คำว่า "ปิโตรเลียม" คืออะไร
ปิโตรเลียมมีต้นกำเนิดมาจากอะไร
ลักษณะและสมบัติของปิโตรเลียมเป็นอย่างไร
คำว่า "ปิโตรเลียม" คืออะไร


[ ขยายดูภาพใหญ่ ]

คำว่า "ปิโตรเลียม" มีรากศัพท์มาจากภาษาละตินว่า "เพทรา" (Petra) แปลว่า หิน และคำว่า "โอลิอุม" (Oleum) แปลว่า น้ำมัน รวมความแล้ว ปิโตรเลียมจึงหมายถึง น้ำมันที่ได้มาจากหิน โดยไหลซึมออกมาเองในรูปของของเหลวหรือแก๊สเมื่อแรกพบ ในอดีตกาล ชาวจีนได้ค้นพบปิโตรเลียมจากการเจาะบ่อเกลือ และรู้จักใช้ประโยชน์จากปิโตรเลียมเพื่อเป็นเชื้อเพลิง ในการต้มน้ำเกลือให้ระเหยจนได้เกลือสินเธาว์ ชาวอียิปต์โบราณใช้ปิโตรเลียมดองศพก่อนนำไปฝังในสุสาน เพื่อช่วยป้องกันมิให้ศพเน่าเปื่อย ในอาณาจักรเมโสโปเตเมีย มีการนำเอาน้ำมันดิบมาเป็นวัสดุเชื่อมประสานก้อนอิฐเข้าด้วยกันในการก่อสร้างและใช้ปูลาดถนน ในสมัยกรีกและโรมัน ได้มีการใช้ปิโตรเลียมเป็นเชื้อเพลิงสำหรับตะเกียง และเป็นยาขี้ผึ้งสำหรับรักษาโรค ในพื้นที่ส่วนอื่นๆ ของโลก อาทิเช่น บริเวณรอบๆ ทะเลสาบแคสเปียน โรมาเนีย พม่า และอินเดีย ได้มีการนำปิโตรเลียมมาใช้ประโยชน์ คือ เป็นเชื้อเพลิง สำหรับจุดให้แสงสว่าง และใช้ในการประกอบอาหาร ใช้เป็นวัสดุหล่อลื่น และใช้เป็นยารักษาโรค

บุคคลแรกที่ถือได้ว่าขุดพบน้ำมันคือ ซามูเอล เอ็ม เกียร์ (Samuel M. Kier) โดยในปี พ.ศ. ๒๓๙๑ เขาได้ขุดพบน้ำมันโดยบังเอิญจากบ่อที่เขาขุดขึ้นบนฝั่งแม่น้ำอัลเลเกนี (Allegheny) ในมลรัฐเพ็นน์ซิลวาเนีย (Pennsylvania) โดยเขาได้ตั้งชื่อน้ำมันดังกล่าวว่า "น้ำมันซีนีกา" (Seneca oil) ซึ่งเป็นชื่อพื้นเมืองอเมริกัน ต่อมาเมื่อเกิดภาวะขาดแคลนน้ำมันปลาวาฬ ซึ่งขณะนั้นนิยมใช้เป็นเชื้อเพลิงให้แสงสว่างกันอย่างแพร่ หลาย และใช้เป็นน้ำมันหล่อลื่นสำหรับเครื่องยนต์ต่างๆ จึงเป็นแรงผลักดันให้มีการแสวงหาปิโตรเลียมมาใช้ทดแทน และนำไปสู่การจัดตั้งบริษัทเจาะหาน้ำมันชื่อ บริษัทซีนีกาออยส์ จำกัด (Seneca Oil Company) ขึ้นมา และเอ็ดวิน แอล เดรก (Edwin L. Drake) ก็ถูกส่งไปเจาะสำรวจหาน้ำมันที่เมืองทิทัสวิลล์ (Titusville) ในมลรัฐเพ็นน์ซิลวาเนีย (Pennsylvania) ซึ่งอยู่ห่างจากเมืองพิตส์เบิร์ก (Pittsburgh) ไปทางทิศเหนือประมาณ ๘๐ กิโลเมตร หลังจากนั้นประมาณ ๒ เดือน เขาก็ขุดพบน้ำมันที่ระดับความลึก ๖๙.๕ ฟุต โดยมีน้ำมันไหลออกมาด้วยอัตรา ๑๐ บาเรลต่อวัน ในวันที่ ๒๗ สิงหาคม พ.ศ. ๒๔๐๒ และถือได้ว่า "ยุคตื่นน้ำมัน" ได้เริ่มต้นขึ้นในเชิงพาณิชย์ในโลก

