天然气水合物具有能源储量大、低碳低污染等优点,是一种具有巨大开发潜力的新型清洁能源。我国南海水合物储量丰富,对其高效开采,可以缓解我国能源紧张,改善能源构成,同时助力实现碳达峰、碳中和目标。水合物储层内,水合物的形成、发育与分解主要受温度和压强条件控制,而决定储层温度和压强演化规律的主要属性是热导率、渗透率和相对渗透率。这些储层属性也是水合物开采数值模拟的重要参数。因此,有效预测水合物储层渗流和传热属性是水合物研究的重点任务之一。水合物储层的宏观导热与渗流属性依赖于孔隙内多相（气、水和水合物）相对含量和分布。一方面,由于水合物形成条件不同,水合物在孔隙内呈现出不同的赋存形态;另一方面,水合物形成和分解过程会改变气-水-水合物的分布及相对体积。因此,水合物储层的导热和渗流属性随水合物相变表现出多样及动态变化特征。这也决定了模型构建需要从微观尺度的水合物孔隙形态和多相分布出发,通过微观-宏观的关联分析,建立符合水合物储层特征且具有高预测精度的模型。因此,本文联合运用数值模拟、理论分析及解析推导等多种方法,围绕水合物储层渗流和导热属性开展多尺度研究。主要研究内容和结果如下:（1）建立了适用于海洋盐水体系的水合物相变动力学-多组分传质耦合模型,水合物转化率的模型预测值与实验测量结果吻合良好,误差小于9%,解释了水合物相变-多组分传质耦合过程对水合物相变过程的控制机制;建立了水合物相变过程多孔介质孔隙结构演化数学模型,模拟了不同水合物形成条件（气过量、水过量）下孔隙结构演化过程,定量分析了多孔介质孔隙结构、渗透率随水合物相变的变化规律。（2）提出了多孔介质内水合物混合形态（即颗粒包裹与孔隙填充形态共存）演化和渗透率变化的定量关联方法,建立了适用于不同水合物形成条件（气过量、水过量及溶解气）的水合物储层渗透率模型,模型可广泛适用于现有的保压岩心和实验室合成岩心渗透率的预测（归一化均方根误差在0.1以内）,有效解释了不同的水合物混合形态演化模式对渗透率变化的影响规律。（3）计算了不同水合物形成条件下含水合物多孔介质的相对渗透率变化规律,分析了不同水合物孔隙形态对残余气、残余水饱和度以及相对渗透率的影响规律,提出了不同水合物形成条件下残余气和残余水饱和度与水合物饱和度的定量关联式,建立了水合物储层的相对渗透率预测模型。（4）构建了孔隙尺度含水合物多孔介质模型,推导了含水合物多孔介质热导率的解析解,基于解析解,分析了不同水合物形成条件下含水合物多孔介质的热导率随多相饱和度和分布的变化规律,结合毕达哥拉斯模型,提出了水合物储层热导率预测模型,该模型预测值与实验测量值吻合良好,有效解释了多相热物性、相对体积以及分布规律与含水合物多孔介质热导率的内在关联。（5）基于建立的渗透率和热导率模型,构建了水合物开采热-流-力-化多场耦合模型,以中国南海神狐水合物储层为例,分析了不同水合物形成条件下储层长期产气规律,预测结果表明水过量/溶解气条件下的三年累积产气量比气过量条件下三年累积产气量高～25%;预测了日本Nankai海槽多层水合物储层的产气性能和多物理场演化规律,模拟结果表明:产气速率在200天后基本恒定（～1.15×10~4m~3/d）,温度是导致各水合物层分解特性差异的主要原因,由于从下伏层进入的海水输入热量,下水合物层分解速率最快,产气贡献最多。