壹、天然氣水合物評價和預測技術
目前，天然氣水合物的評價和預測技術包括地震技術、測井技術、地球化學技術和標誌礦物法。
1.地震技術
地震勘探是目前天然氣水合物勘探最常用和最重要的手段。氣體水合物沈積物的速度較高，但氣體水合物沈積物下的地層壹般為烴類氣體(遊離氣)聚集區，聲速較低，因此水合物底部邊界的強聲阻抗會產生強反射，在地震反射剖面上顯示出獨特的反射界面。此外，由於天然氣水合物穩定帶的邊界大致分布在同壹海底深度，水合物穩定帶底部的反射也大致平行於海底，因此該技術被命名為BSR(圖10-10)。隨著多道反射地震技術的廣泛應用和地震資料處理技術的提高，BSR在地震剖面上的高振幅、負極性、平行於海底、與海底沈積構造相交等特征很容易識別。已經證實，BSR以上的烴類氣體以固體天然氣水合物的形式存在，BSR以下的烴類氣體以遊離氣的形式存在。BSR是確認天然氣水合物存在的最早、最可靠、最直觀的地球物理標誌。迄今已證實的海底天然氣水合物大多是通過反射地震剖面上BSR的識別發現的。
圖10-10布萊克海嶺地區BSR地震剖面圖。
2.測井技術
測井技術的作用主要包括:①確定天然氣水合物和含天然氣水合物沈積物的深度分布；②孔隙度和甲烷飽和度的估算；③利用鉆孔信息校正地震和其他地球物理數據。同時，測井資料也是研究井點附近天然氣水合物主要地層沈積環境和演化的有效手段。
在常規測井曲線上，天然氣水合物沈積物主要表現出以下異常(圖10-11):①電阻率高；②聲波時差小；③自然電位振幅不大；④中子測井值高；⑤高伽瑪值；⑥孔徑大；⑦鉆進過程中有明顯的瓦斯湧出，瓦斯實測值高。
圖10-11天然氣水合物層測井響應特征
3.地球化學技術
地球化學技術是識別海底天然氣水合物賦存狀態的有效手段。溫度和壓力的波動很容易分解天然氣水合物，因此淺海底沈積物中往往存在天然氣的地球化學異常。這些異常可以指示天然氣水合物的可能位置，進而通過其烴組成比(如C1/C2)和碳同位素組成來判斷天然氣的來源。同時，海上甲烷田探測技術的應用可以圈定甲烷高濃度區，確定天然氣水合物的遠景分布。
在目前的技術條件下，地球化學方法勘查天然氣水合物的主要標誌有:孔隙水氯或鹽度降低、水的氧化還原電位、硫酸鹽含量低、氧同位素變化等。在分析地球化學數據時，要根據具體實際情況，區別對待，綜合考慮。
4.馬克礦產法
能夠指示天然氣水合物存在的標型礦物通常是具有特定成分和形態的碳酸鹽、硫酸鹽和硫化物。它們是在沈積、成巖和表生過程中，成礦流體與海水、孔隙水和沈積物相互作用形成的壹系列標型礦物。
當海底下的流體以溢流或滲流的形式進入海底附近時，會產生壹系列的物理、化學和生物效應。當含有飽和氣體的流體從深海向淺海海底移動時，迅速冷卻形成天然氣水合物，並伴隨著自生碳酸鹽巖和依賴於這種流體的化學能自養生物群。由於其溫度較低，這些流體被稱為“冷泉”流體，不同於地殼深部的高溫流體，是尋找天然氣水合物最有效的標誌礦物之壹。
二、天然氣水合物開發技術
從已經形成天然氣水合物的地層開發天然氣，實際上是壹個滿足天然氣水合物分解反應的過程。降低地層壓力或提高溫度可以削弱天然氣水合物中甲烷分子與水分子之間的範德華力，從而從固體天然氣水合物中釋放出大量甲烷氣體。目前，天然氣水合物的開發技術主要有三種:熱激發技術、降壓技術和化學抑制劑技術。
