本发明涉及石油、天然气与天然气水合物开采技术领域，具体为一种天然气水合物储层多分支水平井砾石充填模拟实验系统，砾石充填模拟主体装置包括主井筒模拟单元和分支井筒模拟单元，分支井筒模拟单元可以根据需要调节其内部空间的大小，多个分支井筒模拟单元交叉间隔倾斜设置在主井筒模拟单元的两侧，分支井筒模拟单元可根据需要沿分支井筒模拟单元与主井筒模拟单元的连接处为旋转中心旋转，用于直观观察主井眼及分支井眼的砾石充填过程。并且具备能够灵活调整分支井眼的个数、长度和上下角度，能够模拟储层泥质粉砂与充填砾石层的交互作用过程，探究多分支水平井砾石充填过程中主井眼和各分支井眼的充填动态和过程，测试充填效果和充填率。