สำหรับประเทศไทยนั้นมีหลักฐานปรากฏเป็นเวลานานกว่า ๑๐๐ ปีมาแล้วว่า เจ้าหลวงเชียงใหม่ได้รับรายงานการไหลซึมออกมาของปิโตรเลียมที่ฝาง และชาวบ้านในบริเวณใกล้เคียงก็ได้ใช้น้ำมันดิบดังกล่าวนี้เป็นยาทาแก้โรคผิวหนัง ต่อมาเจ้าหลวงเชียงใหม่ก็ได้สั่งให้มีการขุดบ่อตื้นขึ้น เพื่อกักเก็บน้ำมันดิบที่ไหลซึมออกมาในพื้นที่ดังกล่าว และบ่อน้ำมันแห่งนี้จึงเป็นที่เรียกขานกันในเวลาต่อมาว่า "บ่อหลวง" ต่อมาภายหลัง คือในปี พ.ศ. ๒๔๖๔ พระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมพระกำแพงเพ็ชรอัครโยธิน เมื่อครั้งทรงดำรงตำแหน่งผู้บัญชาการรถไฟ ได้ทรงริเริ่มนำเอาเครื่องเจาะมาทำการเจาะสำรวจหาน้ำมันดิบ ในบริเวณที่มีผู้พบน้ำมันดิบไหลขึ้นมาบนผิวดินที่บ่อหลวง ในพื้นที่อำเภอฝาง จังหวัดเชียงใหม่ นอกจากนี้ ยังทรงว่าจ้างนักธรณีวิทยาชาวอเมริกันเข้ามาสำรวจธรณีวิทยา เพื่อค้นหาน้ำมันดิบ และถ่านหินในประเทศไทยอีกด้วย

ปิโตรเลียม คือ สารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เป็นของผสมของโฮโดรคาร์บอนชนิดต่างๆ ที่ยุ่งยากและซับซ้อน ทั้งที่อยู่ในสภาพของแข็ง ของเหลว และแก๊ส หรือทั้งสามสภาพปะปนกัน แต่เมื่อต้องการจะแยกประเภทออกเป็นปิโตรเลียมชนิดต่างๆ จะใช้คำว่า น้ำมันดิบ (Crude oil) แก๊สธรรมชาติ (Natural gas) และแก๊สธรรมชาติเหลว (Condensate) โดยปกติน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติมักจะเกิดร่วมกันในแหล่งปิโตรเลียม แต่บางแหล่งอาจมีเฉพาะน้ำมันดิบ บางแหล่งอาจมีเฉพาะแก๊สธรรมชาติก็ได้ ส่วนแก๊สธรรมชาติเหลวนั้นหมายถึง แก๊สธรรมชาติในแหล่งที่อยู่ลึกลงไปใต้ดินภายใต้สภาพอุณหภูมิและความกดดันที่สูง เมื่อถูกนำขึ้นมาถึงระดับผิวดินในขั้นตอนของการผลิต อุณหภูมิและความกดดันจะลดลง ทำให้แก๊สธรรมชาติกลายสภาพไปเป็นของเหลว เรียกว่า แก๊สธรรมชาติเหลว
ปิโตรเลียมมีต้นกำเนิดมาจากอะไร


[ ขยายดูภาพใหญ่ ]

