2、表观分子量 表观分子量（Mg）：天然气中各种化合物平均分子量，按下式计算： Mg=∑YiMi
上式中，Yi 、Mi分别是第i 种化合物的摩尔分数和分子量。
3、密度和相对密度 （1）密度（ρg）：
ρg=P Mg /ZRT 上式中，P-压力， Mg -表观分子量，Z-压缩因子（理想气体等于1），R-通用气体常数， T-绝对温度。 天然气的密度：在地表一般0.7—0.75kg/m3；在地下可达150—250kg/m3 ，凝析气可达 225—450kg/m3 。
图 1—12 世界气藏气化学组成图 （据Bоронов,Tихомиров等，1976）
（二）烃类组成
1、甲烷（轻烃气）：是烃类气体主要化合物。 2、重烃气（乙烷及其以重）：次要。其中以乙烷和丙烷为主。有时有少量的环烷烃 和芳香烃。在多数情况下，气体中烃类化合物含量与其分子量成反变关系。
根据烃类天然气中轻烃气和重烃气含量，常将将其分两类： （1）干气：C2+ <5% 。
三、天然气的物理性质 （一）天然气基本物理性质
1、分子大小 请见表1-11和表1-12。
组成 长度（10-10m）
表1-11石油、天然气的各种化合物分子长度
甲烷/ 硫化氢
4.2
二氧化 碳
4.7
乙烷 5.5
丙烷/ 异丁烷
6.5
正烷烃 4.2-40
杂环化 合物
15-30
沥青质 >50
表1-12天然气、水和液—固态烃类和非烃类化合物分子有效直径
位置上伴生气：气顶气、油溶气和油藏周围（上、中、下方）的气。 成因上伴生气：成油过程中形成的各种天然气。
2、非伴生气：
位置上非伴生气：与油藏分布没有关系。例如：某些气藏气。 成因上非伴生气：煤系有机质 或 未成熟 的有机质形成的天然气。
二、天然气的化学组成
（一）概述
气藏和油气藏中天然气， 无论是气藏类型，还是气体中 化合物组成，都是以烃类气体 为主。请见图1-12。
表1－13 常见的天然气组分在纯水的溶解系数（20℃，1×105Pa）
天然气组 分
甲烷
乙烷
丙烷
Байду номын сангаас
丁烷
异丁烷
二氧化 碳
硫化氢
氮气
溶解系数 0.033 0.047 0.037 0.036 0.025 0.87 2.58 0.016
分子
氦 氢 氩 水
有效直径 （10-10m）
2.0 2.3
2.9 3.2
分子
二氧化碳 氮
甲烷 苯
有效直径 （10-10m）
3.3 3.4
3.8 4.7
分子
正烷烃 环烷烃 杂环化合物 沥青质
有效直径 （10-10m）
4.8 5.4
10-30 50-100
由上面表可以看出，天然气化合物的分子的长度和有效直径要比石油化合物分子的长度和 有效直径一般要小，前者更有利于运移。
（1）在水中溶解度 天然气在水中溶解度（Q）用亨利公式表示： Q=C×P
上式中P为压力，C为溶解系数或亨利系数（即：亨利系数一个大气压下单位体积水溶解 天然气的体积）。换言之，天然气溶解度与压力成正比。
各种化合物的溶解系数是不同的，与温度和水中其他溶质浓度含量有关。常温下各种 常见的烃类化合物及非烃类气体的在纯水中溶解系数见表1-13。当水中含溶解有二氧化碳 时，烃类气体溶解度会增加。
(2) 湿气：C2+ > 5%。 典型干气和湿气中烃类化合物含量见表1-9 。
表1－9 典型湿、干气烃类组成表
天然气组成（体积%）
资料来源
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
＞C5H12
非烃
典型湿气 84.6
6.4
5.3
2.6
1.1
典型干气 96.0
2.0
0.6
0.3
1.1
Heron， （1964）
（三）非烃类组成
图 1—10 气水化合物中容纳的气体分 子及气/水比率关系图（Hunt,1979）
气水合物形成于特定的温压条件下（图1-11）：较低的温度和较高的压力。 因此，气水合物分布在冻土、极地和深海沉积物分布区。
图1—11 海水与甲烷形成气水化合物的相图（据Katz等，1959）
（Ⅱ）按与油藏位置或成因关系分 1、伴生气
（3）煤层气：分散在煤层中天然气（包括部分为游离型）。煤矿人员称之为瓦斯。 （4）固态气水合物：气体化合物分子与水分子结合形成的固态化合物。俗称可燃冰 （如：左下图）。
气水化合物分子中，气体分子是较小的分子（异丁烷和丙烷及其以小），水分子数与 气体化合物分子数是变化的，较小的气体分子与较少的 水分子结合（如：图1-10）。但 是，更大的分子（丁烷以上）则不能与水分子结合。
第三节 天 然 气
一、天然气的概念及产状 （一）天然气的概念
广义的天然气：自然界中的一切气体。如：宇宙气、大气、海洋气、岩 浆岩中气体等等。 狭义的天然气：地壳上部各种天然气体，主要是指可燃的烃类气体。 （二）天然气的产状 （Ⅰ）按相态分 1、聚集型天然气
以游离状态聚集在一起的天然气。进一步分三类： （1）气藏气：独立成为具有工业价值的聚集型天然气。即气藏。 （2）气顶气：存在于油藏顶部的聚集型天然气。 （3）凝析气：含有凝析油的气藏气（是一种特殊的气藏气），或溶解 有轻质油的气藏气。凝析气采出后，压力降低部分烃气因逆凝结成为油， 即凝析油。 2、分散型天然气 （1）油溶气： 溶于石油中的天然气。 （2）水溶气：溶于水中的天然气。
（2）相对密度（rg） 天然气的相对密度：常温常压下天然气的密度（ ρ g ）和空气的密度（ ρa ）之比。 rg= ρ g/ ρ a= Mg / Ma
上式中， Ma为空气的表观分子量。天然气的相对密度0.56—1.0之间。因此，它们通常比 空气要轻。
4、溶解度
天然气溶解度：单位体积的溶剂溶解天然气的体积。
气藏气中常见的非烃气有N2、CO2、H2S、H2、CO、Hg蒸气及惰性气体，有时还含有少 量有机硫、氧、氮化合物。非烃气的含量一般小于10%，但亦有少量非烃气的含量超过10%， 极少数是以非烃气为主的气藏，如N2气藏，CO2气藏、H2S气藏。
除上述外，还有痕量到微量的稀有气体，如氦、氖、氪、氩、氙、氡等惰性气体，它 们在沉积圈中含量较低，不能单独形成气藏，而常与其他气体共存于气藏中，少部分则溶 于石油及地层水中。在泉水中微量稀有气体，具有医疗价值。但要使稀有气体作为气藏来 开采，必须含有相当大的浓度，而且数量相当大时，才有经济价值。