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随着人类对能源消费量的持续提高，以及传统化石能源的逐渐枯竭，天然气水合物（Natural Gas Hydrate, NGH）作为21世纪最重要的油气替代能源，受到世界各国的关注。目前，全球天然气水合物开采的研究还处在实地勘探和实验研究的阶段。在实现天然气水合物商业化开采的进程中，如何有效地控制沉积层的形变，从而保障生产过程的安全高效成为各国学者争先研究的课题。本文以南海神狐海域1400m水深的天然气水合物藏为研究目标，利用一套具有快速开启装置的三维天然气水合物模拟实验平台，研究了不同赋存状态下的水合物的降压分解特性以及认识水合物分解后的沉积层形变，针对人造砂质和中国南海神狐海域采集到的海洋粉砂质两种沉积层中的甲烷水合物，以及冰粉中生成的块状和分散状两种分布形态的甲烷水合物进行了降压法模拟开采实验，主要取得了以下成果： （1）对于砂质沉积层中的甲烷水合物，降压过程中的压力-温度（P-T）关系与纯水合物的相平衡曲线基本一致。然而，对于海洋粉砂质沉积层中的甲烷水合物，由于沉积层中较小的颗粒尺寸和盐分的存在，使得该沉积层中的水合物相较于砂质沉积层中的水合物具有更高的分解压力； （2）海洋粉砂质沉积层中不同位置的甲烷水合物的分解条件存在差异，这是由于海洋粉砂质沉积层中盐分、有机质、矿物质的存在以及孔隙和颗粒的不均匀分布共同作用造成的； （3）冰成甲烷水合物主要经历了气体分子的自由扩散吸附、固相中间产物（Intermediate of Methane Hydrate，IMH）的生成、IMH的扩散结合和水合物生成的过程。该类水合物的分解则主要是生成反应的逆过程。块状水合物在生成的过程中由于冰晶中的H2O分子形成反应核心尺度较大、结构复杂，使得IMH的络合数n跨度大，种类多。因此，该类型水合物的分解实验在降压过程中呈现出多阶段的特性； （4）通过开釜操作发现分解后的水合物沉积层发生了裂隙、沉降以及断层三种类型的形变。其中裂隙是由降压过程中径向压力差和水合物对沉积层的固化作用共同导致的，称之为水合物分解的径缩效应(Radial Shrinkage Effect of Hydrate Decomposition, RASHEHD)。