目前普遍公认，天然气水合物在全世界范围内广泛存在，地球上大约有27%的陆地是形成天然气水合物的潜在地区，而在大洋海底，约有90%的面积也属潜在区域，主要存在于极地和高原的永久冻土区以及水深超过300米的海底、陆坡中。通过天然气水合物形成的相平衡条件以及海底水温、地温梯度等数据分析认为，在永冻区天然气水合物分布的深度大约是地面下300～2000米的深度，而在大洋海底分布的深度是从海底开始到海底下500～600米的深度范围内。

尽管天然气水合物在自然界广泛分布，并可通过相平衡与温压条件推测天然气水合物成藏的潜在区，但是具体确定天然气水合物藏的位置要依靠多种高新探测技术。下面是海洋环境下主要的天然气水合物探测技术，其中一些技术也可应用于陆地冻土环境下天然气水合物藏的探测。

地球物理探测技术

在天然气水合物的勘探、开发过程中，地球物理起着重要的先导作用，无论是分布状态的掌握还是资源量的估算、天然气水合物储层的精细描述及勘探井位的设计等等，均需要发展相应的地球物理探测方法。

1970年，Markl等在布莱克海台的单道地震剖面上发现了一种与海底平行、与一些弱反射层斜交的异常强反射。深海钻探第11航次后，这一异常反射被解释为天然气水合物沉积的底界，定名为似海底反射BSRs（Bottom Simulating Reflections）。这一认识被后来的多次深海钻探与大洋钻探所证实。因此人们普遍认为，通过地震调查容易圈定海洋天然气水合物的大致分布范围，地震方法也就成为了海洋天然气水合物研究的重要工具。地震剖面上的似海底反射通常具有与海底大体平行、负极性、高振幅、与沉积层理斜交的特点，它指示出含水合物沉积层与含游离气沉积层或含水沉积层的相边界。

BSR平行海底和与沉积结构斜交的显著特征可用海水深度、海底温度以及地温梯度的变化来解释；BSR的强振幅与负极性特征可用含天然气水合物沉积地层的速度结构来解释。深海海底高孔隙沉积物地震纵波的传播速度一般在1500～1700米每秒，但是如果沉积物孔隙中充填了天然气水合物，含天然气水合物沉积地层的地震纵波传播速度就会显著增大，一般都超过1800米每秒，甚至可高达2500米每秒；并且地震纵波速度会随沉积物中天然气水合物的浓度的增大而增大。随着深度的增加地温梯增加，就会超出天然气水合物的稳定界限，在天然气水合物稳定带下伏地层中就不会再有天然气水合物，甚至沉积孔隙中会充填了游离的天然气，从而导致稳定带下伏层地震纵波速度显著降低。这样，稳定带和游离气层之间就形成了一个强波阻抗界面，在反射地震剖面上表现为强振幅与反极性特征，显然BSR与含天然气水合物稳定带基底大体对应。

地震方法在发现海洋天然气水合物的过程中起了关键作用。20世纪70年代，科学家在地震剖面上识别BSR，阐明其反射特征，了解其分布，主要集中在几何结构的描述。到了80年代，天然气水合物的地震工作似乎停顿了。直到90年代以来，天然气水合物的地震研究才成为热点，主要集中在水合物楔状模型与游离气带模型的讨论与物理性质的提取，均期望基于岩石物性求得水合物、游离气的分布。

此外，声探测也是一种天然气水合物地球物理探测技术，其探测频率在数百赫兹以上，具有很高的垂向分辨率，能够很好地分辨通向海底的微小断层或由于水合物分解引起的“气烟囱”，指示气体或流体运移的空间位置。海底沉积物中含天然气水合物会显著改变沉积物的物理特性，因此若在钻孔中开展地球物理测量可识别出含天然气水合物沉积地层。

含天然气水合物的沉积地层往往具有高电阻率、小声波时差（速度高）、自然电位差幅度低（水合物堵塞了孔隙，降低了扩散和渗滤作用的强度）、钻井井径扩大（气体水合物分解后引起含气水合物层段井壁坍塌）等现象。由于天然气水合物在常温常压下不稳定，测井是测量实地含天然气水合物地层物理性质的重要工具，其中电阻率与声波测井是最常使用的。根据岩石物性模型，利用电阻率、速度与水合物的相互关系，就可以通过电阻率测井数据与声波测井数据估算水合物饱和度随深度的分布。