在近200年的油气勘探开发历史中，关于油气成因问题，过去有过长期的激烈争论，近些年来争论又起。19世纪70年代以来，油气成因问题逐步形成无机生成和有机生成两大学派。但由于世界上已发现的油气田99.9%分布在沉积岩中等重要事实，特别是20世纪70年代法国蒂索建立干酪根热降解生烃演化模式，提出干酪根晚期生烃学说，使有机生成理论深入人心，干酪根生烃学说风靡全球，成为传统意义上的油气勘探的主导理论。按照该理论和成藏模式找到的油气藏，人们通常视其为常规油气藏。

但是，在干酪根晚期生烃理论广泛为国际石油界所接受的同时，世界各国勘探实践中的新的发现对传统油气理论提出了挑战。例如，在根本不具备成熟烃源岩的地区不断发现存在有“未成熟-低熟”石油，表明自然界确实存在数量可观的早期生成的非常规油气资源。世界上已在美国、前苏联、法国、委内瑞拉等21个盆地中发现了75个埋深大于6000米的工业油气藏。

这按传统理论是无法解释的，可见在合适的地质地球化学条件下，超埋深的烃源岩仍可生成工业规模的烃类气体。自20世纪60年代以来，荷兰格罗宁根大气田、北海及其他各地一系列大气田的发现均与中、新生代煤系有关，其气体组分和成因分析表明，这也是有别于干酪根生烃说的另一类的天然气。此外，近年无机成因理论再次引起人们的关注，已有很多迹象表明，甲烷也可有无机成因的来源。勘探实践中陆续有新的发现难于用传统的油气生成理论解释，故而，人们将此类天然气视为非常规天然气。

科学界对于天然气组分的异同，或原始母质、生成环境、赋存状态差异等方面的认识尚需深入，因而关于非常规天然气概念还有待进一步的厘定。通常所说的非常规天然气是指那些难以用传统石油地质理论解释，在地下的赋存状态和聚集方式与常规天然气藏具有明显差异的天然气聚集。目前已进行工业规模开采的非常规天然气主要有以下三种：

（1）煤层气是储集在煤层中的自生自储式的天然气，成因主要为热成因，生物成因。其内涵也包括人们常说的煤矿瓦斯气。

（2）深盆气也称致密砂岩气藏，指储层为致密砂岩的气藏，具有孔隙度低（<12%）、渗透率比较低（1*10¬-3μm2）、含气饱和度低（<60%）、含水饱和度高（>40%）、天然气在砂岩层中流动速度较为缓慢的特点。

（3）页岩气主体上以吸附和游离状态同时赋存于暗色泥/页岩、高碳泥/页岩及其间夹层状发育的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、甚至砂岩中，以自生自储为成藏特点的天然气聚集。

除上述三种可进行工业规模开采的天然气外，非常规天然气还包括天然气水合物。天然气水合物是一种天然气与水的类冰状固态化合物，是在特定的低温和高压条件下，甲烷等气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中，形成似冰状固态水合物。目前天然气水合物的勘探、研究程度尚较低，因为水合物的开发可能引起海啸、海底滑坡、海水毒化等，且面临开采的技术难题，尚不能进行大规模工业性开发，截至目前，只有前苏联对梅索雅卡冻土带中的气水合物进行了工业性开采，但始终未能得到自然界天然形成的气水合物样品。

 此外，非常规天然气还应包括不涉及有机质反应的一切作用和过程生成的烃类或非烃气体，它们属于无机成因天然气。