ปิโตรเลียมมีต้นกำเนิดมาจากสารประกอบอินทรีย์ทั้งของพืชและของสัตว์ ที่สะสมตัวปะปนกับตะกอนชนิดต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งตะกอนที่มีอนุภาคขนาดเล็ก หรือตะกอนจำพวกคาร์บอเนต ซึ่งตกตะกอนสะสมตัวอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีพลังงานต่ำ และขาดแคลนออกซิเจน ตามบริเวณแอ่งบนพื้นผิวโลกทั้งบนบกและในทะเล ภายหลังจากที่ตะกอนสะสมตัวและทับถมฝังจมลงในแอ่งตะกอนเป็นเวลานานหลายล้านปี ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของความร้อนจากภายในโลก และความกดดันที่เพิ่มขึ้นจากตะกอนที่ทับถมตัวอยู่เบื้องบน ตะกอนก็จะเปลี่ยนแปลงไปเป็นหินตะกอน ส่วนสารประกอบอินทรีย์ประเภทที่ระเหยหรือละลายน้ำได้ง่าย ก็จะถูกขับออกไปจากหินตะกอนในช่วงเวลาระยะแรกๆ ของการเปลี่ยนแปลง คงเหลือไว้แต่สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของแข็งที่เรียกว่า "คีโรเจน" (Kerogen) คีโรเจนบางชนิดถือได้ว่าเป็นสารต้นกำเนิดที่สำคัญของปิโตรเลียม

ปัจจัยสำคัญที่สุดที่ทำให้สารต้นกำเนิดปิโตรเลียมหรือคีโรเจนแปรสภาพไปเป็นปิโตรเลียม คือ อุณหภูมิ ซึ่งอุณหภูมิขั้นต่ำสุดที่มีความจำเป็นในการเกิดปิโตรเลียมในสภาพของแอ่งตะกอนโดยทั่วๆ ไปก็คือ ระดับ ๑๒๐ องศาฟาเรนไฮต์ สภาพอุณหภูมิดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อตะกอนซึ่งมีสารอินทรีย์ปะปนอยู่ในปริมาณที่มากเพียงพอในหินตะกอน ได้ทับถมตัวจมลงใต้ผิวโลกลึกลงไป ยิ่งเป็นบริเวณแอ่งตะกอนที่มีตะกอนสะสมตัวทับถมกันหนา และจมตัวลึกลงไปมากเท่าไร อุณหภูมิใต้ผิวโลกบริเวณนั้นก็จะยิ่งเพิ่มสูงมากขึ้นตามไปด้วย อย่างไรก็ดี ที่ระดับความลึกไม่มากนักนั้น อุณหภูมิของบริเวณดังกล่าวจะไม่สูงพอที่จะทำให้เกิดน้ำมันดิบ สารอินทรีย์จากพืชและสัตว์บางส่วนจะสลายตัวไป โดยการทำงานของแบคทีเรีย ทำให้เกิดแก๊สชีวภาพในปริมาณที่มากพอสมควร ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแก๊สมีเทน (Methane) เกือบทั้งสิ้น แก๊สเหล่านี้ บางทีเรียกชื่อว่า แก๊สไบโอเจนิก (Biogenic gas) หรือแก๊สสวอมป์ (Swamp gas) หรือแก๊สมาร์ซ (Marsh gas) และสามารถเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วมากที่ระดับตื้นๆ การสลายตัวของสารอินทรีย์โดยแบคทีเรียแล้วเกิดเป็นแก๊สชีวภาพจะลดปริมาณน้อยลงเรื่อยๆ เมื่อตะกอนทับถมตัวจมลึกลงไปจากระดับผิวดินตามลำดับ

