天然气水合物主要分布在深海浅层沉积物和大陆冻土带,具有储量巨大、清洁无污染等优点,是传统化石能源的潜在替代能源。水合物开采过程中,储层内水合物分解和产气过程受热-流-力-化多场耦合控制。建立可靠的多物理场耦合模型,对水合物藏产气性能和储层变形进行数值模拟,是评价各开采方案有效性和安全性,实现开采方案优化设计的重要依据。实验室尺度对多孔介质内水合物分解过程进行数值模拟是揭示水合物分解行为和影响因素的重要方法。固有渗透率和有效渗透率控制多相流体运移,进而影响水合物分解速率与产气性能,是数值模型的关键参数。目前,已有多种有效渗透率模型被提出以预测含水合物多孔介质有效渗透率随水合物饱和度的变化。当数值模拟水合物分解过程时,对渗透率模型的选择与参数指定通常缺少充分的物理依据,具有极大的不确定性,是数值模拟主要误差来源之一。基于数值模拟结果（包括产气速率、产气量、水合物分解前缘、温度及压力演化）对不同有效渗透率模型及模型参数的敏感性分析,本文揭示了在得到近似相等数值模拟结果的目标下不同有效渗透率模型间的等效性,建立了这些模型与目前最广泛使用的Masuda模型间的替代使用关系,并对具有高、中、低固有渗透率的含水合物多孔介质分别推荐了Masuda模型的参数值,极大地简化了有效渗透率模型的选择和模型参数的指定。在场地尺度上,本文采用热-流-力-化多场耦合模型对中国南海神狐水合物藏第一次试采进行了数值模拟与分析。数值模拟结果与实测的产气数据（产气速率和累计产气量）吻合,揭示和证明了水合物开采过程的多物理场耦合控制机制。在此基础上,本文数值分析和量化了各物理过程对产气性能的影响。结果表明开采初期生产井附近的快速压降过程导致了应力的急速上升,而开采后期孔压及应力则维持稳定;明显的地层变形仅出现在近井范围内,且主要发生在开采初期。在数值模型中,考虑力学行为时预测的产气速率约为无力学影响时的一半,而不同的储层渗透率亦能引起等大小的产气量预测偏差,因此力学设置以及渗透率大小的不确定性,能够导致数值模拟的多解性。本文建议未来试采工作可于水合物分解初期在近井处观测地层力学行为,为数值建模力学模块设置提供约束条件和有效验证,降低多解性风险,提高数值分析可靠性。