天然气水合物是一种能量密度高、分布广、规模大的清洁型新能源,开采利用前景广阔。近两年以来国内对水合物的需求持续增加,水合物开采研究更是被列入战略发展规划。我国境内蕴藏着大量水合物资源,其中青海祁连山冻土区在2008年进行了钻井勘探,确认其储存量巨大,适合大规模商业化开采。之后10年里开展了多次现场试采实验,取得一系列成果。为提供水合物开采所需的理论指导,本文通过相平衡实验和数值模拟,开展了祁连山冻土区水合物藏开采的相关研究,取得以下主要成果:首先,选取与祁连山冻土区天然气水合物储层的性质相近的细砂岩,以此类细砂岩（低孔隙度低渗透率）为研究对象进行甲烷水合物相平衡测试,再根据测试结果对相关相平衡模型进行验证。经过对比,发现Moridis相平衡模型计算精度更好,适用于孔隙度10%左右的细砂岩介质内甲烷水合物的相平衡计算,也能有效计算纯水中甲烷水合物的相变条件。其次,基于以上研究,通过数值模拟的产能评价方法对不同开采方案的开采效果进行评价,优选适合祁连山冻土区水合物藏的开采方法。模拟了祁连山冻土区DK-2钻井处,地层下235～291m层段中水合物藏的开采,对比了不同开采井配置、不同开采方法下的开采效率。通过对比两点水平井系统与五点水平井系统,得出五点水平井系统更适合祁连山冻土区水合物开采的结论;通过对比纯降压法与降压结合热激法,发现加入热激后,能提高开采效率、能提高储层温度融化冰以及能促进二次水合物分解,在未来投入商业生产的可能性更高;通过对比不同热功率,了解到过高过低热量都有一定缺点,实际开采时注入热量的大小应适中。最终,将五点水平井系统下,降压结合热激法(Qing=40W)评价为较优方案。最后,对比了不同热激方式的开采效率。研究了井筒电加热、热水注入以及电加热结合常温水注入三种不同注入热量的方式对水合物开采的影响,对比三者的模拟结果发现,有水注入的热激方式,储层压力会升高进而抑制水合物的分解并且会增大产水量致使开采效率降低。而直接采用电加热时,电加热促进水合物分解获得较高的产气速率同时电加热不会带来更多的产水,这也意味着拥有更高的经济效益。本文通过上述研究总结出相对较优的开采设置:五点水平井系统、降压结合热激法、热激方式为电加热及适中的热功率。将这些组合后得到较优开采方案,即采用五点水平井系统,利用降压结合热激法进行开采,开采井内压力设置为0.101MPa,热激时采取电加热模式,热激功率为40W时,可以得到较为理想的开采效率:单位长度开采井产气量可达3.82×10~4 m~3、水合物分解率达76.3%、气水比大于41%、以及能量比高达38。本文的研究成果对未来祁连山冻土区的水合物开采具有一定的指导作用,可以在确保开采效率的前提下,实现安全且环保的水合物商业化开发。