ในแอ่งตะกอนโดยทั่วๆไปนั้น น้ำมันดิบจะเกิดขึ้นในระดับอุณหภูมิระหว่าง ๑๒๐ ถึง ๓๕๐ องศาฟาเรนไฮต์ แต่ที่ระดับอุณหภูมิ ๑๙๐ องศาฟาเรนไฮต์ จะเป็นระดับอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด นอกจากนี้ ปัจจัยเรื่องเวลาหรืออายุของตะกอนก็มีความสำคัญมากเช่นกัน ยิ่งตะกอนมีอายุมากเท่าไร ระดับอุณหภูมิที่จำเป็นในการแปรสภาพสารอินทรีย์ที่สะสมตัวในตะกอนนั้นๆ ไปเป็นปิโตรเลียมจะมีค่าต่ำลงเท่านั้น ตะกอนที่มีอายุน้อยต้องการอุณหภูมิที่ค่อนข้างสูงเพื่อแปรสภาพสารอินทรีย์ที่สะสมตัวปนกับตะกอนไปเป็นปิโตรเลียม สำหรับ "น้ำมันหนัก" (Heavy oil) ซึ่งหมายถึง น้ำมันดิบที่มีลักษณะหนืด หรือมีค่าความถ่วง เอ พี ไอ ต่ำ จะเกิดจากการแปรสภาพสารอินทรีย์ที่ระดับอุณหภูมิต่ำกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับ "น้ำมันเบา" (Light oil) หรือน้ำมันดิบที่ค่อนข้างเหลว และมีค่าความถ่วง เอ พี ไอ สูง ซึ่งเกิดจากการแปรสภาพของสารอินทรีย์ที่อุณหภูมิค่อนข้างสูงกว่า

โดยทั่วๆ ไปแล้ว จะต้องใช้เวลาหลายล้านปีเพื่อแปรสภาพสารอินทรีย์ไปเป็นปิโตรเลียม หินต้นกำเนิดปิโตรเลียม (Source rock) ที่มีอายุน้อยที่สุดซึ่งสามารถให้กำเนิดปิโตรเลียมได้ จะมีอายุในสมัยไพลโอซีน (Pliocene period) หรือประมาณ ๑.๘ ถึง ๕ ล้านปี โดยหลักการเบื้องต้นนั้น ถ้าสภาพอุณหภูมิของหินต้นกำเนิดมีค่าสูงกว่า ๓๕๐ องศาฟาเรนไฮต์ น้ำมันดิบก็จะแปรสภาพไปเป็น กราไฟต์ (Graphite) และแก๊สธรรมชาติ สารอินทรีย์และถ่านหินก็จะแปรสภาพไปเป็นแก๊สธรรมชาติด้วย ในระดับอุณหภูมิที่สูงดังกล่าวนี้ จะมีแก๊สธรรมชาติเกิดขึ้น ในอัตราที่รวดเร็วมาก มีชื่อเรียกว่า แก๊สเทอร์มอล (Thermal gas) ซึ่งในกระบวนการเกิดแก๊สเทอร์มอลนี้ จะเกิดแก๊สธรรมชาติที่เรียกว่า แก๊สเปียก (Wet gas) ขึ้นมาก่อน และเมื่อระดับอุณหภูมิสูงขึ้นอีก ก็จะเกิดแก๊สธรรมชาติชนิดแก๊สแห้ง (Dry gas) ตามขึ้นมา

ที่ระดับความลึกซึ่งมีอุณหภูมิระหว่าง ๑๒๐ ถึง ๓๕๐ องศาฟาเรนไฮต์ จะเกิดน้ำมันดิบซึ่งมีชื่อเรียกว่า ออยล์วินโดว์ (Oil window) เหนือช่วงระดับความลึกนี้ จะเป็นบริเวณที่เกิดแก๊สธรรมชาติที่เรียกว่า แก๊สไบโอเจนิก (Biogenic gas) นอกจากนี้ ใต้ระดับความลึกที่เกิดออยล์วินโดว์ก็จะเกิดแก๊สเทอร์มอลขึ้นด้วย

ช่วงระดับความลึกที่เกิดน้ำมัน หรือออยล์วินโดว์นั้น จะแตกต่างกันออกไปในแต่ละบริเวณ ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับอัตราการแผ่รังสีความร้อนของเปลือกโลกบริเวณนั้นๆ ซึ่งโดยทั่วๆ ไปแล้ว ในแอ่งตะกอนจะมีอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น ๑.๔ องศาฟาเรนไฮต์ ทุกๆความลึก ๑๐๐ ฟุต และระดับความลึกที่เกิดน้ำมันจะอยู่ในช่วง ๕,๐๐๐ ถึง ๒๐,๐๐๐ ฟุต แต่ระดับความลึกดังกล่าวนี้อาจเปลี่ยนแปลงไปตามอายุของตะกอนอีกด้วย

