沉积物孔隙中的分布状态是影响水合物饱和度估算准确性的一个重要因素。然而，阿尔奇公式是以假设水合物作为孔隙流体悬浮在孔隙中为前提的。由于水合物在沉积物孔隙的微观分布状态是很复杂的，非阿尔奇现象可能存在于含水合物沉积物体系。因此，含水合物的沉积物电学特性与水合物饱和度的关系还有待进一步研究和揭示。基于上述原因，本文利用实验技术和数值模拟研究了水合物饱和度与电阻率的关系。主要研究成果如下:　　 (1)搭建了含水合物沉积物的电阻率特性测量系统，系统具有在合成水合物的同时，进行原位沉积物样品的电阻率测量的功能。此外，可通过液压系统对沉积物压实以及采用较薄的样品来保证水合物在沉积物的均匀分布。　　 (2)利用来自南海的浅表层海砂沉积物（孔隙率为40％，粒径范围为40-200目），测量了含天然气水合物的海砂的电阻率值。研究表明:在降温过程中形成水合物时，电阻率开始减小而后不断增大，最后，电阻率逐渐稳定下来。当温度从20℃降温2℃时，沉积物的电阻率从最初的1.201 ohm.m增加至2.878 ohm.m，水合物的饱和度达到39.8％。而在5.6℃定温下形成水合物时，电阻率随着水合物饱和度的增大不断增大。当水合物饱和度Sh低于22％时，样品的电阻率随Sh的增加而快速增大;在22％＜Sh＜40％时，电阻率缓慢增加;在Sh＞40％后，电阻率变化不明显且逐渐稳定下来。最终，水合物的饱和度达到45％。样品的电阻率从水饱和的1.667 ohm.m增加至2.661 ohm.m。该实验结果表明，双对数坐标下电阻率增大指数/与含水饱和度Sw的关系并不符合线性关系。水合物饱和度指数n是与含水饱和度Sw有关的。当54.8％＜Sw＜78.6％时，n小于1.9386;在Sw＞78.6％后，n大于1.9386。　　 (3)利用来自GMGS1-SH航次的南海神狐岩心样品，测量了原始岩心样品或含天然气水合物岩心样品的电阻率值。结果表明:在0-20℃的温度范围内，SH1B、SH2B、SH5C和SH7B站位的岩心样品的地层因子分别为3.774，3.629，2.647和3.884。其中，SH7B站位的岩心电阻率从135mbsf深度的0.8933 ohm.m增加至168mbsf深度的0.9804 ohm.m，在187 mbsf深度降至0.8771 ohm.m。实验结果可为SH7B站位的不含水合物沉积物层的电阻率提供参考数值;在3.6℃，天然气水合物在SH7B站位的岩心中形成时，电阻率从水饱和的1.220 ohm.m增加至37.7％水合物饱和度时的2.15 ohm.m。当Sh＜18％时，水合物可能胶结于沉积物颗粒，电阻率变化明显;当18％＜ Sh＜25％时，电阻率变化较平缓，水合物可能以接触模式存在沉积物孔隙;当Sh＞25％后，此阶段的水合物可能胶结于孔隙，电阻率增加较快。最终甲烷气体难以扩散至被水合物封闭的孔隙流体中，电阻率趋于稳定。　　 (4)利用自然界的沉积物具有自相似特征和串并联电导模式，建立了含水合物沉积物的分形电导模型。选定边长L=3和颗粒边长C=1的谢尔宾斯地毯作为沉积物的孔隙模型。含水合物的沉积物的电阻率（电导率）可表示为孔隙率、面积比、各部分介质（沉积物骨架、孔隙水和水合物）的电导率、经验常数i（与沉积物随机、无序的结构相关）和h（与饱和度相关）以及微结构尺寸L和C的函数。通过引入经验参数h，本模型可用来描述随机的、无序的沉积物。水饱和沉积物或含水合物沉积物的模拟预测值与实验数据（或测井数据）吻合得较好。该模型为计算含水合物的沉积物的电阻率提供了较为简单、有效的计算方法。　　 上述的研究成果可以为含水合物储层的资源估算提供基础数据和理论指导。