在全世界能源危机的背景下,天然气水合物被视为21世纪煤、石油等最理想的接续能源,其开发成为研究的热点。虽然世界各国积极进行了多次成功的试采,其中,中国南海神狐海域第二次水平井降压试采取得了世界最高日平均产气量和最高总产气量的好成绩,证明了水平井技术的应用极大提高了水合物试采的效率。数值模拟是研究天然气水合物开采过程的重要手段之一,在真正实现天然气水合物商业化开采之前,有必要进行深入的开采数值模拟研究,对开采过程中产能预测和储层稳定性以及不同开采方式的开采效果等方面进行分析,对实际开采方案进行评价。本研究在三维柱坐标系下采用无限开放外边界建立了天然气水合物开采的数学模型,采用有限差分进行求解并编写了自主模拟程序。应用自主程序探究了天然气水合物分解过程控制参数对压力分布以及产气量的敏感性;进行了神狐海域第一次试采过程的数值模拟研究,分析了数值模拟结果与实际试采数据存在偏差的原因并修正了开采模型,进行了布井密度的方案设计;通过神狐海域第二次试采过程的数值模拟研究,对模型及模拟程序进一步验证,并通过数值模拟对水平井布置合理性进行了评估。得出以下结论:（1）随着初始渗透率值、初始孔隙度值、开采井压力、开采井温度、分解动力学常数的增加,水合物储层中压力传递越快;开采前期,初始水合物饱和度越高,水合物储层中压力传递越慢;开采井压力、开采井温度以及渗透率是影响天然气水合物开采过程中产气量的主要参数。（2）神狐海域第一次试采区属于泥质粉砂型储层,存在强水敏性,水合物分解产生的淡水引起粘土膨胀,使渗透率下降,许多学者建立模型时忽略了这一点,因而造成偏差;试采过程中因自然和人为因素使得开采井压力并不固定,因此须将开采井压力作为动态输入参量。据此修正了渗透率模型,动态输入随时间变化的开采井压力,得到的模拟产气量与神狐海域第一次试采数据十分接近,使降压开采数值模拟更逼近实际情况;天然气水合物分解过程中存在分解内沿和分解外沿,可作为垂直井布井密度的设计依据之一。（3）数值模拟结果与神狐海域第二次水平井降压试采的产气量数据有较高的吻合度,天然气水合物水平井降压开采前期,产气量主要来源于储层中的游离气,开采后期水合物分解是产气的主要来源,因而长期天然气水合物水平井降压开采时将水平井布置在混合层上部。