天然气水合物作为一种清洁能源资源广泛分布于海洋环境中,且储层普遍具有弱胶结、非封闭等特点,开采过程中可能出现储层失稳以及甲烷不可控逸散等问题,导致能源采收率低下。目前关于水合物增产的手段通常为优化钻采设备以及开采方法,而这不能从根本上解决潜在的地质以及环境风险。针对这一问题,本文从实现水合物安全、高效开采的角度出发,提出了注CO2/水乳液生成低渗CO2水合物盖层,人工建立封闭储层降压环境的技术思路,并展开了相关的基础研究工作,主要内容包括以下几个部分:（1）通过一维可视化水合物模拟装置,制备了以黏土质粉砂为特征的甲烷水合物沉积物样品,并在封闭与非封闭两种储层环境中,研究了甲烷的产气特性以及黏土含量对采收效率的影响,揭示了开采过程中气-液-固三相运移规律。实验结果表明,在富气的封闭体系中,沉积物中黏土含量的增加会降低开采过程中的产气速率,但不影响甲烷采收率。水合物分解引起的水敏效应以及颗粒运移现象并不明显。而在富水的非封闭体系中,黏土含量的增加会降低甲烷采收率,降压引发的海水渗流会导致黏土颗粒发生运移,从而产生沉积物压实现象。（2）评价了多种商业化表面活性剂作为液态CO2乳化剂的可行性,测定了不同体系中CO2/H2O的界面张力,通过可视化蓝宝石釜对CO2/水乳液进行了稳定性评价,考察了体系含水率、盐度以及搅拌速率对乳液稳定时间的影响。实验结果表明,物质中官能团会显著影响CO2/H2O的界面张力。体系含水率的增加会加速乳液分层,盐度的增加以及低搅拌速率会降低液滴间的分散程度,导致乳液稳定性降低。（3）进行了注CO2/水乳液储层改造以及甲烷水合物降压开采实验,并基于实验结果探索了乳液中CO2与水的最佳体积比,测定了含CO2水合物沉积物渗透性。通过对比未改造的降压结果发现,改造后生成的低渗CO2水合物盖层具有良好的致密性和力学强度,不仅能够有效地阻碍开采过程中上覆水的渗流,提高甲烷采收率,而且能够维持储层力学稳定,实现CO2海底封存。注CO2/水乳液生成水合物后沉积物的渗透率相比于无水合物时降低了5个数量级。通过注乳液进行储层改造技术的可行性得到验证。（4）探索了乳液注入工艺及上覆压力对盖层形成质量及稳定性的影响机制。研究发现,乳液注入温度越高,会导致乳液过度扩散以及水合物不均匀分布,从而降低CO2水合物盖层封堵性能。低注入速率有利于形成高质量水合物盖层,结合实验数据,提出了低注入速率下“水合物生成-破裂-再生成”的盖层形成机制。上覆压力的升高会加速海水对盖层内部水合物的溶蚀,甲烷水合物分解以及垂向应力的增加共同作用导致了盖层的失稳。（5）观察了不饱和水中液态CO2/水界面水合物膜的宏观形态及退化过程。基于CO2扩散机理,建立了孔隙介质中CO2水合物的溶解速率模型,为进一步研究海底CO2水合物盖层的退化过程以及失稳机理提供理论支撑。