天然气水合物(Natural Gas Hydrates，NGH)作为潜力巨大的优质、洁净替代能源，其开采技术的研究具有重要的理论和实践意义。本论文综合运用机理分析、室内实验和数值模拟技术，系统研究了多孔介质中NGH的合成与分解规律，通过分析降压开采、注化学剂开采过程中的压力、温度、产量等参数的变化规律，研究不同开采方式的开采机理、开采动态及影响开发效果的主要因素，对不同开采技术进行综合评价。　　 研制成功一套水合物二维开采实验模拟系统。该系统由供液、供气、生成与开采模拟、环境模拟、回压控制、温度压力流量计量、数据采集处理7个功能模块组成，同时采用电容测量方式对合成与分解过程进行监测。可进行多孔介质中NGH的合成和降压、加热、注化学剂等各种开采实验。　　 水合物定容生成与分解实验中温度和压力的变化特性验证了系统的有效性。水合物生成速度相比与文献介绍极大增加，诱导时间最短缩至5分钟。重复实验往往会加长生成时间，说明水的记忆效应并不是对于所有实验系统存在的普遍现象。此外，实验表现出来的特殊的压力变化曲线和规律还表明晶核形成对水合物晶体的生成并非绝对重要。体积、面积较大的模型生成实验重复性好、规律性强。　　 在生成过程中，随水合物饱和度的增加，水量的不断减少，电容量总体减小趋势明显。电容测试方法在水合物实验方面有一定的可行性，尤其对于研究多孔介质中水合物生成分解过程中各相的流动特性极有意义。　　 在本实验条件下，NGH降压开采是一种比较好的方法，产气速度较高且主要受压降速度的控制，且不需要昂贵的注热、注化学剂等投入。降压开采过程可以归结为两方面的控制因素，流动与动力学。对于第一种二维模型，NGH饱和度低，流动阻力小，开采过程属动力学控制；第二种二维模型，在NGH饱和度较高时，流动阻力较大，开采过程受动力学与流动共同控制。较小的分解压差都会造成极大的降温，在井底地层中极易再次形成水合物，会大大减小流向井底的气流，造成开采量减小。考虑到自然界NGH藏的低传热特性，控制降压速度对保证生产至关重要。另外，还可以考虑注热、注化学剂等其他辅助强化措施。　　 降压开采模拟中分解速率常数和渗透率是影响产气动态的两个重要方面。在实验条件下，分解速度常数越大，产气量峰值越大，分解时间越短。绝对渗透率的变化对结果影响不大。　　 在本实验研究条件下，化学剂注入浓度越高、注入速度越快，开采效率越高；注入浓度与注入速度都相同时，三井开采比单井开采效率高；注入浓度、注入速度与开采井网布置方式相比，前者对开采效率的影响大，但对于自然界NGH藏注化学剂开采而言，科学的井网布置对开采极其重要。温度场随时间的变化趋势直接反映化学剂在平面上分解前沿的推进过程。化学剂在二维面上的波及范围有限，致使大量NGH剩余难以产出，表明采用单一的注化学剂开采方式并不可行。实际开采中，可采用“化学剂溶液段塞+常温水驱替”方式或者转而采用降压方式开采。　　 考虑注化学剂开采与降压开采相结合的开采模式，将注化学剂开采作为降压开采的辅助强化措施。