天然氣水合物研究是當代地球科學和能源工業發展的一大熱點。該研究涉及到新一代能源的探查開發、溫室效應、全球碳循環和氣候變化、古海洋、海洋地質災害、天然氣運輸、油氣管道堵塞、船艇能源更新和軍事防御等，并有可能對地質學、環境科學和能源工業的發展產生深刻的影響。
能源
天然氣水合物是全球第二大碳儲庫，僅次于碳酸鹽巖，其蘊藏的天然氣資源潛力巨大。據保守估算，世界上天然氣水合物所含天然氣的總資源量約為（1.8～2.1）×1016m3，其熱當量相當于全球已知煤、石油和天然氣總熱當量的2倍，也就是說，水合物中碳的總量（約為11×1018g）是地球已知化石燃料中碳總量的兩倍（圖11）。即使是針對某一個國家，其海域水合物資源量也是巨大的。例如，美國海域天然氣水合物資源量約有5663億立方米，其蘊藏的天然氣資源量約有92萬億立方米，可以滿足美國未來數百年的需要。
一、埋藏淺
與常規石油和天然氣比較，天然氣水合物礦藏埋藏較淺，有利于商業開發。在深海，水合物礦藏賦存于海底以下0～1500米的沉積層中，而且多數賦存于自表層向下厚數百米（500～800米）的沉積層中；在加拿大西北Mackenzie三角洲永凍土帶，水合物礦藏賦存于810.1～1102.3米處，含天然氣水合物地層厚111米。
二、規模大
天然氣水合物礦層一般厚數十厘米至數百米，分布面積數萬到數十萬平方公里，單個海域水合物中天然氣的資源量可達數萬至數百萬億立方米，規模之大，是其它常規天然氣氣藏無法比擬的。這里可以略舉幾個例子。美國東部大陸邊緣有一個30海里×100海里的布萊克海臺，其水合物蘊藏的天然氣資源量非常巨大，相當于約180億噸油當量，按美國目前年消耗量計算，能夠滿足美國未來105年的需要；美國南、北卡羅萊納州岸外還有兩個海域，面積相當于羅得島州，水合物蘊藏的天然氣估計有1300萬億立方英尺，相當于美國1989年天然氣消耗量的70倍還多。加拿大Vancouver島大陸坡的天然氣水合物資源量也十分豐富，其蘊藏的天然氣估計約10萬億立方米，按加拿大目前年消耗量計算，可滿足加拿大未來200年的需要；加拿大西海岸胡安-德夫卡洋中脊陸坡區也蘊藏著豐富的水合物資源，其儲量是美國布萊克海臺的10倍。日本靜岡縣御前崎近海水合物蘊藏的天然氣儲量達7.4萬億立方米，可滿足日本未來140年的需要。
三、能量密度高
天然氣水合物的能量密度極高。在標準狀態下，水合物分解后氣體體積與水體積之比為164:1，也就是說，一個單位體積的水合物分解至少可釋放160個單位體積的甲烷氣體。這樣的能量密度是常規天然氣的2～5倍，是煤的10倍。
四、潔凈
天然氣水合物分解釋放后的天然氣主要是甲烷，它比常規天然氣含有更少的雜質，燃燒后幾乎不產生環境污染物質，因而是未來理想的潔凈能源。
碳通量
水合物的分解是碳進入海洋的重要來源之一。
盡管目前我們還不清楚碳通量對海洋化學會產生怎樣的影響，但已經知道水合物中碳同位素分餾程度非常高，水合物引起的碳通量任何微小變化都能改變人們對海洋中碳同位素升降的看法。碳同位素是人們早期研究古海洋尤其是古氣候的有效工具，今后如再用這種工具，就應充分考慮到水合物可能引起的影響。
氣候
