天然气水合物是重要的替代油气洁净新能源,具有广泛的应用前景。我国南海泥质粉砂型水合物藏埋藏浅、未固结、渗透率低,导致相变-渗流机理复杂、试采产能低。目前泥质粉砂储层微孔隙中水合物微观相变分解过程和流体流动机制尚不明确,成为制约我国水合物有效开采的关键科学问题之一。本文以分子动力学模拟为主要手段,研究微孔隙条件下天然气水合物分解过程的微观机理以及孔隙中两相流体的流动特征,从而阐述天然气水合物开采微观机制。首先对纯水合物分解过程进行了分子动力学模拟,验证了所建立的水合物晶体模型和力场参数的可靠性;然后建立了羟基二氧化硅孔隙下水合物的分子模型,研究水合物分解过程分子动力学机理以及孔隙内气水分布规律;最后对孔隙气水体系进行非平衡分子动力学模拟,分析微孔隙中两相流动过程并对流动参数进行表征。研究表明,当水合物笼形结构中的氢键断裂数量增加到一定程度后,甲烷气体才开始逸出,并且氢键断裂数目会继续增加直到水合物完全分解。当氢键大量断裂后,氢键势能逐渐增大,气水相互作用能增加,水合物分解速率随之增大。当水合物相变后,在羟基二氧化硅对表面产生了两个非均匀分布的水分子吸附层,二氧化硅表面存在水分子强吸附位。甲烷气体以气泡的形式赋存于孔隙中央,随着孔隙尺寸的增大,集聚为连续相流体,气液集聚的主要驱动力是气水界面张力。随着体系压力的升高,水分子在壁面的吸附增强,吸附层水分子增加,体相水分子减少;随着温度的升高,水分子在壁面的吸附减弱,部分水分子解吸附,成为体相流体。当对体系施加一定的驱动力后,水分子在流动状态下仍存在吸附现象,但水分子的流动影响了吸附层的吸附稳定性,降低了吸附层水分子密度,这个现象与水分子在孔隙表面的滑移现象有关。随着驱动加速度的增大,两相流体视粘度降低。随着孔隙孔径尺寸的增大,流体的滑移长度呈现减小的趋势,两相流体视粘度降低。