曾家明，李栋梁，梁德青，卢静生，关进安

（1.中国科学院广州能源研究所，广州 510640；2.中国科学院天然气水合物重点实验室，广州 510640；3.广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广州 510640；4.天然气水合物国家重点实验室，北京 100028；5.中国科学院大学，北京 100049）

0 引 言

天然气水合物是一种特殊的包络化合物。水合物主体分子（水分子）以氢键相互结合形成笼形孔穴并将客体分子（一般为气体分子）包络在其中，两者通过范德华力结合而稳定存在[1]。自然界中的天然气水合物主要以甲烷水合物为主，每一体积的甲烷水合物大约含有164 体积的甲烷，在全球范围内，大约含有2 万亿m3的水合物天然气，其含碳量约占全球已知化石能源（石油、煤、天然气）的两倍[2]。因此，天然气水合物被视为十分重要的未来潜在资源。如图1，天然气水合物储层主要有冻土区沙砾层水合物储层、海洋砂层水合物储层、海洋渗透性粘土质水合物储层、与冷泉相关的块状水合物储层、海洋非渗透性粘土质水合物储层，其中块状储层和海洋非渗透性粘土质储层的开采难度较大。因此，目前水合物开采主要目标为冻土区储层、海洋砂层储层和海洋渗透性粘土质储层[3]。目前提出的天然气水合物的开采方法主要有降压法、热激法、注化学药剂法、CO2置换法和联合法[4]。天然气水合物开采是一个多组分多相流的动态过程，伴随着水合物的分解，气相、液相的增多和渗流，这个过程会引起地层有效应力和强度的改变。……