石油、天然氣在元素組成、結構形式以及生成的原始材料和時序等方面,有其共性、親緣性,也有其特性、差異性。
在化學組成的特征上,天然氣分子量小(小于20),結構簡單,H/C原子比高(4~5),碳同位素的分餾作用顯著。石油的分子量大(75~275) ,結構也較復雜,H/C 原子比相對低(1.4~2.2),碳同位素的分餾作用比天然氣弱。
在物理性質方面,天然氣基本是只含有極少量液態烴和水的單一氣相;石油則可包容氣、液、固三相而以液相為表征的混合物。天然氣密度比石油小得多,既易壓縮,又易膨脹。在標準條件下,天然氣粘度僅n×10-2~10-3mPa·s,而石油粘度為n~n×10-3mPa·s,相差幾個數量級。天然氣的擴散能力和在水中的溶解度均大于石油。
在生成的條件方面,天然氣比石油寬。天然氣既有有機質形成,也有深成無機形成;沉積環境以湖沼型為主;生氣母質以腐殖型干酪根(Ⅲ型)為主,生成的溫度區間較寬,在淺部低溫下即開始生成生物氣;在中等深度(溫度多數在65~90℃)范圍內,發生的有機質熱降解作用而大量生成石油的“液態窗”階段,也可伴之生成;在深部高溫條件下有機質裂解則又主要是生成天然氣。天然氣對儲集層的要求也比石油要寬,一般巖石的孔隙度為10%~15%,滲透率在1×10-3~5×10-3μm2也可成藏。而由于天然氣的活潑性,則對蓋層的要求比石油嚴格得多。因此,天然氣分布的領域要比石油廣,產出的類型、貯集的形式也比石油多樣,既有與石油聚集形式相似的常規天然氣藏,如構造、地層、巖性氣藏等,又可形成煤層氣、水封氣、氣水化合物以及致密砂巖、頁巖氣等非常規的天然氣藏。煤層既是生氣源巖又是儲集體的煤層氣藏已成為很現實的類型。
“世界上已探明的天然氣儲量中,約有90%都不與石油伴生,而是以純氣藏或凝析氣藏的形式出現,形成含氣帶或含氣區。這說明天然氣地質與石油地質雖然有某些共同性,也有密切的聯系,但天然氣畢竟有它自身發生、發展、形成礦藏的地質規律”(包茨,1988)。
由于天然氣具有的一些特性,因而在理論研究、資源評價以及勘探技術方法和開采方式上與石油也不盡相同,需要發展一些具有針對性的工作方法和技術系列,以適應今后將不斷擴大的天然氣資源開發的需要。