天然气水合物（NGH）是由甲烷气体和水在高压、低温条件下形成的一种似冰状笼型固体物质。因其具有能量密度高和储量大等优点,被认为是未来的接替能源而受到各国关注。针对天然气水合物的开采,国内外已开展了大量研究工作。现有研究表明,降压法是最具有经济效益的开采方法,但需要提高开采速率;传统注热法在提高开采速率的同时存在热量注入过程中的大量热量损失从而导致能量利用效率低的突出问题。因此,本文提出基于原位电加热原理的水合物储层直接加热法,减少能量传输过程的损耗。围绕多孔介质内含相变过程的热-流耦合机制这一关键科学问题,针对降压法和降压联合原位电加热法（联合法）,在实验室尺度进行实验、数值模拟开采研究,并且根据我国南海神狐海域天然气水合物实际矿藏进行现场尺度模拟研究降压和联合法开采效果。主要研究内容及研究结论包括:（1）对多孔介质中水合物生成过程的分析表明,在生成初期水合物的生成速率较快;水合物生成后期生成速率显著下降,生成速率主要受甲烷气体通过水合物向自由水侧扩散的扩散速率以及外部水浴的传热决定。生成的水合物在反应釜中分布不均匀。（2）在实验室尺度的实验和模拟中,采用降压法开采水合物时,压差驱动力是影响水合物储层产气速率的主控因素,环境向储层传热对水合物开采有显著影响。在一定压力范围内,较低开采压力导致储层中井筒周围温度迅速降低,使井筒周围地层与水浴温差显著增大,促进了水浴向水合物储层的传热速率。在降压法中加入电加热后,具有双重分解驱动力的降压联合原位电加热法比降压法展现出更优的开采效果。通过优化加热功率和开采压力,在合理消耗电加热热量的条件下,较低开采压力可以显著提升能量回收速率并且保证较高能量效率。同时,优化电加热方式,在联合法中采用间歇加热的热吞吐方法有利于进一步提高开采过程中的能量利用效率。（3）在实验室尺度的实验和模拟中,针对井筒位置对开采的影响,对于降压法,储层内部无压差区别,降压作用提供的分解驱动力在储层任何区域相同,传热由水浴向反应釜内传递热量控制,传热方向始终从反应釜边界至中心区域,开采井位置造成的不同气、液流动距离和流动方向对传热影响不明显,开采产气几乎不受开采井位置影响。加入电加热后,电加热井作为热源,传热方向由加热井向储层扩散,传热由电加热控制,气、液从中心井产出携带热量对电加热造成的削弱作用不明显。在电加热井位于储层边界的双边井联合法中,气、液携带热量在储层中流动没有产生明显的热对流作用,而部分电加热热量传递至水浴环境对分解驱动力的削弱作用较强。因此,在设置原位电加热井时,应尽量将加热井放置在储层中心区域。（4）在现场尺度的水合物储层开采模拟中,由于受到储层多孔介质渗透率影响,降压压力在储层中的影响范围有限,降低开采压力对水合物分解、产气促进作用不明显。当在降压法中加入电加热时,由于储层多孔介质传热特性较差,电加热热量在储层中传递、影响范围有限,电加热对水合物分解、产气促进作用不明显。布置单井同时进行电加热和产气时,气、水流动带走电加热和储层热量将削弱热传递作用;而采用双井布置将开采井和加热井分开一定间距时,气、液流动不通过加热井能够减少电加热热量损失,并且气、水流动产生的热对流传热对水合物分解有明显促进作用。（5）对比实验室尺度和现场尺度水合物开采特征,在现场尺度中,多孔介质储层性质（渗透率,导热率等）对传热和压力分布产生明显影响,对水合物分解、产气造成阻碍。而在实验室尺度上,流体在多孔介质中流动受到的阻碍作用、多孔介质对传热的削弱作用受尺度效应影响,未能明显表现;并且周围环境水浴向储层传递足够热量提供水合物分解,储层传热受周围环境水浴控制。实验室尺度下得到的水合物开采规律在一定程度上受到储层尺度和边界效应限制。