天然气水合物（俗称可燃冰，以下简称水合物）是一种分布广泛的潜在替代能源，具有重要的战略价值（图 1a）.经过近30年的努力，国际上在海洋水合物基础物性、储层特征、试采工艺及环境效应研究等方面取得了巨大进展，但仍存在一些关键科学问题有待解决，如富集成藏机制和规律不明，导致勘探开发风险大.自2009年美国地质调查局的Collett博士提出“水合物油气系统”（Gas-hydrate petroleum system）概念以来（Collett，2009），稳定的温压条件、气源、有利储集空间和水、良好的运移通道（如断层、底辟、气烟囱）等水合物成藏基本条件已得到广泛认同（图 1b和1c）.同时，按照油气系统观点认为寻找砂质水合物富集层应是勘探开发的重点，并提出要关注成藏有关的地质控制因素和“可采”资源量等.其中地质控制因素中的构造和储层作用已较为明确，但是对油气系统中圈闭在水合物成藏中的角色和作用还存在较大争议，导致目前对水合物富集成藏规律及其机制的认识并不十分清楚.
常规油气系统中圈闭是一种能阻止油气继续运移并能在其中聚集的场所，通常由三部分组成：储集层、盖层和遮挡物（何生等，2010）.对于非常规的水合物油气系统，有观点认为水合物成藏不需要像常规油气系统那样的圈闭条件，其成藏主要取决于气源和温压条件.而有的观点则认为水合物的成藏主控因素较多，即使温度、压力、气/水等满足其形成条件，也不一定会有水合物成藏，反而在一些受构造、地层和岩性控制的圈闭内容易成藏与富集.因此，水合物油气系统中的成藏圈闭作用和角色一直是水合物勘探开发领域悬而未决的关键科学问题，其解决对揭示水合物成藏机制和富集规律、准确评价资源潜力、优选试采目标都具有重要作用.
1. 核心内容
水合物稳定所需温压条件决定了自然界中水合物主要赋存于海洋大陆边缘和高纬度冻土带的沉积地层中.根据水合物的赋存形态、储层、饱和度与形成的地质环境，常将海洋水合物的成藏分为6种类型（图 1c，You et al.，2019；王秀娟等，2021）：（1）泥质沉积物低饱和度孔隙充填型水合物；（2）泥质沉积物低饱和度裂隙充填型水合物；（3）冷泉喷口泥质沉积物中-高饱和度水合物；（4）粉砂沉积物稳定带附近相对富集的水合物；（5）粉砂沉积物中等饱和度水合物与游离气共存；（6）砂质储层高饱和度水合物.水合物的气源可能为生物成因气，也可能为热成因气或混合成因气.由于水合物优先在孔隙度较高的粗粒沉积物形成，而粗粒砂质储层常缺乏产生甲烷的有机质，因此形成水合物的气体往往是从相邻地层或者下部地层运移而来.大量数值模拟研究发现仅靠水合物稳定带内原位生成的微生物成因气通常不足以形成大规模的水合物层（Max et al.，2006；Tréhu et al.，2006），要形成具有一定规模且富集的水合物，需要大量烃类气体通过短距离或长距离运移至水合物稳定带内部（Max and Johnson，2014；Malinverno and Goldberg，2015），而活动断裂、多边形断层、底辟、泥火山、气烟囱和不整合面等地质构造为水合物的富集提供了气体运移通道（Milkov，2000；Sun et al.，2012；Li et al.，2013；Han et al.，2016）.
