天然气水合物是一种在低温高压下形成的晶体化合物,广泛赋存于永久冻土区和海底沉积物内,是未来重要的天然气来源。多孔介质是自然界水合物赋存区域的主体,其控制水合物在表面的聚集能力和传质系数进而影响水合物生成。探明多孔介质内天然气水合物的生成动力学是揭示天然气水合物矿藏生成的前提与基础,关键科学问题是如何定性、定量阐明多孔介质内天然气水合物生成特性及其影响机制。由于水合物生成在时间上是一个先成核后生长的反应过程,而水合物成核时间和空间的随机性决定了空间上水合物多点成核和生长同时存在,传统研究往往忽略了成核与生长过程的相互影响。为此,本文提出了基于天然气水合物再生长过程研究水合物生成动力学的新方法,天然气水合物再生长是原位水合物进一步生长的过程,能够在排除成核阶段影响的前提下厘清水合物生长速率的控制机制,为阐明天然气水合物生成动力学提供基础理论支撑。本文利用自主搭建的高压不锈钢反应釜天然气水合物实验系统,首先在孔隙初始水含量为5.44 ml、温度为273.65 K、压力为5 MPa的甲烷气过量型多孔介质内生成天然气水合物（成核生长方式）,普遍观察到数十分钟到小时不等的诱导时间,并且成核生长结束后仍存在较大的生成驱动力（大于1 MPa）和未完全转化的水;进而,向多孔介质内注水诱导已经生成结束的水合物进一步生长（再生长方式）,发现注入的水即时消耗甲烷气,表明水合物的再生长无诱导时间,这可能与已有水合物的直接接触有关。并且水合物再生长结束时注入水几乎全部转化为水合物,表明水合物再生长为小驱动力反应过程;然而,天然气水合物再生长过程耗气速率相较成核生长较慢,当再生长过程压力提高时,实验观察到随机成核生长过程的伴随发生,并通过耗气特性对比厘清了水合物再生长过程成核生长的发生时间及对应水合物生成量。本文基于天然气水合物核磁共振成像系统,探明了多孔介质内注入水的半球形团聚特性,实验结果表明水合物再生长过程耗气速率与已有水合物饱和度正相关、受多孔介质粒径及性质影响;进一步解析再生长过程的甲烷消耗特性,发现水合物再生长率先发生在水球表面（三相界面）,并根据水球内部（两相界面）水合物恒定再生长速率与已有水合物饱和度的线性关系得到微观水合物反应的耗气速率,最终提出了多孔介质内天然气水合物再生长过程三阶段（水球表面水合物膜生长、水球内部水合物再生长、不受传质限制的水合物再生长）生长模式及控制机制。