天然气水合物是一种新型高效的清洁能源,我国南海资源量达800亿吨石油当量,实现其安全高效开采对我国未来能源战略安全具有重要意义。我国南海天然气水合物具有泥质低渗弱胶结特征,基于真实南海水合物储层与沉积物特征,研究海洋泥质储层中甲烷水合物的生成分解特性,提出优化高效开采方法,对于我国南海天然气水合物资源开发利用具有重要价值。本文利用我国南海神狐海域试采靶区钻探取心获得的沉积物,制取水合物储层标准样,提出制样标准方法,并针对天然沉积物泥质低渗特性,展开海洋泥质沉积物中水合物生成特性研究,发现泥质与砂质储层中水合物生成特性存在显著差异,其中泥质储层内水合物生成诱导时间约为砂质中的2.5倍,生成更缓慢;利用相平衡曲线分解段法解析该差异的动力学控制因素,发现泥质储层中的水合物生成所需生成驱动力更大。同时,本文基于海洋泥质水合物储层,从开采背压控制和储层水合物聚集两方面研究泥质沉积物中水合物分解特性,发现致密泥质储层对水合物分解产气的传质阻碍作用,证实了合理的产气背压控制和筛孔尺寸选取对开采过程防沙堵的重要作用;同时分析了低产气背压促进水合物分解的动力学因素,阐明了开采过程存在泥质储层低导热性引起的储层结冰或二次生成风险;通过储层最低温度区域性差异,从能量供给角度分析了高水合物饱和度对外围传热的促进和对储层显热提高的作用。针对开采过程储层温度提升,抑制储层结冰,本文开发梯度降压优化开采方法,并引入Stefan(Ste)无量纲数和平均产气速率建立水合物分解过程热力学与动力学的联系。研究结果显示,梯度降压中低产气阶段储层增加吸热,有效避免储层过快热损失,促进水合物充分平稳分解;小梯度降压操作益于外围热量传入,提升水合物分解产气速率;控制降压梯度为0.5 MPa,使中部储层最低温度从-0.5℃提升至0.27℃,有效避免储层结冰;对Ste数和平均产气速率的分析显示了二者的成正相关关系,表明了提升储层显热对水合物分解的促进作用,揭示了储层显热在低热导率储层水合物分解产气过程中的主导地位。