我国能源结构不合理、环境污染严重,能源结构亟需转型。甲烷水合物是一种能量密度高、污染小的理想替代能源,世界各国竞相开展其勘探与开采技术研究,目前甲烷水合物的开采技术仍不完善,需要进一步开展相关研究。根据储藏内水合物、自由气与自由水分布的差异,自然界的水合物藏被划分为四种类型(第一、二、三和四类),其中第四类水合物藏缺乏上下非渗透盖层且水合物饱和度低,不具备开采研究价值。不同类型水合物藏开采过程中产气速率及储藏温度等变化存在差异,现有研究主要针对第三类水合物藏,缺少不同类型水合物藏的实验对比研究。本文通过改变砂与水的填充方式,利用实验方法研究了第一、二和三类水合物藏在不同背压下的降压开采特性,并且将实验结果与模拟结果进行对比,为多类型甲烷水合物藏降压开采提供数据和理论支撑。根据水合物层气、水含量的不同,第一、二和三类甲烷水合物藏分别包括气过量和水过量两种情况。本文利用三种不同的砂、水填充方式,构造了气过量的第一、二和三类甲烷水合物藏。共开展11组降压分解实验,分析不同背压对三种类型水合物藏分解特性的影响。研究结果显示,三种类型水合物藏在降压开采过程中气体回收率呈指数型分布,第二类水合物藏气体回收率最高。同时还发现在较低背压下,气体有效渗透率影响传质和水合物分解驱动力,是影响甲烷水合物分解产气速率的主要因素。通过多次注水法构造水过量的第二、三类水合物藏。共开展10组降压分解实验,其水合物层内水合物饱和度约为35%。实验结果表明相同背压下,第二类水合物藏的产水回收率比第三类水合物藏高约10%,气体回收率比第三类水合物藏低约20%。通过分析气水比和产气量,发现背压对降压开采特性的影响存在一个临界值。即背压与水合物降压开采的气水比并不呈线性负相关,例如背压为2.0 MPa的气水比反而低于2.3 MPa。为了研究我国南海水合物藏开采特性,本文利用南海沉积物重塑甲烷水合物藏,其水合物饱和度范围为10-24%,分别开展了直接降压法和梯度降压法下的水合物分解特性实验。实验结果表明,直接降压过程中甲烷水合物分解速率随水合物饱和度的增加而减小,水合物饱和度较低时容易在降压初始阶段出现水合物二次生成现象。梯度降压过程中引起的储藏温度变化小于直接降压过程,有利于保障水合物开采后期快速分解。利用TOUGH+HYDRATE模拟了气过量和水过量条件下的第二、三类甲烷水合物藏降压开采过程,初始状态及背压的选择与上述实验工况相同。模拟结果显示气过量甲烷水合物藏中降压开采结束后气体和水均匀分布,水过量甲烷水合物藏中气和水分别呈梯度分布。对比模拟与实验结果,发现水过量水合物藏在背压为2-2.6 MPa时,模拟产气总量与实验结果相近,但是气过量水合物藏降压产气总量模拟与实验结果相差较大。