除构造外，与常规油气成藏相似，勘探发现高富集的水合物还受岩性和裂隙控制（Dallimore and Collett，2005；Hutchinson et al.，2008；Fujii et al.，2009；Yang et al.，2015）.具有较高沉积速率、较大沉积厚度和适中砂泥比的三角洲、浊积扇、等深流和斜坡扇等各种沉积是最适合海洋水合物发育的相带（Collett and Dillimore，1999；于兴河等，2004；沙志彬等，2009；Fujii et al.，2009；庞守吉等，2011）.沉积物中往往发育较多的裂缝和孔隙，以砂质为主的颗粒较粗的沉积物和裂隙发育的细粒沉积物渗透性都较好，为水合物稳定带中的流体运移提供了条件，因而有利于水合物的聚集（龚建明等，2007；王平康等，2011）.此外，有孔虫丰度高的区域，沉积物的孔隙度和渗透性得到显著提升，有利于气体的运移和存储，为水合物富集提供了条件（李承峰等，2016）.例如南海神狐海域高饱和度水合物浊流沉积体中就发育大量的有孔虫，而其上部还发育低渗的厚层细粒沉积物失稳体，类似盖层一样，共同控制着神狐海域水合物的产出与分布.
综上所述，对于水合物成藏，适合的温压条件是前提，丰富的气源、通畅的含气流体运移通道是关键（杨胜雄等，2017；梁金强等，2018），构造和岩性对水合物产状和分布的控制同样至关重要.对一个范围较小的海洋水合物系统来说，温度、压力、气源、演化时间等因素相对稳定，但实际地质条件则存在较大差异，地质因素引起的流体运移和储集有利沉积体则有可能是导致水合物富集成藏和不均匀分布的关键控制因素.因此，水合物形成和赋存虽不需要圈闭条件，但水合物富集成藏或许仍需一定圈闭条件.很多水合物藏中含水合物层、不含水合物的夹层以及水合物自身可能充当了常规圈闭定义中的储层、盖层和遮挡物，辅于岩性如泥质影响，再加上断裂、气烟囱、底辟等构造的控制，共同构成了水合物富集成藏“运聚体系”（吴能友和苏明，2020）.水合物富集成藏的运聚体系可能是一种复合圈闭的结果，比如构造圈闭、地层圈闭、岩性圈闭、流体动力圈闭等构成的复合圈闭体系，相当于同时具备常规油气系统中的圈、运、保这三个要素.目前对这种复合圈闭的科学认识还很缺乏，也不系统.
因此，要系统揭示水合物富集成藏规律及其机制就必须厘清并重新定义水合物油气系统中的圈闭条件及其对富集成藏的控制作用，而这需要厘清：（1）流体动力学运移与水合物储层空间非均质性的关系，尤其是水合物饱和度空间分布与流体运移控制因素间的关系；（2）上下非水合物层对水合物富集的控制作用；（3）水合物自身、断层以及岩性变化对水合物富集的控制作用，尤其是水合物形成后的自身遮挡作用.后续可重点开展以下几个方面研究工作：（1）水合物空间分布特征与规律；（2）水合物储层及上下层精细刻画；（3）时空大尺度流体动力学与水合物成藏模拟；（4）水合物富集与复合圈闭类型；（5）水合物富集成藏的主控因素.
2. 科学价值
（1）查明圈闭作用在水合物富集成藏中的地位和角色对系统揭示水合物富集成藏规律及其机制具有重要的科学意义，有助于完善“水合物油气系统”基础理论体系，推动非常规油气成藏理论的深入发展.（2）明确圈闭类型和作用在水合物富集成藏中的角色和地位及与其他控制因素的耦合关系，可为水合物优质储层或者甜点区域识别和评价提供科学依据.
3. 发展应用前景
水合物是潜力巨大的未来新能源，在全球碳循环中也扮演着重要角色.据估计，我国海域水合物资源量在数百亿吨油当量范围，因此开发海洋水合物是保障国家能源安全、推进深海战略、实现双碳目标的重大需求.水合物富集成藏规律是水合物资源评价、甜点识别与目标层位优选的基础，厘清圈闭在水合物成藏中的角色和作用有助于提高优质水合物层位识别和评价准确性，对优化开采方案、推动基于地质-工程一体化的水合物安全高效开发进而突破水合物产业化瓶颈具有重要作用，发展应用前景广阔.
