熟知石油和天然氣的化學成分主要包括碳（C）和氫（H）兩種化學元素，是一種多種化合物的混合物，是賦存于地下巖石孔隙中的液態和氣態可燃礦產。按質量計算，碳元素約占83-87%，氫元素約占12-14%。這兩種元素合起來，大約占石油總量的97%-99%！在剩下的1%-3%之中，有硫、氧、氮，還有極微量的磷、釩、鉀、鎳、硅、鐵、鈣、鎂、鈉等元素。可就是這微量元素，形成了眾多的非烴化合物。碳是一種與眾不同的化學元素。別的化學元素與氫結合，只能形成一種或者兩種化合物。例如：HCl、H2S、H2O、H2O2等。而碳則不同。碳在世界上無處不在。面包和馬鈴薯內含有碳，肉、魚、糖都是由碳的化合物組成的，我們人的身體基本上也是由碳組成的。由碳組成的化合物達三百萬種之多，形成了一個復雜的學科，叫有機化學；而有其它元素組成的化合物，勉強只有五萬種左右，形成的學科稱為無機化學。 
　　烴是碳氫化合物的簡稱，分為飽和烴和不飽和烴。石油中的烴類多是飽和烴，而不飽和烴如乙烯、乙炔等，一般只在石油加工過程中才能得到。石油中的烴有三種類型： 
　　（一）烷烴。是碳原子間以單鍵相聯接的鏈狀碳氫化合物。由于組成烴的碳和氫的原子數目不同，結果就使石油中含有大大小小差別懸殊的烴分子。烷烴是根據分子里所含的碳原子和數目來命名的，碳原子數在10個以下的，從1到10依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷來表示，碳原子數在11個以上的，就用數字來表示。石油中的烷烴包括正構烷烴和異構烷烴。正構烷烴在石蠟基石油中含量高；異構烷烴在瀝青基石油中含量高。烷烴又稱烷族碳氫化合物。烷烴的分子式的通式為CnH2n+2，其中“n”的表示分子中碳原子的個數。“2n+2”表示氫原子的個數。在常溫常壓下，C1-C4的烷烴呈氣態，存在于天然氣中；C5-C15的烷烴是液態，是石油的主要成分；C16以上的烷烴為固態。 
　　（二）環烷烴。顧名思義它是環狀結構。最常見的是五個碳原子或六個碳原子組成的環，前者叫環戊烷，后者叫環己烷。環烷烴的分子式的通式為CnH2n。環烷烴又叫環烷族碳氫化合物。 
　　（三）芳香烴。又稱芳香族碳氫化合物。一般有一個或多個具有特殊結構的六員環（苯環）組成。最簡單的芳香烴是苯、甲苯、二甲苯。他們從石油煉制過程中鉑重整裝置生產中可以得到。芳香族碳氫化合物的分子式的通式為CnH2n-6。

　　我們從廣義的定義來說，天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈中各種自然過程形成的氣體。而人們長期以來通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發的狹義定義，是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物，主要存在于油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣中。天然氣油可分為伴生氣和非伴生氣兩種。伴隨原油共生，與原油同時被采出的油田氣叫伴生氣；非伴生氣包括純氣田天然氣和凝析氣田天然氣兩種，在地層中都以氣態存在。凝析氣田天然氣從地層流出井口后，隨著壓力和溫度的下降，分離為氣液兩相，氣相是凝析氣田天然氣，液相是凝析液，叫凝析油。 
　　天然氣的烴類氣體以甲烷為主，并含有乙烷、丙烷、丁烷等氣體。甲烷含量大于95%，僅含少量乙烷，不含或含少量乙烷以上烴類組分的氣體稱為干氣。非烴氣常為N2、CO2、CO、H2S、H2及微量惰性氣體。 
　　天然氣是一種多組分的氣態混合物，不同氣田的天然氣組成變化很大。 
　　天然氣的主要成分是甲烷，它是一種無色、無毒、無腐蝕性的可燃氣體。天然氣在空氣中的爆炸極限為4.5%~13.1%。天然氣的密度比空氣輕，當發生外泄時，只要外泄空間不密閉，泄漏出的天然氣會很快在空氣中散發掉。 
　　與煤炭、石油等能源相比，天然氣在燃燒過程中產生的能影響人類呼吸系統健康的物質極少，產生的二氧化碳僅為煤的40%左右，產生的二氧化硫也很少。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產生，具有使用安全、熱值高、潔凈等優勢。