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在天然氣水合物穩定帶安裝管道，加熱含天然氣水合物的地層，提高當地儲層溫度，從而導致天然氣水合物分解。蒸汽、熱水、熱鹽水或其他熱流體主要從地面泵入水合物層，也可采用稠油開采中使用的火驅方法或鉆柱加熱器。電磁加熱法比上述常規方法更有效，在稠油開發中已顯示出其有效性，其中微波加熱法是最有效的方法。熱激發法的主要缺點是熱損失大，效率低，難點是產生的氣體不易收集。
2.降壓技術
通過降低氣體水合物層的壓力，分解氣體水合物。壹般天然氣“膠囊”是由鉆孔內的壓力下降或水合物層下遊離氣聚集層的平衡壓力(通過熱激發法或化學試劑)形成的，與天然氣接觸的水合物變得不穩定，分解為水和天然氣。降壓開發特別適用於天然氣水合物與常規天然氣藏相鄰的情況，適用於高滲透、深度大於700m m的天然氣水合物藏的開發，該技術的特點是經濟，不需要增加設備和昂貴的連續熱激發，可行性高；缺點是見效慢，不能用於原始儲層溫度接近或低於0℃的天然氣水合物聚集，以免分解水凍結堵塞氣層。
3.化學抑制劑技術
通過註入化學抑制劑(如鹽水、甲醇、乙醇、乙二醇、甘油等。)，可以改變水合物形成的相平衡條件，降低水合物的穩定溫度，改變天然氣水合物穩定帶的溫度和壓力條件，導致部分天然氣水合物分解。這種方法非常簡單，使用方便，但成本高，速度慢，不適合高壓生產海洋水合物。
從上述方法的使用情況來看，只用壹種方法開采水合物是不明智的。只有綜合不同方法的優勢，才能實現水合物的有效開采。降壓法和熱震法相結合是目前最受推崇的方案。熱震法用於分解氣體水合物，減壓法用於提取遊離氣體。從技術角度看，開發天然氣水合物資源是可行的，但在目前的技術條件下還沒有找到更經濟合理的開采方案，天然氣水合物的開發基本上還處於探討階段。
三、天然氣水合物資源的潛力
1.極地凍土帶的天然氣水合物
在適當的高壓和低溫條件下，天然氣和水結合成像冰壹樣的可燃物質。海洋和極地的廣大區域符合天然氣水合物形成的條件。大量野外研究表明，天然氣水合物廣泛分布於大陸邊緣周圍的凍土帶和海底沈積物中(圖10-12)。世界上有大量的天然氣資源儲存在水合物成藏中，目前預測的天然氣資源跨度也很大，超過三個數量級，從2.8×1015m3到8×1018m3(表10-3)。根據最新估算結果(蔣懷友等，2008)，全球天然氣水合物資源量約為(0.1 ~ 2.1)×1016 m3。雖然各種估計都是推測性的、不確定的，但即使按照最保守的估計，天然氣水合物資源的勘探潛力也是巨大的。目前公認的是3000×1012m3。壹般認為，全球98%的天然氣水合物資源分布在海底沈積物中，只有2%分布在陸地永久凍土中。
表10-3全球天然氣水合物資源評價
繼續的
註:天然氣資源量單位為m，標準壓力和溫度條件為1atm和20℃。
圖10-12永久凍土和大陸邊緣周圍海洋沈積物中天然氣水合物的實際調查和預測位置。
全球極地-凍土區(北極、南極、青藏高原)陸地面積1.1×107km2，天然氣水合物資源量為1.4×1013m3至3.4× 1065438。McIver，1981；Trofimuk等人，1977；麥當勞，1990；多勃雷寧等人，1981)。青藏高原多年凍土區面積廣闊，占高原總面積的61%，占世界多年凍土面積的7%，達到1.588×106 km2。陸相盆地和海相盆地都具有良好的油氣生成條件和天然氣水合物形成條件，有可能形成壹定規模的水合物成藏，其中羌塘盆地、可可西裏陸相盆地區和可可西裏盆地區。陳多福等，2005；朱友海等，2006；陸振權等，2010)。
