天然气水合物又称“可燃冰”,是一种主要由天然气与水在高压低温环境下生成的白色固体物质,广泛存在于海底及陆地冻土区。作为一种开采潜力巨大的未来清洁能源,天然气水合物受到世界各国的高度重视。我国于2017、2020年在南海神狐海域先后成功进行了两次天然气水合物试采并取得重大进展,但受制于缺少针对性的开采理论和技术,目前天然气水合物资源仍处于科研探索阶段,暂未能实现商业化开采。基于天然气水合物地层物性,结合水射流与径向井技术,笔者所在实验室提出高压水射流钻径向水平井+筛管完井一体化新方法,该方法具有纯水力高效钻进、超短半径转向、精准中靶钻遇、衬管粗护井眼、井筒精细防砂等特点。利用自进式喷嘴在单一或多个层位钻出径向水平井眼,增大后期开采过程中的水合物分解阵面和扩展储层径向通道,可望解决试采中单井产量过低的问题。为评价高压水射流冲蚀天然气水合物矿体效率,本文采用数值模拟与室内实验相结合的方法开展研究。首先,确定水合物及其沉积物本构模型,利用低温高压三轴压缩仪,获得水合物沉积物力学参数;在此基础上采用有限元软件LS-DYNA,建立考虑喷嘴流场的射流冲蚀天然气水合物（热）流固耦合模型;ALE与SPH算法求解,研究射流速度、喷距、淹没环境、围压条件对冲蚀效率的影响规律;室内实验方面,设计并搭建了一套天然气水合物生成及空化射流冲蚀可视实验装置,开展原位条件下水合物矿体连续射流冲蚀实验,对该动态过程进行可视化观测、电阻率/温压监测,对冲蚀结果进行定量表征。研究结果表明,高压水射流对天然气水合物矿体具有良好的破坏效果,但天然气水合物及其沉积物在高压水射流作用下的成孔特性、破碎规律不尽相同。ALE算法更适合模拟连续射流冲蚀过程,淹没、围压条件均会降低水合物冲蚀效率,且冲蚀过程存在临界射流流速和最优靶距。本文为基于高压水射流技术的南海天然气水合物高效钻采提供了理论依据与技术支撑,同时我国南祁连盆地、羌塘盆地等冻土带天然气水合物分布广泛,本研究亦可为开发该类资源提供重要借鉴。