แอ่งตะกอนหลายแอ่งไม่มีปิโตรเลียมเลย ทั้งนี้มิได้หมายความว่าไม่เคยเกิดปิโตรเลียมขึ้น ในแอ่งตะกอนนั้นๆ แต่อาจเป็นเพราะปิโตรเลียมที่เกิดขึ้นไม่ถูกกักเก็บไว้ในแอ่ง กล่าวคือ ได้เคลื่อนย้ายตัวออกไป (Migration) ภายหลังจากที่ปิโตรเลียมเกิดขึ้นมา แอ่งตะกอนบางแอ่งอาจมีเฉพาะแก๊สธรรมชาติสะสมตัวอยู่ บางแอ่งอาจมีทั้งน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติสะสมตัวอยู่ร่วมกัน ความแตกต่างของสารอินทรีย์ที่ปะปนอยู่กับหินต้นกำเนิด (Source rock) ของปิโตรเลียม จะชี้บ่งชนิดของปิโตรเลียมที่เกิดขึ้น อาทิ สารอินทรีย์ที่เกิดจากพืชจะทำให้เกิดแก๊สธรรมชาติ ส่วนสารอินทรีย์ที่เกิดมาจากแหล่งอื่นๆ ที่มิใช่ซากต้นไม้ เช่น สาหร่าย สัตว์ทะเล จะทำให้เกิดน้ำมันดิบ

เมื่อปิโตรเลียมในรูปของน้ำมันดิบ และ/ หรือแก๊สธรรมชาติเกิดขึ้นมาจากสารอินทรีย์ ในหินต้นกำเนิดแล้ว ก็จะเคลื่อนย้ายตัวออกไปตามช่องว่างระหว่างอนุภาคของหินหรือรอยแตก เนื่องจากอิทธิพลของแรงกดดันของตะกอนที่ทับถมอยู่เบื้องบน และแรงดันจากการเพิ่มปริมาตร หลังจากที่สารอินทรีย์แปรสภาพไปเป็นปิโตรเลียม โดยปิโตรเลียมจะมีทิศทางการเคลื่อนตัวขึ้นสู่เบื้องบนที่ระดับความลึกน้อยกว่า เข้าไปกักเก็บสะสมตัวในหินตะกอนที่มีความพรุนสูงกว่า หรือมีรอยแตกในเนื้อหิน ซึ่งมีชื่อเรียกว่า หินกักเก็บ (Reservoir rock) เมื่อมีหินตะกอนเนื้อแน่นที่ไม่ยอมให้ของไหลเคลื่อนตัวผ่าน ปิดทับอยู่เหนือหินกักเก็บปิโตรเลียมทั้งในรูปของน้ำมันดิบและ/หรือแก๊สธรรมชาติ ก็จะเกิดการสะสมตัว (Accumulation) ในเนื้อของหินกักเก็บตามช่องว่างเล็กๆ ระหว่างอนุภาคของหิน หรือรอยแตกในเนื้อหิน บริเวณที่ปิโตรเลียมเกิดการกักเก็บและสะสมตัวกันเป็นปริมาณมากนั้น จะเรียกว่า "แหล่งกักเก็บ" (Trap)

เมื่อปิโตรเลียมในรูปของน้ำมันดิบ และ/ หรือแก๊สธรรมชาติเคลื่อนตัวไปสะสมในแหล่งกักเก็บ จะเกิดการแยกชั้นเนื่องจากความแตกต่างด้านค่าความหนาแน่น แก๊สธรรมชาติซึ่งเบาที่สุด ถ้ามีอยู่ในแหล่งกักเก็บจะพบในส่วนบนสุด ลึกลงไปจะเป็นชั้นน้ำมันดิบ และน้ำซึ่งอยู่ชั้นล่างสุด
ลักษณะและสมบัติของปิโตรเลียมเป็นอย่างไร


[ ขยายดูภาพใหญ่ ]

ปิโตรเลียมเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสถานะของของเหลว แก๊ส วัสดุกึ่งของแข็ง หรือของแข็งที่ผสมกันของสารจำพวกไฮโดรคาร์บอน น้ำมันดิบ (Crude oil) คือ ปิโตรเลียมที่อยู่ในลักษณะของของเหลวตามธรรมชาติเป็นส่วนใหญ่ แก๊สธรรมชาติ (Natural gas) คือ ปิโตรเลียมที่อยู่ในลักษณะของแก๊สตามธรรมชาติ ส่วนของเหลวภายใต้อุณหภูมิและความกดดันบรรยากาศเป็นแก๊สธรรมชาติเหลว (Condensate) ไฮโดรคาร์บอนคือสารประกอบซึ่งมีคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก โดยทั่วๆ ไปนั้น สารประกอบไฮโดรคาร์บอนมีมากมายหลายประเภทตามลักษณะของสูตรทางเคมี และโครงสร้างโมเลกุล แต่มีเพียง ๓ ประเภทเท่านั้น ที่มีความสำคัญเกี่ยวข้องกับปิโตรเลียม คือ

(ก) ประเภทพาราฟิน (Parafin) ซึ่งเป็นอนุกรมของไฮโดรคาร์บอนที่อิ่มตัว และมีโครงสร้างโมเลกุลเชื่อมต่อกันเป็นเส้น มีสูตรทางเคมีโดยทั่วไปคือ CnH2n+2 เช่น มีเทน (Methane, CH4)

(ข) ประเภทแนพทีน (Napthene) ซึ่งเป็นอนุกรมของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่อิ่มตัวและมีโครงสร้างโมเลกุลเชื่อมต่อกันเป็นวง มีสูตรทางเคมีทั่วไป คือ CnH2n เช่น ไซโคลเพนเทนส์ (Cyclopentanes, C5H10) และไซโคลเฮ็กเซนส์ (Cyclohexanes, C6H12)

(ค) ประเภทอโรมาติก (Aromatic) ซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลเชื่อมต่อเป็นวง ไม่อิ่มตัวหรือไม่มีเสถียรภาพ มีสูตรทางเคมีทั่วไป คือ CnH2n-6 เช่น เบนซีน (Benzene, C6H6)

น้ำมันดิบมีลักษณะทางกายภาพ และส่วนประกอบทางเคมีที่หลากหลายแตกต่างกันออกไป มีทั้งสีเหลือง เขียว น้ำตาล และดำ มีค่าความหนาแน่นอยู่ในช่วง ๐.๗๙ ถึง ๐.๙๕ กรัมต่อมิลลิลิตร ภายใต้สภาพปกติที่ผิวโลกซึ่งเบากว่าน้ำ ทำให้น้ำมันดิบลอยตัวที่ผิวน้ำเสมอ อย่างไรก็ดี การบอกค่าความหนาแน่นของน้ำมันดิบนิยมกำหนดเป็นค่าความโน้มถ่วงของน้ำมันดิบเป็น องศา เอ พี ไอ (องศา API)

องศา เอ พี ไอ = (๑๔๑.๕/ค่าความถ่วงจำเพาะที่ ๖๐ องศาฟาเรนไฮต์) -๑๓๐.๕

น้ำมันดิบโดยทั่วไปมีค่าองศา เอ พี ไอ อยู่ในช่วง ๕ ถึง ๖๑ ค่าความหนืดของน้ำมันดิบอยู่ในช่วงค่อนข้างกว้างมาก คือ ตั้งแต่ ๐.๗ ถึง ๔๒,๐๐๐ เซนติปอยส์ ในสภาพปกติที่พื้นผิวโลก ส่วนประกอบทางเคมีที่สำคัญ โดยทั่วไปของน้ำมันดิบมีปริมาณคาร์บอนร้อยละ ๘๒.๒ - ๘๗.๑ ไฮโดรเจนร้อยละ ๑๑.๗ - ๑๔.๗ กำมะถันร้อยละ ๐.๑ - ๕.๕ น้ำมันดิบสามารถเรืองแสงได้ภายใต้รังสีอัลตราไวโอเลต หรือแสงเหนือม่วง

