人类在本世纪后期将面临着油气资源的枯竭,寻求洁净高效的新能源成为科学界追求的目标。天然气水合物是近年来引起世界各国广泛关注的一种新型能源。由于天然气水合物资源在全球分布极广,而且数量巨大,已被公认为是21世纪最具开发前景的能源,并被科技界列为常规油气资源的可替代性资源。因此,对天然气水合物开采的研究具有非常重要的意义,可为今后现场进行大规模的开采水合物气藏提供科学的理论支持和可行性技术评价。 经过系统的研究和模拟实验,本文取得了以下研究成果: (1)在充分研究国外提出的水合物气藏开采机理的基础上,通过比较降压法、热激发法和化学试剂法三种目前最主要的开采水合物气藏方法的机理以及各自的优缺点后,认为降压法是三种方法中最经济、最具有推广前途的方法; (2)建立了新的降压分解模型来模拟水合物气藏的降压分解过程,新模型把水合物气藏划分为分解区、水合物区和分解完全区,综合考虑了水合物、天然气和水三相,研究了气相和水相的流动,并在模拟水合物分解过程时考虑了整个储层温度的变化; (3)通过对新模型的求解得到了多孔介质中水合物分解过程的压力、温度分布,水合物饱和度、天然气饱和度、水饱和度分布,水合物分解前缘的位置以及累计产气量和累计产水量;将新模型预测结果与Berea砂岩的实验测定结果进行比较,两者匹配性较好,证明了本文建立的降压分解新模型的正确性; (4)新模型的预测结果还表明,水合物在多孔介质环境下的降压分解过程中,分解前缘随着时间增大逐渐向外边界移动,最后达到多孔介质的边界;分解前缘处压力降和温度降急剧;分解区和分解完全区的温降比水合物区的温降更快,其原因是分解区和分解完全区天然气和水的对流传热量大于水合物区水合物的热传导量;分解区内往井底方向,水合物饱和度逐渐降低、天然气饱和度是逐渐增大、水饱和度先增加后降低;水饱和度存在波峰并与水合物分解前缘同向移动,原因是水的暂时“堆积”; (5)对新模型参数进行了敏感性分析,结果表明水合物气藏的累计产气量和产水量以及水合物分解前缘移动位置随地层绝对渗透率的增大而增大、随井底压力的降低而增大、随地层温度的增大而增大; (6)通过对天然气水合物生成机理的研究,进行了在多孔介质中使用溶液生成天然气水合物的实验,并在实验中引进了一种新的实验设备,即搅拌型夹持器,保证了在多孔介质环境下水合物生成实验中游离天然气与水的充分接触反应; (7)从天然气水合物分解机理入手,进行了多孔介质中水合物气藏降压分解模拟开采实验,获得了天然气水合物降压分解过程中每个时刻累计产气量和累计产水量等,将实验的结果与数学模型进行对比分析,证明了数学模型的正确性;实验的结果可为