В подземных водах нашей планеты растворено громадное количество газа, причем в глубоких горизонтах основная доля приходится на метан, а для нефтегазоносных отложений наиболее характерны углеводородные газы, их содержание обычно больше других (неуглеводородных) газов, несмотря на сравнительно низкую растворимость углеводородов. Однако их растворимость повышается с ростом температуры (более 100˚С), особенно при высоких давлениях. При этом растворимость метана может очень резко колебаться в зависимости от концентрации солей в подземных водах. Несмотря на снижение растворимости метана с ростом минерализации воды, при больших давлениях в водах могут создаваться весьма большие объемы растворенного метана (до нескольких литров на 1 литр воды).
А.А. Карцев приводит три основные закономерности в распределении водорастворенных газов:
1) содержание углеводородных газов (УВ) в водах увеличивается с ростом глубин залегания;
2) подземные воды часто недонасыщены УВ;
3) насыщенность подземных вод УВ газами в более молодых мезозойско - кайнозойских бассейнах по сравнению с более древними палеозойскими достигает больших значений, при этом в водах самих палеозойских отложениях иногда уже преобладает азот.
Максимальные концентрации метана в подземных водах (тысячи см3 на 1 литр воды) представляют собой особую форму газовых месторождений-гигантов. Основным источником образования УВ газов в природе служат диспергированные органические вещества осадочных пород, а для метана и угольные пласты.
Весьма благоприятной для газообразования является восстановительная обстановка, характерная для элизионных этапов и для изолированных и удаленных участков от зон инфильтрации на инфильтрационных этапах.
Накоплению УВ газов способствует наличие пород, обогащенных органическим веществом, а также повышенная температура, усиливающая процессы образования и выделения газов. При этом условия для накопления гомологов метана (так называемые «тяжелые» УВ) гораздо более узки, по сравнению с самим метаном. Например, в Западной Сибири максимальные концентрации гомологов метана отличаются на глубинах 1500-2500 м, независимо от возраста отложений (главная стадия нефтеобразования, по Н.Б. Вассоевичу). Таким образом «тяжелые» УВ накапливаются при более жестких термодинамических условиях, чем метан.
Что касается гидрогеологических условий формирования залежей газа, то этот вопрос изучен лучше, по сравнению с нефтью. Огромное количество газа при изменении термобарических условий в недрах Земли может выделяться из подземных вод. Здесь практически все исследователи (В.Н. Корценштейн, В.П. Савченко, А.А. Карцев, Н.И. Нестеров и другие) отдают предпочтение водно-растворенным формам его миграции и струйной миграции после выделения газа в свободную фазу. При этом возможность формирования залежей из водно-растворенного состояния зависит от количества и состава газа, минерализации подземных вод, гидростатического давления и температуры, а так же от скорости движения водных потоков (не превышающей некоторых критических значений).