天然气水合物资源量巨大、洁净、能量效率高,因而被认为是一种重要的未来能源。目前,在天然气水合物的基础理论方面已比较成熟,但是数值模拟方面,国内还没有比较完善的天然气水合物注热开采数值模拟软件。本文在调研国内外天然气水合物开采数学模型的基础上,建立了三维三相(气相、液相、水合物相)五组分(自由甲烷气、分解甲烷气、水、水合物和盐)的水合物注热开采数学模型。模型中包含:各组分质量守恒方程,能量守恒方程,水合物分解动力学方程;考虑了气水两相渗流过程、热传导、热对流、以及水合物层与盖底层的热交换的影响。在数学模型的基础上,研制了一套适用于水合物注热开采的数值模拟软件;利用研制的水合物注热开采模拟软件对天然气水合物注热开采的物理模拟实验结果和Mallik三角洲的开采实例进行拟合分析,验证了模拟软件的准确性。利用该软件,对纯天然气水合物藏和有下覆气层水合物藏作了降压开采效果的对比,分析了井的产气规律、地层压力、温度分布规律和水合物饱和度分布规律;对有下覆水层的水合物藏进行了降压和不同的注热水条件的开采效果评价。计算结果表明:1)有下覆气层的水合物藏比没有下覆气/水层的水合物藏开采效果好,离下覆气层越近的水合物层中的水合物分解得越快。2)注入温度,注入量,生产井井底流压在产气过程中起着重要作用。①若生产井井底流压很高并且注水井注水温度高,则注热水比单纯的降压效果好;如果生产井的井底流压可以保持很低或者注入温度不高,则单独的降压效果要好。②采用注热水开采时,产气量随着注水温度的升高而增大。③注水温度较高时,产气量随着注水量的增加而增大,④注水温度不高时,产气量随着注水量的增加而减少。