壹、烴類物質的組成
烴類物質是指碳氫化合物以及伴生或***生有機物，其主要成分為碳、氫，次要成分為硫、氮、氧等。
烴類物質的礦產種類主要有天然氣、石油、煤、油頁巖等。
1.天然氣的組成
實際研究與應用中，天然氣是指沈積巖石中以烴類為主的氣藏中的天然氣和可為工業所利用的二氧化碳氣、硫化氫氣、氮氣等。
氣藏中的天然氣從成分上分為兩種:壹種是以烴類物質為主的天然氣，主要是甲烷氣，壹般情況下甲烷含量達80%以上;其次為重烴，約占10%;微量氣體有氮氣、二氧化碳氣、硫化氫氣等;另壹種是非烴氣為主的天然氣，主要有氮氣、二氧化碳氣、硫化氫氣等。
根據雅庫琴尼(1976)，烴類天然氣藏占世界氣藏總數的95%以上，而非烴類天然氣藏占世界氣藏總數的5%以內。圖1-2顯示出世界上2000個氣藏約15000個分析數據構制的三角變化圖，它有力地說明了天然氣藏的主要成分分布狀況。
2.石油的組成
石油是以液態形式存在於地下巖石孔隙中，具有不同結構的碳氫化合物，是可燃的有機礦產。
石油的元素組成主要為碳、氫，其次為硫、氮、氧等。對於平均元素組成，不同學者的估算不同。亨特的統計結果是碳占質量的84.5%，氫占13.0%，硫占1.5%，氮占0.5%，氧占0.5%。據潘鐘祥(1986):中國、美國、蘇聯的石油元素含量列於圖1-3中，與亨特的統計結果相似。
石油的化合物，可分為烴類與非烴類，前者包括正構烷烴、異構烷烴、環烷烴、芳烴和環烷芳烴等，後者主要有氮、硫、氧的化合物、有機金屬化合物等。
圖1-2 世界氣藏成分圖
正構烷烴的碳數為C1～C60。根據主峰碳數的位置及形態，正構烷烴曲線(圖1-4)分為3種基本類型:①主峰小於C15，且主峰區較窄;②主峰大於C25，主峰區較寬;③主峰區在C15～C25之間，主峰區寬。
異構烷烴的碳數以小於C10為主，環烷烴也以小於C10低分子量環烷烴為主。芳烴和環烷芳烴的基本類型有苯、萘、菲，分子量壹般較大。
圖1-3 石油的元素組成(據潘鐘祥，1986)
圖1-4不同類型石油的正構烷烴分布曲線(據MartinRLetal.，1986)
石油中的非烴類物質，壹是含氮、硫、氧化合物，主要有硫酸、硫醚、噻吩和二硫化物等，低分子量者存在於石油的輕、中餾分中，分子量大者存在於膠質、瀝青質中;二是有機金屬化合物，主要是汞、鉛等的化合物。
3.煤的組成
煤是由地質時期植物遺體在地下經復雜的生物、物理、化學作用而變質形成的固體可燃的有機礦產。
煤的組成元素，主要為碳與氫，其次為氧、氮、硫、磷和其他元素。碳與氫占有機可燃物質量的70%以上。揮發分根據煤的變質程度不同而異，壹般在5%～55%之間(圖1-5)。
煤中的碳和氫，多以凝膠化組分(包括木煤、木質鏡煤、結構鏡煤、無結構鏡煤、凝膠化基質)、絲炭化組分(包括絲炭、木質鏡煤絲炭、鏡煤絲炭、絲炭化基質)、穩定組分(包括木柱層、角質層、孢子和花粉、樹脂體)等組成，以固態形式存在，在顯微鏡下可以觀察到。煤中的無機物，主要有與有機質同時沈積的陸源礦物、化學或(和)生物成因的礦物(如黃鐵礦、粘土、菱鐵礦等的結核)，以及後生礦物(如裂隙中的黃鐵礦、方解石、高嶺土等)，它們也以固態形式存在。
圖1-5 煤的主要組成成分(據陸春元，1987)
含碳頁巖也是烴類有機質的重要存在形式，與煤相似，碳以固態存在。
總體上，煤是固態的烴類物質，分子量很大;石油是液態的烴類物質，分子量中等;
天然氣主要是氣態的烴類物質，分子量很小。下面討論這3類烴類物質的形成過程以及相互關系。
二、烴類物質的形成
天然氣、石墨、煤的形成過程以及相互關系見圖1-6。烴類物質***同的主要物質來源是地表存在的生物有機質。生物有機質主要是動物、植物的遺體。由於地表及近地表的生物作用，特別是細菌活動的活躍，動物、植物的遺體壹大部分經生物降解作用等過程形成生物成因的天然氣，很少的部分則經沈積掩埋，進入地下。
