Trong điều kiện nhất định - nhiệt độ thấp, áp suất cao khí và nước dễ tạo thành hydrat khí. Hydrat khí là hỗn hợp rắn, trong đó khí chiếm khoảng trống của tinh thể được tạo thành bởi các phân tử nước nhờ mối liên kết hydro - hydro. Các tinh thể này không tồn tại nếu không có phân tử khí.
Cấu trúc phân tử loại I bao gồm 8 dãy trong đó có 2 dãy nhỏ và 6 dãy lớn. Cấu trúc II bao gồm 16 dãy nhỏ và 8 dãy lớn. Như vậy nếu phân tử khí nhỏ hơn 0,6 nm (Ar, CH4, C2H6, H2S, CO2) sẽ tạo thành hydrat cấu trúc I, nếu phân tử khí lớn hơn 0,6 nm (C3H8, iC4H10) thì tạo thành hydrat cấu trúc II. Nếu phân tử lớn hơn 0,69nm thì các hydrat không hình thành (nC4H10 và hydrocacbon cao hơn). HC.nH2O. Dễ dàng thành tạo các hydrat là các khí H2S, C3H8, còn khó hơn là N2, Ar. He không chuyển sang hydrat khí.
Độ khóang của nước ảnh hưởng tới quá trình thành tạo của hydrat khí. độ khóang càng cao, nhiệt độ càng thấp áp lực cao cần cho sự thành tạo các hydrat. Giới hạn thành tạo các hydrat khí là yếu tố khí đạt 3m3/m3 (HC. nH2O).
Ở thềm lục địa quá trình thành tạo các hydrat khí xảy ra do hoạt động của các quá trình sinh hóa hay nhiệt xúc tác tạo khí, trong điều kiện lượng Corg > 0,5% ; còn nếu lượng Corg≤0,22% thì các hydrat khí không được tạo thành.
Điều kiện thuận lợi để tạo thành các hydrat khí là ở vùng rìa đại dương và sườn lục địa. Nơi đây khi lắng nén sẽ giải phóng lượng lớn khí và chuyển lượng khí này vào đới tạo các hydrat khí.
4.3.4 Khí ở các tích lũy dầu và khí