甲烷水合物,是由主体水分子和客体甲烷分子在特定低温高压下形成的非化学计量笼型络合物,具备储量巨大、绿色环保和能源密度高等特性,被认为是继煤层气、页岩气和致密气之后最具潜力的非常规接替能源之一。甲烷水合物的安全高效开采一直是目前科学界和工业界研究的重要焦点。目前,关于甲烷水合物开采方法主要包括降压法、热激法、注化学试剂法、CO2-CH4置换法和其他方法等。其中,降压法是科学界公认的一种高效低耗的开采方法,该方法被广泛研究,具有很好的应用前景。然而,降压开采过程中存在低温冰点、水合物二次合成、初期大量产水、低回收效率和地层形变等问题。因此,研究降压开采过程中不同影响因素和降压方法对流体流动、温度变化、动力学以及能效分析等影响特性具有重要意义。本文通过实验在以下两个方面开展研究:（1）开展了不同影响因素（氯化钠体系和水合物饱合度）对降压开采过程中的流体回收速率、流体回收率、温度变化特征等影响规律;（2）针对具有相同储层特征的甲烷水合物,分析了两种降压方法下（不同降压幅度和不同降压路径/多阶段）,降压开采过程中的流体产量与温度变化特征、开采动力学和能效分析等。研究内容和主要结论如下:（1）搭建了三轴应力甲烷水合物合成和分解实验平台,进行了纯水和3.0%质量分数的氯化钠溶液两种体系下甲烷水合物合成的实验研究,分析了初始/总水气比、反应压力、反应温度和氯化钠对甲烷水合物合成过程的影响规律。研究发现:三轴应力下,过水法合成甲烷水合物时,最终的水合物相饱和度大小很大程度上取决于初始注气量。在相同热力学条件下,稍高于理论化学计量水合物数（5.75）的初始水气比有利于甲烷的转化,提高了甲烷转化率。较高的反应压力缩短了甲烷水合物合成所需的诱导时间,同时加快了水合物合成的速率。但压力对最终的水合物相饱和度大小影响不大。较高的初始温度增加了甲烷水合物合成的诱导时间。小范围的温度变化对水合物合成的速率和最终的甲烷水合物相饱和度影响不大。氯化钠(XNaCl=3.0 wt%)作为一种典型甲烷水合物合成热力学和动力学的抑制剂,增加了甲烷水合物合成所需的诱导时间和合成消耗的总时间,但对最终的甲烷转化率和水合物相饱和度的大小影响较小。在排盐效应的影响下,甲烷水合物合成过程中氯化钠溶液的质量分数在合成第一阶段末达到了甲烷水合物合成过程中的最大值(XNaCl=5.29%),最后稳定在XNaCl=4.12%。（2）采用三轴应力水平反应釜,进行了氯化钠溶液体系下的甲烷水合物降压实验研究,分析了氯化钠对流体产量回收率、开采动力学和开采过程中轴压围压的影响规律。研究发现:三轴应力降压开采中,氯化钠体系一定程度上增加了甲烷回收的速率和回收率。在相同的井底压力下,氯化钠体系减小了水的最终回收率,两种不同体系下,井底压力为1.0 MPa时,水最终回收率的偏差达到了7.32%。此外,反应釜内的压力呈现出独特的四阶段方法,包括:快速下降阶段、振荡阶段、阶梯式阶段和稳定阶段。大部分的甲烷回收发生在压力振荡阶段和阶梯式下降阶段。同时,围压呈现出一个模拟反应釜内压力变化的趋势,轴压呈现出阶梯式下降趋势。（3）针对具有不同饱和度储层特征的甲烷水合物,系统地分析了不同水合物饱和度（SH=20%、SH=40%、SH=60%和SH=80%）对降压开采过程终流体产量回收率、开采动力学和温度变化等影响特征。首次在较低的最终水气比（7.7）下,过水法合成了超高水合物相饱和度（SH=80%）的甲烷水合物样品,拓宽了对不同饱和度甲烷水合物降压开采的实验研究。研究发现:在相同的降压路径和降压幅度下,越高饱和度的甲烷水合物分解后可以得到越大的甲烷回收率,说明越高饱和度的甲烷水合物越具有商业开采价值。然而,不同饱和度甲烷水合物的水最终回收率保持在相同水平。水合物饱和度越低,不同降压路径（一阶段和三阶段）对最终甲烷气体和水回收率的回收率影响较小。而且,相比一阶段降压方法,三阶段降压方法一定程度上提高了最低温度,饱和度越低效果越明显,饱和度为20%时,最低温度提高到4.19℃,饱和度为80%时,最低温度提高到1.60℃。（4）针对高饱和度（SH>55%）的甲烷水合物,分析了不同降压幅度（井底压力BHP=1.5 MPa、3.0 MPa和4.5 MPa）开采过程中,流体产量回收率、开采动力学和开采过程中温度变化的影响规律。研究发现:无论降压幅度的大小,产气总是滞后于产水,产水总是提前于产气结束。降压阶段,水的回收率高达90%,而甲烷气体的回收大部分发生在恒压阶段。较低的井底压力导致更快的甲烷回收速率和较高的甲烷和水气体回收率。当采用接近相平衡压力的井底压力（BHP=4.5 MPa）时,甲烷回收速率和回收率大幅下降,其中,甲烷最终回收率减小了62%。较大的井底压力很大程度上提高了最低温度。井底压力为1.5 MPa时,最低温度为-0.30℃,而井底压力为4.5 MPa时,最低温度为5.33℃。（5）针对高饱和度（SH>55%）的甲烷水合物,分析了不同降压路径（多阶段）开采过程中,流体产量回收率、开采动力学和开采过程中温度变化的影响规律。研究发现:最终的流体回收率取决于最后反应釜的热力学条件,降压阶段数量的多少对其影响不大。产气方面,多阶段降压方法明显比一阶段降压方法在时间上滞后,当井底压力位于相平衡曲线的压力之上时,多阶段降压几乎没有甲烷气体产生,只产生了19%-32%的水;当井底压力降到4.6 MPa的相平衡压力之下（T=6.0℃）时,才可以从反应釜中回收到甲烷气体。之后开始大量产气,尤其在恒压阶段。产水最多的阶段是从开始降压到井底压力首次降到相平衡压力;而产气最多的阶段是在井底压力保持在3.0 MPa的恒压阶段内。另外,降压阶段数量的增加使得水合物降压分解过程中的最低温度提高了2.2℃。多阶段降压开采可以很大程度上减小了初始产水量,同时降低了产水速率,把产水过程分配到每一个降压阶段。