2.大陸邊緣周圍的天然氣水合物
大陸邊緣外圍包括被動大陸邊緣和主動大陸邊緣，全球海洋天然氣水合物資源量從0.2×1015m3到7.6×1018m3不等(Meyer，1981；米爾科夫等人，2003年；Trofimuk等人，1977；Klauda等人，2005年；Kvenvolden，1988；麥當勞，1990；Kvenvolden等人，1988；Dobrynin等，1981)，主要分布在:①分離洋外，包括活動大陸邊緣或被動大陸邊緣；②在深水湖泊中；(3)海洋板塊的內部區域。如白令海、鄂霍次克海、千島群島海溝海、日本海、四國海槽、南海海槽、沖繩海槽、西南臺灣省海、東臺灣省海、南海周邊的東沙海槽、西沙海槽、南沙海槽和南沙海、蘇拉威西海、澳大利亞西北部海和新西蘭北島海；東太平洋的中美洲海槽，北加州-俄勒岡州近海，秘魯海槽；西大西洋，即黑高原、墨西哥灣、加勒比海和南美洲東海岸外的近海大陸邊緣海；非洲西海岸的近海水域、印度洋的阿曼灣、孟加拉灣、北極的巴倫支海和波弗特海、南極的羅斯海和威德爾海以及內陸的黑海和裏海。
3.中國海域的天然氣水合物
中國海域水合物資源豐富，形成水合物的主要條件是南海(南海的斜坡面積大於1.20×1.04 km2)和東海(東海的斜坡面積約為6×104km2)。
根據BSR的出現，將南海劃分為11水合物資源遠景區，並統計了各區域水合物的有效分布面積。最終得出BSR在整個南海的有效分布面積為125833.2km2，水合物穩定帶厚度在47 ~ 47 ~ 389m之間(楊木壯等，2008)。姚伯初等(2006)和楊木壯等(2008)預測南海水合物資源量分別為6.435×1013m3、6.9305× 1065438和7.632× 1065438。
對於東海，楊木壯等人根據海底溫度、地溫梯度、海水深度、鹽度等參數計算出水合物穩定帶分布面積為5250km2，穩定帶厚度為50 ~ 491.7m，最終預測東海水合物資源量約為3.53× 101m3。
通常考慮天然氣水合物的分布範圍、水合物穩定帶的厚度、沈積層的孔隙度、縫隙中水合物的濃度、水合物分解甲烷的膨脹系數來估算海底天然氣水合物中的甲烷資源量，其中水合物穩定帶的厚度在天然氣水合物資源評價中具有重要意義(徐等，1999)。天然氣水合物穩定帶是指在特定的溫壓條件下，天然氣和水合物能夠達到相平衡並結合形成天然氣水合物的區域。根據水深、海底溫度和地溫梯度這三個重要參數，可以計算確定特定區域的天然氣水合物穩定帶厚度。在此基礎上，根據天然氣水合物烴類氣體系統的綜合特征，進壹步確定了能夠形成高豐度天然氣水合物聚集的可能勘探目標區。最有利的實際勘探方向是水合物穩定帶中的極地砂巖油藏和海相砂巖油藏。當然，還需要分析天然氣的源巖質量、天然氣供應是否充足、運移通道是否發育等因素，最終確定勘探目標。
天然氣水合物是壹種能量密度高、雜質少、儲量大的清潔能源。勘探開發天然氣水合物，增加天然氣產量，可以逐步改變我國能源結構現狀，同時減少大量燃煤造成的環境汙染，具有廣闊的勘探前景。