圖1-6 天然氣、石墨、煤形成過程示意圖
在地下壹定深度，生物作用減弱。再進入到更大的深度，壓力增大，地溫增高，熱壓作用增強，沈積有機質經熱催化、熱裂解，有機質開始成熟。①高豐度的腐殖型有機質向煤方向轉化，依次形成泥炭、褐煤、長陽煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤、無煙煤，同時形成大量的以甲烷為主的煤系天然氣。②腐泥型有機質和壹部分腐殖型有機質，進入到生油門限溫度後，形成石油與石油氣。如果有機質進入到更高溫高壓的地層埋深，所形成的煤、石油、天然氣則向石墨方向轉化。石油與煤的形成過程，均伴隨著有機烴氣體的形成。其成因早期以微生物作用為主，晚期則以熱動力作用為主。
三、烴類物質的賦存狀態
氣態的天然氣、液態的石油、固態的煤，它們在地下的賦存形式，特別是能為工業應用的賦存形式，存在很大的差異。這種差異，往往決定了勘探方法的不同。
1.天然氣的賦存狀態
天然氣賦存狀態見表1-1。目前具廣泛工業意義的有氣頂氣、氣藏氣、凝析氣、煤層氣。
表1-1 天然氣的賦存狀態表
氣頂氣與石油***存，位於油氣藏的頂部，乙烷以上的重烴含量較高，成因上屬石油氣。氣藏氣是單壹天然氣聚集的氣體，可以是石油氣、煤系天然氣，或其他成因類型的天然氣。凝析氣是壹種特殊的氣藏氣，是在較高的溫度、壓力下由液態烴蒸發而形成，壹旦溫度、壓力降低則逆凝結而形成輕質油。
煤層氣是吸附在煤層中的煤系天然氣。
2.石油的賦存狀態
石油主要呈液態存在於巖石孔隙中。根據是否發生運移分兩種形式:壹種是自生自儲型，生油的地層即是儲油的地層;另壹種是下生上儲或上生下儲型，指生油層不是儲油層，而是石油經運移儲集在有效孔隙度大的巖石或構造中。
3.煤的賦存狀態
煤是以天然的固體形式存在於煤系地層中。如不經特殊的構造運動的破壞，煤層是沒有明顯運移的。
四、烴類物質的運移
相對於母巖地層而言，煤以固相“原地”存在。石油呈液態可能“原地”存在，也可能經運移而“異地”存在。天然氣中煤層氣可能以“原地”存在為主，其他天然氣則主要以“異地”存在。因此，烴類中，石油與天然氣存在著運移的情況。
石油的運移分初次運移和二次運移，以及再次運移。
初次運移指石油從細粒的生油巖中向外排出的過程。初次運移的發生，可能是在壓實作用、熱力作用、粘土脫水作用等控制下，生油巖(主要是泥巖)受到較大的應力作用，發生強烈的變形，導致體積減小，這時必然驅動塑性物質(包括氣體、液體及硬度小的粘土礦物等)的流動。在初次運移中，石油可能呈油相、乳油液、膠體溶液、氣體溶液等相態運移，但多數學者認為初次運移以油相為主。初次運移是與石油生成有密切關系的過程，運移距離較短，壹般限於生油巖系中。
二次運移是初次運移的接續，是石油脫離成油母巖向儲集巖內部傳導的過程，主要的傳導層是顆粒較粗的砂巖層、張性或張扭性的非緊閉的斷層、不整合面等。二次運移的驅動力主要是浮力、水動力，運移多呈遊離相進行。運移的距離不等，最遠達到數十千米，甚至上百千米。多數情況下，二次運移的結果使石油聚集成油藏。
再次運移是在二次運移的基礎上發生的，與二次運移的性質相似。
壹些地區，石油可能只經初次運移，而另壹些地區由於構造活動的多期性導致石油發生二次運移，甚至再次運移。
按運移方向，石油的運移可分為水平運移和垂直運移，或分為順層運移或穿層運移等。運移方向取決於驅動力條件，不同地區可能不壹樣，但***同遵循的原則是沿阻力最小的方向運移。
與石油的運移情況比較，煤可以認為是不存在運移的，而天然氣的運移強度則更強烈，運移得更遠。