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本发明公开了一种降压法辅助二氧化碳置换天然气水合物的试验装置及试验方法，涉及天然气水合物开采领域，试验装置包括反应器、恒温水浴系统、增压供气系统、稳流供液系统、上覆应力加载系统、抽真空系统、天然气水合物产物处理及计量系统、数据采集系统。本发明在反应器中模拟天然气水合物在石英砂体中生成，模拟海洋砂岩储层开采环境；试验装置前期进行降压法开采，后采用二氧化碳置换开采天然气水合物；通过控制、调节反应器中的压力和温度，实现注入二氧化碳和开采天然气水合物同时进行，提高二氧化碳置换天然气水合物的开采效果。