天然氣水合物（NaturalGasHydrates，NGH），是由天然氣分子與水分子在高壓低溫情況下形成的籠形結晶化合物，其外形如冰雪狀，由于其遇火可以燃燒，俗稱為“可燃冰”。標準狀態下1m3固體水合物可釋放出164~200m3的天然氣。在自然界中，天然氣水合物主要賦存于滿足高壓低溫條件的高緯度凍土帶和深海沉積物中。
一、資源儲量：
（1）國際儲量：
盡管目前沒有準確的方法對全球的水合物資源進行計算和評估，研究結果表明全球水合物資源的儲藏量非常巨大，折合成標準狀況的甲烷氣體積在1015~1018m3之間（1000~1000000萬億立方米，1~1000萬億噸油當量）（1000立方米天然氣=1噸石油）。目前達成的一致共識是全球水合物資源的含碳量是所有其它傳統化石資源（石油、煤、常規天然氣）含碳量總和的兩倍。研究表明，海洋水合物資源儲量巨大，估算技術可采資源量約3×1015m3（3萬億噸油當量）。
（2）國內儲量：
地質勘探結果顯示，我國具有豐富的凍土和海洋天然氣水合物資源，地質學、地球物理和地球化學證據均表明在我國青海-西藏高原存在凍土區天然氣水合物。2008-2009年，在祁連山凍土區鉆獲了天然氣水合物樣品。據估計，蘊藏在我國青海-西藏高原的水合物資源量大約在1.2×1011~2.4×1014m3之間。一般認為，青藏高原凍土區天然氣水合物資源約350億噸油當量。
二、開采方法：
天然氣水合物以固態形式賦存于自然界中，為了實現它作為潛在能源的價值，首先要改變天然氣水合物的相平衡條件使其分解成氣體和水。目前，研究者們通過現場試驗、實驗室模擬、和數值模擬手段發現開采天然氣水合物的常規方法有：
(1)降壓法
降壓法由于不需要額外的外界能量和物質輸入而被廣泛用于天然氣水合物開采的研究。即通過降低水合物儲層的壓力至水合物藏溫度對應的相平衡壓力以下，打破水合物穩定存在的條件使其分解成氣體和水。降壓法開采水合物的優點是操作簡單，能量效率較高。
(2)熱激法
熱激法是指利用熱力學方式，通過注入熱流體（熱水或熱满堂彩）或微波、電磁等方式加熱天然氣水合物存在的礦藏，讓水合物藏的溫度高于水合物能穩定存在的相平衡溫度，從而使得天然氣水合物分解為氣體和水。目前，只有注熱法是一種廣泛得到的研究的熱激方法。主要是通過注入熱流體（熱水、熱满堂彩等）使水合物藏的溫度高于其穩定存在的相平衡條件使其分解。注熱法是一種能源消耗量比較高的方法，需要水合物藏內的孔隙流體被加熱且變成可移動流體，待水合物藏的溫度升高至較高的溫度，才能有較高的水合物分解速率。
(3)注抑制劑法；
注抑制劑開采天然氣水合物是指向水合物藏注入甲醇、乙二醇等有機化合物或者海水或者鹽水等無機化合物，使水合物藏原有的相平衡曲線向溫度更高壓力更低的方向移動以促進水合物分解成氣體和水。它的缺點是抑制劑的用量大、成本高、回收難度大、容易對環境造成污染。并且在水合物分解的過程中，水合物分解得到的自由水與注入的抑制劑混合會降低抑制劑的濃度。而且，在有多孔介質存在時，注入的抑制劑在水合物藏中的傳質范圍受到限制，這些因素導致注入抑制劑開采水合物的效果有限。
(4)二氧化碳置換法
隨著人類社會對溫室氣體排放控制的重視，研究者提出了一種新型環保的開采水合物的方法，即二氧化碳置換法。二氧化碳置換法是指將二氧化碳注入到水合物藏，置換出甲烷氣體，同時把二氧化碳氣體封存在海底的水合物開采技術。盡管二氧化碳置換被認為是一種具有前景的新型開采方法，但是置換速率低、置換效率低是阻礙二氧化碳置換方法商業化運用的重要阻礙。與此同時，目前對二氧化碳置換的機理研究尚未達成統一的成熟觀點。
(5)聯合開采方法
每種方法都有各自的優點和缺點，選取合適的開采方法經濟有效的開采天然氣水合物具有重要的研究價值。
三、開采難點：
海底天然氣水合物藏是由天然氣、水、水合物、冰、砂等組成的多相多組分復雜沉積物體系，天然氣水合物開采涉及的基礎科學問題及其相互作用不僅包括由天然氣水合物分解引起的相態變化、儲層變形、氣液固多相滲流和傳熱傳質動態變化過程，而且包括儲層變形及多相滲流變化對傳熱傳質及水合物分解的反作用，這些過程相互影響，相互制約，導致天然氣水合物開采技術難度大、成本高、地層穩定和安全控制難度大。
（1）絕大多數天然氣水合物（>90%）的天然氣水合物賦存在海深1000-2000米，沉積層厚度0-500米的海底，沉積層主要以砂質、粉砂質及海泥構成，大多數多孔介質滲透率極低（小于1達西），導致開采過程的流動傳質過程較為困難。
（2）并且天然氣水合物賦存區域往往沒有完整的圈閉層（不可滲透的上蓋層），導致鉆井開采相比傳統油氣藏開采難度加大，容易產生泄露等危險。
（3）開采過程中，水合物從固相轉化為流體導致地層有效孔隙度、有效滲透率、地層應力發生急劇的變化，所以容易導致地層變形、地層液化、開采井堵塞等危險，繼而影響開采進程。
（4）目前全球試開采均是短期開采，長期穩定的水合物開采方法以及開采經濟性評價、環境評價、安全評價均尚待解決。
四、環境影響：
（1）全球氣候變化
由于水合物在海底是一個動態穩定的狀態，較為著名是“水合物槍”假說，認為如果過去的15000年內存儲在水合物中的甲烷被釋放的話，會造成劇烈的全球變暖（甲烷的溫室效應是二氧化碳的20倍）。所以，天然氣水合物被認為是全球氣候變化的潛在因素之一。但是目前科學界對這個假說是否合理仍然存在爭議。目前，挪威科學家正在針對全球氣候變化是否會令北極冰蓋及凍土區水合物分解，從而加劇溫室效應而開展研究。所以，水合物開采過程中，防止開采過程中甲烷氣從管道以及地層的泄漏是開采商業開采亟需研究的課題。
（2）地質災害
天然氣水合物開采過程中，沉積物中的水合物分解由固體轉變為流體（天然氣和水）會導致水合物對沉積物的膠結作用減弱，沉積層孔隙壓力和上覆壓力變化引起有效應力發生改變，導致沉積物骨架結構變化或脆性破壞，導致儲層變形、產砂、產出井堵塞，嚴重的還可能導致整個地層失穩、塌陷、甲烷泄露等地質和環境危害。目前，國內外對這方面的研究還很少，基本沿用經典土力學理論，對水合物對沉積物的膠結作用缺乏足夠的實驗數據支撐。因此，研究闡明水合物對沉積物的膠結作用機理，揭示沉積層結構變化與其力學性能響應規律，闡明開采過程水合物分解引起的沉積層結構變形及脆性破壞觸發機制，就成為天然氣水合物安全開采，防止誘發的海底滑坡等地質災害，防砂控砂必須解決的關鍵科學問題之一。
