地殼中以烴類為主的天然氣體。在石油地質學中，通常多指油氣田氣，即狹義的天然氣。這種天然氣在成分上以烴類為主，含有一定的非烴氣體。非烴氣體大多與烴氣伴生，但在某些氣藏中可以成為主要組分，形成以非烴氣體為主的氣藏。廣義的天然氣是指自然界存在的一切氣體，包括巖石圈中各種自然過程形成的氣體，如煤成氣、泥火山氣和生物生成氣等。自然界中氣體的生成作用十分廣泛，可以是有機質的降解和裂解作用、巖石變質作用、巖漿作用、放射性作用以及熱核反應等。在自然界裏，很少有成因單一的氣氣體單獨聚集，而往往是不同成因的氣體的混合。
產出類型 依天然氣存在的相態可分為：遊離態、溶解態、吸附態和固態氣水合物。依天然氣分佈的特點可分為聚集型和分散型。隻有遊離態的天然氣經過聚集形成天然氣藏，人們才能開發利用。但也有個別地區已對水溶型等非常規天然氣資源進行開發。聚集型天然氣可以是氣頂氣（在油藏頂部聚集成氣頂）、氣藏氣（由遊離天然氣聚集形成的氣藏）和凝析氣（在超過臨界溫度和壓力下，液態烴逆蒸發而形成的天然氣藏）。
化學組成 地殼上部的天然氣，其主要成分是烴類，其中以CH4（甲烷）為主，含少量的C2H6（乙烷）、C3H8（丙烷）、C4H10（丁烷）、C5H12（戊烷）和C6H14（己烷）等，一般碳數越大，含量越少，有時還含有非烴氣體，常見的有N2、CO2、H2S，還有CO、SO2、H2、Hg等，以及痕量到微量的惰性氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡等。
據Б．П．亞庫采尼（1976）對世界上不同地質時代、不同構造單元2000個氣藏，15000個分析數據統計，絕大多數氣藏的天然氣都是以烴為主，含量占80％以上，最高達98％，隻有少數氣田中烴類含量低於80％。
少數以非烴氣體為主的氣藏，例如：中國廣東省三水盆地沙頭圩背斜下第三系中發現高純度CO2氣藏，CO2含量達99.53％；中國河北省晉縣趙蘭莊地區，下第三系孔店組一段中的H2S氣藏，H2S含量高達92％，中國鄂西、江漢等地區有N2含量高的天然氣藏，N2高達80～90％，成為N2礦藏。非烴氣體混雜於烴類氣體中，成為有害成分。當富集到一定程度時，某些非烴類氣體就可以開發或綜合利用，成為有用的礦產資源。
天然氣中的稀有氣體如氦、氖、氬、氪、氙等，常與其他氣體共存於氣藏中，不能單獨形成氣藏。隻有濃度相當高，而且數量相當大時，才能作為特殊氣藏加以開采。如四川盆地威遠氣田的震旦系氣藏即含有工業性He，正在開采利用。
物理性質 天然氣在常溫、常壓下以氣態存在的烴類有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷（C4H10），1立方米天然氣的質量一般在0.75千克左右。一般天然氣液化後，體積縮小1000倍，故在天然氣和原油的產量、儲量換算時，常用1000立方米天然氣相當於1立方米原油。天然氣在標準狀態下，與同體積空氣質量之比，一般為0.65～0.75，個別高達1.5。天然氣的相對比重，隨重烴氣體含量增加而變大。此外，亦隨氮氣、硫化氫氣、二氧化碳氣含量的增加而變大。
天然氣在地下深處，常常處於高溫高壓下，當溫度超過臨界溫度時，不論壓力有多大，都不能使氣態物質凝結為液態。這種在高溫高壓下，液態烴反而變成氣態的現象，稱做逆蒸發。氣體開采時，溫度和壓力降低，氣態烴反而凝結為液態，稱做逆凝結。所謂臨界溫度，就是指氣相物質能夠維持液相的最高溫度。高於臨界溫度時，不論壓力多大，都不能使氣態物凝結為液態。在臨界溫度時，氣態物質液化所需的最低壓力稱臨界壓力。天然氣藏中的凝析氣藏就是由上述物理現象形成的。如中國黃驊坳陷板橋氣田和四川盆地黃瓜山氣田所產的白色及淺黃色輕質凝析油，在地下是在臨界狀態下呈氣相存在，開采到地面時逆凝結為淺色凝析油。20世紀70年代以來，在世界各國許多產油氣區發現的深達3000～4000米或更深的天然氣藏，多是凝析氣藏。
天然氣能不同程度地溶於水和石油中。溶解的數量決定於天然氣和溶劑的成分、氣體壓力。它們之間的關系符合亨利公式
Q=α·P
式中Q為溶解度；α為溶解系數或稱亨利系數；P為氣體壓力。
溶解系數，在很大程度上取決於溫度和含鹽度，隨溫度上升和含鹽度升高而降低。
壓力不大時，用亨利公式計算溶解度是十分準確的。當壓力增加到氣體液化點附近時，溶解氣的數量要比用亨利公式計算出的大得多。在地下深處（大於1000米），每升水中溶解的烴氣可達幾升，如果分佈面積廣，這種水溶氣就具有工業價值。在日本已對這種水溶氣進行工業開發。
天然氣（烴氣）在石油中的溶解度比在水中大，並且隨壓力增加而增大。在標準狀態下，甲烷在石油中的溶解系數為0.3，比水中大9倍。在較高壓力下，石油可溶解數百倍於本身體積的天然氣。
天然氣中烴類氣體，是具有高熱值的優質燃料，烴分子中含氫原子數越多，熱值越高。天然氣中主要烴類的熱值如表所示。
天然氣主要烴類的熱值
參考書目
潘鐘祥主編：《石油地質學》，地質出版社，北京，1986。
包茨主編：《天然氣地質學》，科學出版社，北京，1988。