天然气水合物分布范围广、资源量大、清洁低碳,是一种潜在的战略性能源。相比其他国家,我国海域水合物资源丰富,但储层大部分属于粒径更细的粉砂质甚至泥质地层,胶结疏松、成岩性差、易出砂。特别是水合物储层深度分解后,开采过程中泥砂产出很可能更加严重,且难以预防。目前我国已成功在南海进行了两次天然气水合物试采,尽管上述试采过程中水合物储层出砂不是很严重,但从长期稳产高产目标来看,防砂与提产之间的矛盾仍然十分突出,出砂风险不可忽视,急需厘清出砂背后的力学机制,指导科学防砂,助力提产增效。目前水合物储层出砂研究大多集中在出砂规律和控制因素上,而对于水合物储层出砂机理尤其是微观角度的储层颗粒间相互作用研究还很缺乏。而海洋水合物储层是典型的颗粒材料,颗粒间的相互作用对出砂行为有重要影响。据此,本文首先搭建了一套水合物储层颗粒间微力测试装置,在经典水合物颗粒微力测试基础上增加了剪切功能模块、气相环境模块和高压维持模块,将水合物微力测试方法应用于储层出砂机理中的颗粒间作用力测试研究。进而基于自主搭建的装置,模拟水合物储层颗粒间行为,研究了水合物颗粒、水滴、泥砂颗粒之间的内聚力、吸附力、剪切力演化特征,观测了水合物分解前后骨架颗粒间摩擦行为和微观空间结构变化,以及高压环境下水合物形成-分解过程中的颗粒间微力变化。基于上述水合物储层颗粒间的微观作用力的实测参数,开展了离散元PFC数值模拟研究,进一步厘清了水合物储层泥砂颗粒产出的主控因素,揭示了开采诱发的储层动态响应行为背后的力学机理与效应,进而服务于防砂措施和开采规程的优化,保障开采作业持续进行以及助力实现水合物安全高效的商业化开发。通过上述研究工作,主要得出以下结论和认识:（1）气相条件下水合物颗粒生长固结过程中,由于水合物壳的快速生成和未转化水的影响,液桥的固结行为与前人在液相条件下的测试存在明显差异,液桥拉开过程出现复杂的力学行为,主要表现为气相条件下液桥表面快速生产水合物壳和水合物壳拉断同时存在。（2）THF水合物颗粒在常压气相中的切向力与施加在颗粒接触点的法向力成正比,摩擦角的增大会明显增大切向力。随着接触时间的增加,接触点发生生长固结,剪切强度随之增大。水合物颗粒从稳定到完全分解过程中,颗粒间发生切向破坏时的内摩擦角和内聚力随之增加,在相平衡温度附近达到最大。（3）一定应力条件下,干燥砂团吸水后,容易诱发砂团自身内聚力降低导致砂粒间破坏,加之水合物分解消融让出空间,从而容易诱发储层沉降出砂。在水合物稳定条件下,砂团与水合物平板剪切滑移并不会造成明显的砂团破坏和砂粒剥离。但在分解状态下,产生的分解水将造成砂团失稳,随着水量的增大,剪切滑移过程中会造成砂团的整体破坏。（4）在本文测试环境下,纯冰与纯气体水合物的自身拉伸强度处于相同量级。常压下形成的液体水合物,与高压下形成的气体水合物,在表面黏附时的拉伸和剪切强度接近。因此,可以近似通过常压合成的液体水合物来评估不同沉积物表面与气体水合物的黏附强度。（5）储层中砂颗粒粒径也会影响砂与水合物之间的摩擦系数,进而影响储层力学强度。摩擦系数的改变对地层流体携砂的影响不明显,而地层应力的改变造成明显的出砂趋势。