单纯降压开采天然气水合物具有气体释放及产出驱动力不断下降的缺点。向水合物储层中注入N2、CO2+N2、CO2+H2等气体能够在无额外热量输入的情况下有效促进天然气从水合物中释放及运移。结合注气的促气体释放/迁移作用与降压的定向引流作用能够将分解气及时采出,提高生产效率,减少地层中分解气滞留量,降低泄漏风险。本文针对当前数值模拟软件功能和实验模拟的局限性,开发了注气开采水合物模拟软件。通过数值模拟手段,以与降压相结合的形式,针对不同赋存条件（海域/冻土）的场地尺度水合物藏模拟了不同注气方法开采水合物的过程,研究不同注气方法及生产条件下水合物开采过程中的相行为、传质、传热过程及其相互作用机制,从产气效率、消耗、安全等角度评价影响因素并提出优化策略,为注气开采水合物带来一些新的认识,主要研究内容如下:（1）对使用最为广泛的大型模拟器TOUGH+HYDRATE进行二次开发,以描述注气开采水合物过程。程序开发考虑了气相、液相、水合物相及冰相间的相态转化及三组分气体、水、水溶性抑制剂及热量在其可能存在的相态中的迁移过程,能够描述三元水合物行为及气体置换过程。所开发程序可用于模拟注N2、空气、CO2+N2、CO2+H2等注气方法及其与传统方法相结合开采水合物的过程。对阿拉斯加水合物开采野外试验进行了历史拟合,验证了软件的可靠性。（2）开展了注N2/空气结合降压开采海域水合物研究,提出两种气体吹扫模式,建立产能评价方法。连续吹扫模式在小降压幅度情况下相比单纯降压能够大幅度提升净产能,更加适合偏离相平衡条件较大且/或只允许小幅降压的松软地层水合物藏开采。阶段吹扫模式采出气品质较高,但整体生产效率对单纯降压时期产气效率即对降压幅度有较大依赖。在合理的生产条件下,降压与气体吹扫结合相比单纯降压能够显著提升CH4生产效率及净产能,降低产水量。注N2与空气的开采过程高度相似,实际应用可采用空气注入以省去原料气成本及气体储运成本,并采取相应安全措施。（3）开展了连续注CO2+N2结合降压开采冻土水合物研究,开采过程宏观表现为CH4水合物的分解及CO2+N2水合物形成的推进式连续交替循环过程。随注入气N2含量的增加,气水比及注采比增加,CO2封存率及采出气品质下降。适当提高注入压力可以提高CH4生产效率和CO2封存量,而过高的注入压力会导致无法获得较高的采收率。合理地平衡CH4水合物分解和CO2封存是获得可观采收率和注采比的重要条件。CH4采出效率的控制因素随开采阶段和注入气体组成而变,主要包括促使CH4释放和迁移的驱动力以及生产井周的CH4浓度。（4）根据注CO2+N2开采水合物过程的控制因素分析,确定工艺优化方向,提出气体变组成注入及高含CO2混合气加热注入的开采方法,确定了合理的组成调节方向、区间及注气温度,实现生产效率、采出气品质、注采比、CO2封存率四个方面的同时优化。（5）开展了连续注CO2+H2结合降压开采水合物研究,考察了开采过程中分解气及H2的逃逸规律。对无低渗盖层的水合物藏,注采压力对CH4的采出及H2的回收影响大,在很大程度上决定了生产方案的可行性及经济性,且要求较高的井网密度以获得可观的H2回收率。H2回收率随注气组成变化小,但H2净消耗量随注入气H2含量的升高而增加。水合物储层有低渗盖层尤其是低渗上覆层存在的情况下,CH4采收率、H2回收率以及CO2封存率均有较大改观。注CO2+H2结合CH4水蒸气重整复合技术的注-采-分离-回注工艺设想具有现实可行性。