天然气水合物是一种非常规天然气资源,具有储量大、能量密度高的特点,被认为是未来最具发展潜力的新型替代能源。我国南海蕴藏着丰富的天然气水合物资源,实现其安全高效开采对于我国可持续能源发展目标具有重大战略意义。然而,在开采过程中因复杂相变所引起的水合物孔隙赋存与含水合物沉积物润湿性变化规律不明,对储层内气-水运移特性及其影响因素把握不清,导致天然气水合物商业化开采仍面临效率低、持续性差等工程瓶颈问题。本文以此为背景,在孔隙-岩心尺度研究多孔介质内水合物生长特性,解析水合物分解孔隙介质润湿性演化规律,最终阐明储层内气-水渗流微观控制机理,具体研究内容如下:首先,开展了孔隙-岩心尺度气体水合物生长时变特性与孔隙赋存结构研究。利用开发的显微CCD相机、X射线CT以及高场核磁MRI可视化实验系统,发现了气体水合物在微米孔隙尺度下生成过程具有明显的阶段特性,随着水合物饱和度增大,优势成核区域从气-水交界面转变为水-水合物交界面;获得了填砂岩心中颗粒包裹型与孔隙填充型水合物晶体的3D空间赋存规律,通过计算孤立水合物团簇的形状因子,发现其团簇结构的不规则性,水合物的持续生长、包覆使孔隙内颗粒表面粗糙度增加;探究了岩心非均质性与孔隙内初始气-水分布对CH4水合物生成特性的影响规律,发现水合物优先在颗粒较小且初始水饱和度较低的孔隙内生成,揭示了气体水合物在多孔介质内非均质的微观生长特性。其次,进行了气-水-水合物-孔隙壁面润湿性测量方法及其动态演化规律研究。在孔隙尺度下分别开发了适用于微观平面与3D空间的气-水（液）-水合物（固）局部接触角的测量方法,获取了489组多孔介质内水合物表面润湿性数据,结果表明水合物表面为亲水界面,随着水合物生成排盐效应的影响,水合物晶体表面极性降低,对水分子的吸附能力下降,因此表面润湿性随孔隙水盐离子浓度上升而逐渐降低;基于低场核磁共振NMR分析技术,提出了含水合物沉积物体系动态润湿性的表征方法,通过分析水合物分解过程中岩心孔隙水弛豫时间的响应特征,发现岩心整体润湿性随水合物分解变得更为亲水,建立了岩心亲水性随水合物分解饱和度变化预测模型,实现了分解过程中气-水-水合物-岩心孔壁体系动态润湿特性的定量化分析。最后,基于上述研究结果,探究了水合物分解过程中赋存特性与润湿性对气-水渗流的微观影响机理。通过开展水合物分解过程中多孔介质内气-水渗流实验,探究了水合物分解气-水渗流过程中孔隙微观结构、流动阻碍层等因素对气-水有效渗透率的影响规律;通过将归一化气体渗透率实验值与经典Kozeny渗透率预测模型对比,发现了渗透率变化与水合物孔隙赋存形态转变的水合物饱和度临界值范围,并提出了相关储层内气-水流动模式的微观控制机理;解析了不同开采方式下水合物的分解特性及其深层变化影响机理,评价了多种降压注热联合开采模式对水合物开采效率的影响;引入含水合物多孔介质动态润湿性影响机制,改进了经典渗透率预测模型,阐明了分解过程前后水合物孔隙赋存与润湿性变化对储层内气-水渗透率的影响规律。