天然气水合物是由水和天然气在一定的条件（合适的温度、压力、气体饱和度、盐度、pH值等）下形成的类冰的、非化学计量的、笼型结晶化合物，具有规模大、资源量大、埋藏浅、能量密度高、清洁等特点，被喻为二十一世纪最具有开发前景的新型能源。天然气水合物的分解过程是一个多相多组分多场相互耦合的过程，将这种包含水合物分解效应、相变、热传导、对流扩散、骨架变形等特性可以统称为含天然气水合物沉积物的工程性状。对水合物资源进行有效合理地开采显得日益突出，但同时大规模的开采必然会带来相应环境及工程地质方面的问题，在缺乏足够的开采经验前，开展对于开采扰动下含天然气水合物沉积物工程性状的理论模型方面的研究就显得尤为重要。　　 目前关于水合物开采方面的理论研究还不够系统与完善，正是基于此，本文围绕开采扰动下含天然气水合物沉积物的工程性状开展了理论模型与数值模拟研究，主要分为以下四个方面的工作:　　 (1)首先讨论了多相孔隙介质基本理论必要的前提假设和基本参数定义，给出了各种平衡方程包括（质量、线动量、能量、熵），结合本构假设，详细地讨论孔隙介质的热动力学第二定律的约束;在此基础上，探讨孔隙介质的平衡特性，推导出描述系统近平衡态孔隙介质的动力学特性，建立孔隙介质中的各种耦合过程的动力学描述，包括热传导、渗流、对流扩散等过程数学模型。（第二章）　　 (2)基于多孔相孔隙介质的动力学描述，结合开采扰动下含天然气水合物沉积物工程性状的基本规律，建立含天然气水合物沉积物工程性状的基本方程，包括质量平衡方程、线动量平衡方程、能量守恒方程以及盐分运移方程，联合包括应力应变关系、土水特征关系、相平衡模型在内的本构方程、水合物分解效应以及包括气体密度方程、水合物分解动力学方程以及水合物反应方程式等这些辅助方程，最终建立了能够描述开采扰动下含天然气水合物工程性状的理论模型。（第三章）　　 (3)对理论模型中的基本方程进行简化，得到初边值问题(IBVP)的闭合数学描述，并给出了相应的有限元强形式和弱形式，从而建立了开采扰动下含天然气水合物沉积物工程性状的数值模型，并基于Galerkin加权残值法对数值模型的有限元方程进行空间离散，同时采用Hilber，HughesandTaylor-α算法对有限元方程进行时域离散，得到了有限元数值计算格式，并在此基础上，进一步自主开发了有限元程序U-DYSAC2。（第四章）　　 (4)利用自主开发的有限元程序，对水合物藏(一)维平面应变模型和二维平面应变模型进行数值模拟，重点研究了由于压力、温度以及盐度条件改变导致储层相关参数的变化规律以及空间分布规律，并将部分结果与前人结果进行比较，并对数值结果进行了重点分析，从而表明了所建理论模型的合理性，以及进一步验证了自主开发程序的有效性。（第五章）