天然气水合物广泛分布于陆地永久冻土带和海底沉积物中,是一种潜力巨大的新型能量资源,其储层的电学特性和声学特性是地球物理勘探和资源评价的基础。目前常见的电学或声学模拟实验多采用单一的电阻率或者声速来描述水合物的电学特性、声学特性,具有一定的局限性,而基于电-声联合探测技术开发实验装置并进行水合物模拟实验,可为水合物实验研究提供更加有效的技术手段,并通过测量宽频率范围内的阻抗谱以及接收超声波波形,可获取多个电学和声学特征参数,进而建立特征参数和水合物饱和度之间的关系模型,为电法-声法组合测井解释模型提供数据和方法基础。研发了一套可以用于天然气水合物的电-声联合探测模拟实验装置。基于虚拟仪器技术组建了测试系统,其中在硬件部分设计了新型的电声复合传感器,可实现电学测量区域和声学测量区域尽可能的重合,利用自动平衡电桥法的阻抗谱测量技术全面获取被测介质的电学特性;基于LabVIEW开发的测控软件自动化程度高、扩展性强,能够灵活控制所有硬件接口设备,实现传感器信号激励和数据采集的‘分时轮流’工作模式,完成对测量信号的预处理,计算得到相关电学和声学特征参数(如阻抗模值、声速等)并自动保存所有实验数据。利用所开发的电-声联合探测模拟实验装置开展了甲烷水合物生成分解模拟实验,建立了一套用于研究含甲烷水合物松散沉积物电-声特性的模拟实验测试方法和数据处理方法,并从温压特性、电学特性、声学特性三个方面对实验过程进行了分析。实验结果表明:(1)电-声联合探测模拟实验装置能够同时获取宽频率范围内的阻抗谱和超声波波形信号,利用所设计的电声复合传感器及其阵列式排布方式和分时轮流工作模式能够获得电学和声学特征参数的空间分布信息;(2)不同频率下的阻抗模值可灵敏地探测到水合物生成和分解的起始点,并且随着饱和度的增高阻抗模值呈现‘升高-降低-升高’的趋势,这与水合物生成初期堵塞部分孔隙,中期排盐效应增强,后期大量水合物生成并堵塞更多的孔隙所表现出的电阻率变化规律相吻合;(3)在水合物生成过程中,反应釜上层区域和下层区域的声速分别在水合物总体饱和度为16.3%和1.8%时呈现快速增长而随后缓慢增加的变化规律,由于反应釜下层传感器区域生成更多的水合物,所以下层区域的声速明显大于上层区域。