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天然气水合物（NGH）是存储于深海沉积物和冻土区域的新型洁净能源，注入CO2到NGH储藏置换开采天然气是经济和环保的新型NGH开采方法。CO2置换NGH研究从热力学和动力学证实都是可行的，置换反应自发进行，受扩散控制、NGH储藏环境、气体组分、注入CO2相态等因素影响。从实验和理论上分析置换原因、置换微观过程和置换的相态变化，阐述影响置换速率和置换效率的因素，提出置换安全性设计，为我国温室气体捕集、存储和NGH开采提供基础数据和理论支持。