（一）石油的化学组成和类型
石油是指以液态形式存在于地下的碳氢化合物的混合物。石油的组成和性质受到原始母质、形成条件和后期变化等因素的共同影响。因此，石油的成分变化较大。
组成石油的主要元素为碳、氢，主要以碳氢化合物的形式存在；其次为氧、氮、硫，主要形成非烃类化合物。其中，碳占82%～87%（Hunt，1961），氢占12%～15%，氧、氮、硫的含量仅为0.5%～5%。此外，石油中还含有40余种微量元素，其中V、Ni含量较高。石油与有机质的微量元素含量分布极为相似，但与泥岩中微量元素的分布相差较大（图4-11）。上述元素组成特点表明石油与有机质在成因上密切相关，而且有机质向石油的演化过程是一个脱氧、加氢、富碳的过程。
图4-11 有机质、石油和泥岩中25种微量元素深浓度的分布
石油的烃类组成可以用各族烃在石油中所占的百分含量来表示，主要包括以下三个部分：饱和烃，包括正构、异构烷烃和环烷烃，约占57.2%；芳香烃，包括芳香烃、环烷芳香烃和环状的含硫化合物，约占28.6%；胶质和沥青质，约占14.2%。沥青质和胶质是含氧、氮、硫原子的多环分子，分子量高，其含量多少决定了石油的密度、黏度的大小。
（二）天然气的化学组成及其类型
广义地讲，一切经自然过程生成的气体都叫做天然气。除宇宙气体外，它们在成因上与地壳中有机质分解和裂解作用、岩石变质作用、岩浆作用、地幔去气作用等有关。天然产出的气体大多以分散形式存在，只有少部分聚集起来形成了有经济价值的矿藏。狭义地讲，天然气是指在沉积有机质演化过程中生成的可燃气体。这类气体由烃类气和非烃类气组成。不同成因类型、不同地区的天然气的组成变化较大。
烃类气体中CH4所占的比例最高，此外还有数量不等的C2～C6烃类。根据CH4以上重烃（C2+）的含量，可将天然气分为干气和湿气。C2+低于5%的为干气，干气不与油伴生，可形成纯气藏。C2+大于5%的为湿气，常与油伴生。
非烃类气包括CO2、H2S、N2和少量稀有气体，其含量一般不高（小于10%）。在个别地区的天然气中，CO2、H2S、N2含量很高，可形成CO2、H2S、N2气田。
根据天然气的成因类型，可将天然气分成生物成因气、油型气和煤成气。生物成因气是指在成岩作用阶段，沉积物中的有机质经厌氧微生物的发酵作用而形成的气体。其中CH4的含量高达98%以上，重烃的含量小于1%，其他的是CO2和N2。油型气（包括湿气、凝析气和裂解气）是在沉积有机质热裂解成油过程中与石油同时形成的，或在过成熟阶段由有机质和液态烃热裂解形成。煤成气是指煤系地层或亚煤系地层中的有机质在整个煤化过程中形成的天然气。