1.地震技術
地震勘探是目前天然氣水合物勘探最常用的方法。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14-10)。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已很容易識別。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。目前已確認的海底天然氣水合物大多是通過在反射地震剖面上識別BSR發現的。
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。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，天然氣水合物沈積主要表現為以下異常現象，如圖14-11所示: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14-10布萊克海嶺地區BSR地震剖面圖。
(根據Collett等人，2009年)
圖14-11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包括:孔隙水氯或鹽度降低、水的氧化還原電位低、硫酸鹽含量低、氧同位素變化。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.標記礦物技術
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指示礦物之壹。