แก๊สธรรมชาติประกอบขึ้นด้วยโมเลกุลของไฮโดรคาร์บอน ๔ ชนิด ซึ่งมีจำนวนคาร์บอนตั้งแต่ ๑ ถึง ๔ ได้แก่ มีเทน (Methane, CH4) อีเทน (Ethane, C2H6) โพรเพน (Propane, C3H8) และบิวเทน (Butane, C4H10) โดยมีแก๊สมีเทนเป็นส่วนผสมในปริมาณที่มากสุด ส่วนประกอบทางเคมีที่สำคัญของแก๊สธรรมชาติมีปริมาณคาร์บอนร้อยละ ๖๕ - ๘๐ ไฮโดรเจนร้อยละ ๑ - ๒๕ กำมะถันในปริมาณที่เล็กน้อยถึงร้อยละ ๐.๒ ไนโตรเจนร้อยละ ๑ - ๑๕ นอกจากนี้อาจมีคาร์บอนไดออกไซด์ปรากฏร่วมเป็นมลทิน แต่อาจมีในปริมาณที่สูงมากได้ และอาจมีมลทินชนิดอื่นๆ เช่น ไนโตรเจน ฮีเลียม ไฮโดรเจนซัลไฟด์ เกิดร่วมได้

ในบริเวณแหล่งน้ำมันดิบใต้ผิวโลกลึกลงไปนั้น แก๊สธรรมชาติที่เกิดร่วมในปริมาณมากจะละลายปนกับน้ำมันดิบ ครั้นเมื่อได้มีการผลิตและสูบเอาน้ำมันดิบขึ้นมาถึงระดับผิวดิน สภาพความกดดันลดลง ทำให้แก๊สธรรมชาติเป็นฟองผุดออกมาจากน้ำมันดิบ และทำให้ปริมาตรของน้ำมันดิบลดลงถึง ๐.๖ เท่า

ในแหล่งแก๊สธรรมชาติที่ปรากฏอยู่ที่ระดับความลึกมากๆ นั้น มีระดับอุณหภูมิค่อนข้างสูง สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเหลวที่มีโครงสร้างโมเลกุลเชื่อมต่อกันสั้นๆ ซึ่งโดยปกติเป็นโครงสร้างที่มีโมเลกุลของคาร์บอน ๕ - ๗ ตัว จะเกิดอยู่ในสถานะแก๊ส ครั้นเมื่อมีการผลิตแก๊สธรรมชาติจากแหล่งดังกล่าวขึ้นมา ทั้งไฮโดรคาร์บอนที่มีสถานะเป็นแก๊สและเป็นของเหลว ถูกนำขึ้นมาที่ระดับผิวดินและอุณหภูมิลดลง จะมีไฮโดรคาร์บอนที่มีลักษณะเป็นของเหลวกลั่นตัวออกมาจากแก๊สธรรมชาติ เรียกว่า แก๊สธรรมชาติเหลว มีสีใส เหลือง หรือน้ำเงินอ่อน มีค่าความโน้มถ่วง เอ พี ไอ ประมาณ ๕๐ - ๑๒๐ องศา แก๊สธรรมชาติที่มีแก๊สธรรมชาติเหลวปนอยู่มีชื่อเรียกว่า "แก๊สเปียก" หรือเว็ตแก๊ส (Wet gas) ในขณะที่แก๊สธรรมชาติที่ปราศจากแก๊สธรรมชาติเหลวมีชื่อเรียกว่า "แก๊สแห้ง" หรือ ดรายแก๊ส (Dry gas)

หน่วยที่ใช้วัดปริมาณน้ำมันดิบที่นิยมใช้กันคือ บาเรล (Barrel) โดยหนึ่งบาเรลมี ๔๒ แกลลอน หรือ ๑๕๘.๙๘๗ ลิตร สำหรับหน่วยที่ใช้วัดปริมาตรของแก๊สธรรมชาตินิยมใช้เป็น ๑,๐๐๐ ลูกบาศก์ฟุต (1,000 cubic feet, Mcf) และนิยมบอกค่าที่อุณหภูมิ ๖๐ องศาฟาเรนไฮต์ และความกดดัน ๓๐ นิ้วของปรอท ทั้งนี้ เนื่องมาจากแก๊สธรรมชาติเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างรวดเร็วที่สภาวะอุณหภูมิ และความกดดันที่แตกต่างออกไป ๑ ล้านลูกบาศก์ฟุต (1 million cubic feet) คือ MMcf