甲烷是一種溫室效應極強的溫室氣體。每分子甲烷蓄熱能力是每分子CO2的27倍，如以重量計則甲烷的氣候增溫效應是CO2的10倍。在正常情況下，大氣中甲烷只占溫室氣體的15%，其對全球溫室效應的影響排在CO2之后。但是，全球水合物中甲烷量是如此之大，占地球上甲烷總量的99%以上，大約是大氣中甲烷量的3000倍，一旦海水溫度或壓力發生變化，海底甲烷從水合物中釋放，可導致全球氣候迅速變暖。地史時期海平面劇烈變化、海底地殼活動都有可能引起海底水合物分解，從而導致甲烷氣泄露，并引起全球氣候變暖。在地史上，地球上水合物中天然氣泄露也不一定全是災難性的，也可能起著平衡氣候的作用。當全球變冷時，因海平面下降而引起海底壓力減小，進而導致海洋水合物分解，甲烷釋放到大氣中，溫室效應將阻礙全球變冷趨勢，使得氣候波動趨于平緩；
當海平面上升時，極地水合物因氣候變暖而失穩分解，甲烷釋放到大氣中，導致氣候變暖加劇，氣候變化失去平衡。但是，一旦人為導致水合物中甲烷氣大量泄露，將會引起全球氣候迅速變暖，從而災難性地威脅著人類生存環境。這是人類開發水合物之前必須高度重視的首要問題。
水合物中甲烷的釋放可能極大地影響人們對過去和未來氣候的認識。自然界如何控制水合物？水合物又如何影響環境？目前人們還知道甚少。
海洋軍事技術
通過試驗，人們已經了解到水合物以及水合物膠結沉積物表層的聲波速度是較高的，但對水合物膠結沉積物的特殊聲學特征還不是很清楚，需要進一步研究。海洋天然氣水合物可能對海軍使用的聲學模型產生影響，并可能造成判斷失誤。掌握水合物膠結沉積物的特殊聲學特征，對聲納儀器的正確運用具有重要意義，美國海軍非常重視這一點，并積極參與海洋天然氣水合物的聲學性質研究。
災害
天然氣水合物的生成和分解都有可能產生災害。主要有以下三種災害：
一、油氣管道堵塞
在高緯度永凍土帶及極地地區，水合物的生成可以堵塞諸如油井、油氣管道等油氣生產設施，從而構成災害。
二、海底滑坡
在海底，天然氣水合物是極其脆弱的，輕微的溫度增加或壓力釋放都有可能使它失穩而產生分解，從而影響海底沉積物的穩定性，甚至導致海底滑坡。相比而言，水合物穩定帶是剛性層，之下是飽和氣、水的沉積物塑性層。由于游離天然氣聚集于水合物穩定帶的底界面，此處形成的壓力可能超過孔隙壓，使之成為一個脆弱的剪切帶。一旦某種因素（如海平面下降、海底構造活動、海底熱流值增高、鉆井或采氣不當）引起海底壓力降低或溫度上升，水合物穩定帶底界面的水合物將有可能首先分解成天然氣和水。
其結果是：底界面處沉積物出現液化，氣壓不斷增大，最終使上部的沉積層失穩而產生滑坡。
如果巨厚的水合物沉積層滑坡進深海里，水合物可能因壓力釋放而溶解。
美國地質調查局科學家Bill.Dillon證實，美國南卡羅萊納州岸外就有一個年青的海底滑塌地質體。地震資料顯示，該滑坡體下部的沉積物中幾乎不含水合物。一個可能的機制是：冰期海平面下降導致海底壓力下降，水合物穩定帶底界面的水合物因壓力下降而分解，結果該處半膠結的沉積物帶變成充滿氣體的、無剪切強度的、易滑動的帶，最終導致滑坡。這次滑坡可能釋放大量的甲烷，導致大氣中甲烷含量增加4%（與現在相比）。
海底滑坡會對深海油氣鉆探、輸油管道、海底電纜等海底工程設施構成危害。
三、海水毒化
一旦海底天然氣水合物因突發因素而失穩分解，大量的甲烷氣體將進入海水，結果是海水被還原，造成缺氧環境，進而引起海洋生物大量死亡，甚至導致生物絕滅事件發生。地史上不排除這種可能性。
