天然气水合物（natural gas hydrate，简称NGH），又叫“可燃冰”，含有大量的甲烷或其他碳氢气体，极易燃烧。在同等条件下“可燃冰”燃烧所产生的能量比煤、石油、天然气等常规能源要高出数十倍，其应用范围与天然气基本相同，是一种典型的石油替代品。天然气水合物在自然界中的储量十分丰富，目前已有多个国家进行了天然气水合物的开发利用试验。目前对于天然气水合物的开采，常用的有热激法、降压法及化学抑制剂法，天然气水合物分解产生的水与游离气一同返回地面再进行分离处理。本课题在现有水合物开采经验基础上，提出一种天然气水合物排水采气工艺方案。该方案将热激法与降压法相结合，利用井下轴流导叶式气液分离器对进入井筒的气液混合物进行分离，并用电潜泵系统将井底积水人工举升至地面，从而降低采出气中液体含量，解决天然气水合物矿藏高产水带来的气井积液问题。本文初步建立天然气水合物排水采气室内模拟试验装置系统，并对模拟装置的气液分离器性能与存液腔内液位控制进行试验研究。气液分离试验研究操作参数与结构参数结对分离器性能的影响，结果表明：进气量对分离器性能影响作用明显；进水量对分离器性能的影响较进气量弱；排水管对分离器内流场具有影响；导叶角度为25°时，分离器性能较好。排水试验利用变频器与液位检测装置对存液腔内液位进行闭环控制，可将液位稳定在设定值处，初步验证了排水采气方案的可行性。