全球天然气水合物中储存的天然气估计量远超已知常规天然气储量。然而，天然气水合物在满足世界能源需求方面的作用最终取决于是否有足够的天然气水合物资源以及开采它们的“成本”。然而，关于世界天然气水合物资源仍存在相当大的不确定性和分歧。
天然气水合物存在于永久冻土区和外大陆边缘海底的沉积物中，这些区域满足特定的压力和温度条件。北极天然气水合物研究的综合信息表明，在永久冻土区，天然气水合物可能存在于地下约130至2000米的深度。在海上大陆边缘，天然气水合物的存在主要根据异常地震反射层（即似海底反射层）推断，这些反射层已绘制在海底以下约100至1100米的深度。目前对全球海洋和永久冻土区天然气水合物中天然气量的估计大致一致，约为20,000万亿立方米。
天然气水合物作为一种能源商品，通常与其他非常规碳氢化合物资源归为一类。在大多数情况下，从不可生产的非常规资源到可生产的能源资源的演变依赖于大量的资本投资和技术开发。评估天然气水合物的能源资源潜力也需要持续的研究和开发计划的支持。
尽管对天然气水合物的最终资源潜力知之甚少，但可以肯定的是，天然气水合物是一个巨大的天然气储存库，在将这个巨大资源视为经济可采储量之前，需要克服重大的技术挑战。
北极陆地永久冻土区和世界海洋外大陆边缘海底发现的大型天然气水合物聚集区，提高了人们对天然气水合物作为潜在能源的兴趣。然而，在天然气水合物被视为经济可行的天然气供应选择之前，需要解决重大甚至可能无法克服的技术问题。
关于基本问题的分歧，例如已圈定的天然气水合物聚集区中储存的气体体积以及含天然气水合物储层中天然气水合物的浓度，表明我们对天然气水合物知之甚少。然而，最近包括日本、印度和美国在内的几个国家启动了雄心勃勃的国家项目，以进一步研究天然气水合物的资源潜力。这些项目可能有助于回答有关天然气水合物储层性质、生产系统设计以及最重要的天然气水合物生产成本和经济性的关键问题。
本文提出，天然气水合物作为天然气可行来源的演变，如同任何其他非常规能源资源（例如深层气、页岩气、致密气砂岩和煤层气）一样，将遵循从研究、发现到实施的可预测路径；然而，这条路径上可能存在无法克服的障碍。
如今，大多数天然气水合物研究界关注三个基本问题：天然气水合物在哪里出现、天然气水合物如何在自然界中出现以及为什么天然气水合物会在特定环境中出现。然而，在整合这些不同的研究课题或评估它们如何共同影响天然气水合物的最终资源潜力方面，所做的工作相对较少。只有在理解了天然气水合物在自然界中出现的“在哪里-如何-为什么”的基本方面之后，我们才能准确估计全球天然气水合物聚集区中捕获了多少气体。即使确认天然气水合物可能以相当大的体积存在，在将其视为可行的能源资源之前，还需要解决重大的技术、经济和政治问题。
在本文中，我试图回顾天然气水合物作为未来能源资源的现状。已经确定并评估了控制天然气水合物最终资源潜力的技术和非技术因素。对天然气水合物在哪里出现、如何在自然界中出现以及为什么在特定环境中出现的基本问题进行了单独回顾和讨论。此外，总结了已发表的天然气水合物体积评估，并评估了开采世界天然气水合物资源所需的生产技术。本文最后讨论了可能最终导致天然气水合物生产的经济和政治动机。然而，在评估天然气水合物的未来能源资源潜力之前，本文首先对天然气水合物的物理性质进行了技术概述，并回顾了四个相对特征明确的天然气水合物聚集区。
天然气水合物技术回顾
在适当的温度和压力条件下，天然气水合物通常形成两种基本晶体结构之一，称为结构I和结构II。结构I天然气水合物的每个晶胞由46个水分子组成，形成两个小的十二面体空腔和六个大的十四面体空腔。结构I天然气水合物只能容纳小气体分子，如甲烷和乙烷，其分子直径不超过5.2埃。结构I天然气水合物的化学组成可表示为8(Ar,CH4,H2S,CO2)·46H2O或(Ar,CH4,H2S,CO2)·5.7H2O（Makogon, 1981）。结构II天然气水合物的晶胞由136个水分子形成16个小的十二面体空腔和8个大的十六面体空腔。结构II天然气水合物可容纳分子尺寸在5.9至6.9埃之间的气体，如丙烷和异丁烷。结构II天然气水合物的化学组成可表示为8(C3H8,C4H10,CH2Cl2,CHCl3)·136H2O或(C3H8,C4H10,CH2Cl2,CHCl3)·17H2O（Makogon, 1981）。在标准温度和压力条件下，一体积的饱和甲烷水合物（结构I）可包含多达189体积的甲烷气体——由于这种巨大的储气能力，天然气水合物被认为是天然气的重要来源。
对天然气水合物结构的概述不能不提到新发现的水合物结构——结构H。该结构的存在由Ripmeester等人（1987）的实验室核磁共振研究确定，其特征是三种类型的笼子。结构H水合物已被证明是独特的，许多大分子能够进入这种新发现的天然气水合物的最大笼子。结构H客体分子包括许多天然存在的物质，如金刚烷、汽油范围的碳氢化合物和萘成分。关于天然气水合物结构和性质的完整描述，请参见Sloan（1998）的总结。
据推断，天然气水合物存在于全球约50个地点。然而，只有有限数量的天然气水合物聚集区得到了详细研究。在本文的以下部分，介绍并描述了四个最著名的海洋和陆上永久冻土相关的天然气聚集区。关于每个天然气水合物聚集区中气体体积的讨论包含在本文后面的能源资源评估部分。考虑的四个天然气水合物聚集区包括：（1）美国东南大陆边缘的布莱克海脊；（2）美国太平洋沿岸的卡斯卡迪亚大陆边缘；（3）阿拉斯加北坡；（4）加拿大北部的马更些河三角洲。