在近200年的油氣勘探開發歷史中，關于油氣成因問題，過去有過長期的激烈爭論，近些年來爭論又起。19世紀70年代以來，油氣成因問題逐步形成無機生成和有機生成兩大學派。但由于世界上已發現的油氣田99.9%分布在沉積巖中等重要事實，特別是20世紀70年代法國蒂索建立干酪根熱降解生烴演化模式，提出干酪根晚期生烴學說，使有機生成理論深入人心，干酪根生烴學說風靡全球，成為傳統意義上的油氣勘探的主導理論。按照該理論和成藏模式找到的油氣藏，人們通常視其為常規油氣藏。

但是，在干酪根晚期生烴理論廣泛為國際石油界所接受的同時，世界各國勘探實踐中的新的發現對傳統油氣理論提出了挑戰。例如，在根本不具備成熟烴源巖的地區不斷發現存在有“未成熟-低熟”石油，表明自然界確實存在數量可觀的早期生成的非常規油氣資源。世界上已在美國、前蘇聯、法國、委內瑞拉等21個盆地中發現了75個埋深大于6000米的工業油氣藏。

這按傳統理論是無法解釋的，可見在合適的地質地球化學條件下，超埋深的烴源巖仍可生成工業規模的烴類氣體。自20世紀60年代以來，荷蘭格羅寧根大氣田、北海及其他各地一系列大氣田的發現均與中、新生代煤系有關，其氣體組分和成因分析表明，這也是有別于干酪根生烴說的另一類的天然氣。此外，近年無機成因理論再次引起人們的關注，已有很多跡象表明，甲烷也可有無機成因的來源。勘探實踐中陸續有新的發現難于用傳統的油氣生成理論解釋，故而，人們將此類天然氣視為非常規天然氣。

科學界對于天然氣組分的異同，或原始母質、生成環境、賦存狀態差異等方面的認識尚需深入，因而關于非常規天然氣概念還有待進一步的厘定。通常所說的非常規天然氣是指那些難以用傳統石油地質理論解釋，在地下的賦存狀態和聚集方式與常規天然氣藏具有明顯差異的天然氣聚集。目前已進行工業規模開采的非常規天然氣主要有以下三種：

（1）煤層氣是儲集在煤層中的自生自儲式的天然氣，成因主要為熱成因，生物成因。其內涵也包括人們常說的煤礦瓦斯氣。

（2）深盆氣也稱致密砂巖氣藏，指儲層為致密砂巖的氣藏，具有孔隙度低（<12%）、滲透率比較低（1*10?-3μm2）、含氣飽和度低（<60%）、含水飽和度高（>40%）、天然氣在砂巖層中流動速度較為緩慢的特點。

（3）頁巖氣主體上以吸附和游離狀態同時賦存于暗色泥/頁巖、高碳泥/頁巖及其間夾層狀發育的粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、粉砂巖、甚至砂巖中，以自生自儲為成藏特點的天然氣聚集。

除上述三種可進行工業規模開采的天然氣外，非常規天然氣還包括天然氣水合物。天然氣水合物是一種天然氣與水的類冰狀固態化合物，是在特定的低溫和高壓條件下，甲烷等氣體分子天然地被封閉在水分子的擴大晶格中，形成似冰狀固態水合物。目前天然氣水合物的勘探、研究程度尚較低，因為水合物的開發可能引起海嘯、海底滑坡、海水毒化等，且面臨開采的技術難題，尚不能進行大規模工業性開發，截至目前，只有前蘇聯對梅索雅卡凍土帶中的氣水合物進行了工業性開采，但始終未能得到自然界天然形成的氣水合物樣品。

 此外，非常規天然氣還應包括不涉及有機質反應的一切作用和過程生成的烴類或非烴氣體，它們屬于無機成因天然氣。