簡介
天然氣水合物是由天然氣和水在高壓、低溫等條件下混合形成的一種固態籠形化合物，在自然界廣泛分布於深海沉積物或陸域的永久凍土中，其能量密度高，是常規天然氣的2-5倍，1個體積分解後可釋放約164個單位體積的甲烷氣體，具有極高的資源價值，被各國視為未來能夠替代石油、天然氣等傳統化石燃料的戰略性能源。
為了解、掌握和利用海底天然氣水合物資源，科學家們必須通過鑽探取樣獲得高保真的天然氣水合物樣品。但由於天然氣水合物只能存在於一定的溫度和壓力條件下，一旦溫度升高或壓力降低，水合物就會崩解，甲烷氣體則會逸出，使得岩心樣品遭到破壞，無法提供有效的科學信息。因此在鑽探過程中必須採用保溫保壓取樣技術（鑽具）才能獲得天然氣水合物樣品。
歷史沿革
1970年，國際深海鑽探計畫(DSDP)在美國東部大陸邊緣的布萊克海台實施深海鑽探，在對海底沉積物進行取心過程中，發現岩心中不斷冒出氣泡，甚至長達數小時。當時的海洋地質研究人員非常不解。後來才知道，他們取到的沉積物岩心中含有天然氣水合物，冒出的氣泡是天然氣水合物分解引起的。
1979年，國際深海鑽探計畫(DSDP)第66和67航次在墨西哥灣實施深海鑽探，從海底獲得91.24米的天然氣水合物岩心，首次驗證了海底天然氣水合物礦藏的存在。
1992年，大洋鑽探計畫(ODP)第146航次在美國Cascadia海台取得了天然氣水合物岩心。
1995年，大洋鑽探計畫(ODP)第164航次中進行了保壓取心器的嘗試並取得了部分成功。
1999～2001年，中國地質調查局科技人員首次在南海西沙海槽發現了顯示天然氣水合物存在的地震異常信息（似海底地震發射波“BSR”）。2002年國務院批准設立我國海域天然氣水合物資源調查專項。
2000年國土資源部率先啟動了“天然氣水合物保壓取心鑽具研究”，2001年我國又將“天然氣水合物保真取樣鑽具的研製”列為“863”計畫。2006年國家“863”把“天然氣水合物勘探與開發”列為“十一五”重大專項。
2007年5月，我國在南海北部的首次海域天然氣水合物鑽探取樣獲得成功，證實了中國南海北部蘊藏豐富的天然氣水合物資源，標誌著中國天然氣水合物調查研究水平已步入世界先進行列。中國在南海北部成功鑽獲天然氣水合物實物樣品“可燃冰”，從而成為繼美國、日本、印度之後第4個通過國家級研發計畫採到水合物實物樣品的國家。
2013年6月~9月，我國海洋地質科技人員在廣東沿海珠江口盆地東部海域首次鑽獲高純度天然氣水合物樣品，並通過鑽探獲得可觀的控制儲量。
2015年7月底，由中國地質調查局北京探礦工程研究所、中海油深圳分公司、中海油服物探事業部工程勘察中心以及海洋石油708船共同組建的試驗小組，在中國南海陵水區塊成功完成TKP-1鑽具深水保壓性能的海試，充分證明了保壓取樣器的可靠性及穩定性，標誌著我國已經具備了自主進行海域天然氣水合物鑽探取樣作業能力。
2015年9月，由中國地質調查局北京探礦工程研究所研製的TKP-1型保溫保壓取樣鑽具首次進行工程技術服務，正式服務於我國海域天然氣水合物鑽探取樣，並取得大量天然氣水合物儲層樣品。
海域天然氣水合物保溫保壓取樣技術
保溫保壓取樣技術是使取出的岩心始終保持在地層中的原始壓力狀態和原始溫度狀態並回收至海面的一種特殊取心技術，從而有利於全面的對天然氣水合物進行定性或定量分析。該技術是開展海域天然氣水合物鑽探取樣必不可少的一項關鍵技術，對涉及儲量計算的工程而言極為重要，對天然氣水合物資源勘查是十分必要的。
國際上對於保溫保壓取樣技術的套用主要是通過保溫保壓取樣工具實現的。國際上保溫保壓取樣工具的發展始於20世界80年代，得益於深海鑽探計畫（DSDP）和大洋鑽探計畫（ODP）等計畫的實施，美國、日本、歐盟等國家對天然氣水合物保溫保壓取樣工具的研究起步較早，通過在實踐套用中不斷完善，已發展處多種類型的天然氣水合物保溫保壓取樣工具，並成功套用於世界各地的海域天然氣水合物鑽探取樣工作中。國外研製的保溫保壓取樣工具類型主要有：日本研製的PTCS和Hybrid PCS，國際深海鑽探計畫(DSDP)採用的保壓取樣筒PCB、ODP採用的保壓取心器PCS以及歐盟研製的保壓取心器FPC和HRC。
國內保溫保壓取心器類型主要有：中石化集團勝利石油工程有限公司鑽井工藝研究院設計的取樣工具、吉林大學建設工程學院研發的孔底冷凍取樣器、中海油研發的深水海底水合物取樣器以及中國地質調查局北京探礦工程研究所研製的TKP-1型保溫保壓取樣器。其中，TKP-1型保溫保壓取樣器已通過實際工程驗證，在保壓性能、樣品直徑等方面均已達到國際先進水平，並通過工程技術服務實現創收，成功打破國外壟斷。
