منابع عظیمی از گاز طبیعی متان به صورت هیدرات در رسوبات کف اقیانوس وجود دارد. یکی از جدیدترین روش های ارایه شده در دهه اخیر برای بازیابی گاز طبیعی از منابع کف اقیانوس، استفاده از گاز دی اکسید کربن برای جایگزینی در هیدرات متان و بازیابی گاز متان است. بدین طریق می توان علاوه بر آزادسازی و بهره گیری از گاز متان، اثرات گلخانه ای ناشی از گاز دی اکسید کربن را کاهش داد. در این پژوهش، ضمن مدل سازی سینتیک فرآیند جایگزینی، به شبیه سازی و بررسی اثر پارامترهای مختلف از جمله فشار کل سیستم، کسر مولی اولیه دی اکسید کربن و ضریب نفوذ گاز متان در لایه هیدرات بر میزان کسر مولی متان آزادشده در فاز گاز و کسر مولی دی اکسیدکربن در فاز هیدرات اقدام و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی مدل یکپارچه تطابق بسیار مناسبی با مقادیر آزمایشگاهی داشتند. نتایج نشان دادند که کسر مولی متان در فاز گاز با کاهش فشار سیستم و افزایش کسر مولی اولیه دی اکسید کربن در فاز گاز، بیش تر خواهد شد. هم چنین، افزایش حدود 3 برابری ضریب نفوذ متان در لایه هیدرات منجر به افزایش 32 درصدی در کسر مولی متان آزادشده در فاز گاز گردید. نتایج شبیه سازی مدل توزیع یافته برای رآکتور آزمایشگاهی نشان داد که پس از گذشت حدود 278 ساعت از شروع فرآیند، دی اکسیدکربن تا حدود 70 درصد از طول رآکتور نفوذ کرده است. هم چنین تغییرات کسر مولی اولیه دی اکسیدکربن در فاز گاز تزریقی بیشترین تاثیر را در مقدار نفوذ گاز دی اکسیدکربن به درون لایه‎های هیدرات دارد. بر اساس نتایج، بیشتر کردن ضریب نفوذ از مقدار 11-10×6/4 تاثیری بر افزایش نفوذ دی اکسیدکربن به درون لایه های هیدرات ندارد. پیش بینی مدل برای یک مخزن واقعی هیدرات نشان داد که با مقدار ضریب نفوذ در حد مقادیر آزمایشگاهی، بازیابی گاز متان از درون مخزن بسیار کم است اما با افزایش ضریب نفوذ تا مقدار حداکثر، باعث نفوذ دی اکسیدکربن به درون لایه های هیدرات متان به مقدار 68 متر درون مخزن پس از گذشت دو سال از شروع تزریق شده است و در این مدت حدود 205000 مترمکعب در روز گاز متان بازیابی شده که به نرخ صنعتی و قابل قبول تولید گاز ( 105×3) نزدیک می باشد.