天然气水合物作为目前最炙手可热的清洁能源之一,它对资源分配以及经济发展具有非常重要的作用。本论文建立了对天然气水合物中水体组分的分析方法和对其气体分子的分析方法,同时通过对天然气水合物的合成进行模拟实验研究,并将该方法应用到水合物样品的测试,对其合成及分解过程中的气体组分和水体组分变化进行研究,主要研究内容如下:(1)对溶液中主要离子(包括Cl-、Br-、I-、Na+、K+、Ca2+等)的测定条件进行分析,包括离子调节剂、pH适用范围、搅拌速度、响应时间等,通过各离子进行标准线性关系实验、灵敏度实验以及精密度和准确度实验进行评价。得各离子标准曲线相关系数(R2)基本在0.9964～1之间,各离子电位与其浓度的对数的线性关系均良好;检出限满足操作说明的要求,灵敏度较高;各离子的相对标准偏差在0.37%～1.268%之间,优化条件下测试结果良好。(2)对离子间相互干扰分析研究,卤族元素离子间相互干扰性较强,氧化性强的离子相对于氧化性较弱的离子,测定结果使得氧化性较弱的离子的线性范围发生变化,并且二者之间浓度的差级越大,使得测量结果越偏离标准线性曲线;而氧化性较弱的离子相对于氧化性较强的离子,电极膜表面会发生一定的化学反应,使得氧化性高的离子电极发生中毒现象。二者实验均可以通过回归实验得出在干扰离子下的回归方程,并且相关系数均挺好。(3)通过一次进样方式,利用氢火焰离子检测器和热导检测器并联的气相色谱分析方法可以同时测定天然气水合物中CH4、C2H6、C3H8、C4H10、C5H12等烃类气体和CO2、O2等多种常规气体组分的含量。对色谱柱及柱箱温度、柱流速、进样口温度、检测器温度以及尾吹气与参考气流量条件优化。对标准气保留时间实验、校正曲线实验、精密度和准确度实验进行评价,其相关系数(R2)基本在0.9972～1之间,说明各气体组分浓度与其相对应的峰面积具有良好的线性关系。相对标准偏差在0.5%～3%以内,能较好地完成天然气中各组分的测定要求。(4)模拟研究了水合物在冰砂环境下的合成及分解过程,同时对天然气水合物合成及分解过程中的多元气体组分及溶液中离子浓度的变化情况进行分析,得出结论:水合物在形成过程中会产生排盐效应,未参与水合物合成的残余溶液中的主要离子如Na+、K+、Ca2+、Cl-、SO42-离子浓度明显增大,水合物在合成过程中吸收了溶液中的纯水,使得周围的离子浓度变高。而主要的烃类气体组分在水合物合成过程发生了分异,并且未参与水合物合成的残余游离气及水合物分解气的各组分发生的分异程度不同,甲烷含量在游离气中明显增大,在分解气中明显减小;而乙烷、丙烷、丁烷组分含量在残余游离气中明显减小,在分解气中明显增大。该结论可以为“天然气水合物存在的地层周围孔隙水中的离子浓度出现异常”这一现象提供很好的证明,同时气体组分的分异作用为气体来源的判断提供了方法。