天然气水合物是20世纪早期发现的极具开采价值的新型能源,其能量含量巨大,密度在煤的十倍左右;其资源庞大,是全球已知的化石能源总量的两倍;其分布广泛,大量存在于海底和永久冻土层。随着对海底可燃冰的进一步开发利用,那么就可以有效的度过世界范围内的能源危机。本论文利用实验室自行搭建的天然气水合物降压开采三维模拟实验装置,模拟制备一定储层条件下的CH4水合物样品,并在此基础上展开不同上覆层结构下的降压开采三维模拟实验。主要研究内容有:(1)开展CH4水合物层上方不同厚度砂层下的降压开采实验模拟。探究降压开采过程中CH4水合物储层与砂层的温度、压力等变化规律以及砂层厚度对水合物分解产气、产水和气水比的影响。实验结果表明:在CH4水合物上方增大了砂层厚度之后,由于砂层的渗透率较低,在开采过程中,开采井附近会形成短暂的低压力区域,促进水合物分解,从而产气量、产气速度增加;产水量、产水速度降低;气水比增大。增加砂层厚度之后,在降压开采时会增加水合物分解时的渗透率,提高开采效率。(2)开展了砂层上方人工合成CO2水合物层(盖层)的降压开采实验模拟。考查开采过程水合物储层和砂层以及盖层的温压变化规律,盖层本身对水合物分解产气、产水和气水比的影响,以及盖层本身的封存性和稳定性。实验结果表明:降压开采过程中开采井与盖层区域相比,会形成明显的低压力区域,促进水合物分解,增加水合物层分解时的渗透率,提高开采效率,提升产气及产气率,大幅降低产水及产水率,并且在降压开采过程中盖层本身的封存性和稳定性都较好。