早期的天然气地质学一直依附于石油地质学，属于石油地质学的一部分。随着大量天然气田的发现和对天然气研究的不断深入，人们认识到天然气在成因、成藏和分布规律等许多方面与石油都有重要差别。

　　1979年H.B.维索茨基出版的《天然气地质学》，标志着天然气地质学成为一门独立的学科。中国天然气地质学诞生于20世纪70年代末至80年代初，以1983年国家设立“煤成气的开发研究”重点科技攻关项目为里程碑，开始加强天然气地质学研究。近20多年来，我国对天然气成因、天然气成藏以及天然气分布规律的诸多问题开展了广泛和深入的研究，取得了一大批高水平的研究成果。

　　1、天然气成因理论天然气成因理论是中国天然气地质学的核心。20世纪70年代末由德国引入我国并得到发展的煤成气理论，将天然气成因从“一元论”拓展到“二元论”，进而发展到煤成气、油型气和无机成因气的“多元论”，煤成气理论指出煤系中的煤和黑色泥页岩均是成气物质，煤系成烃作用以成气为主、成油为辅。煤成气理论为我国天然气勘探开辟出一个新的领域。煤成气比例在天然气探明储量中的比例逐年增大，截至2004年煤成气探明储量已占全国探明天然气储量的70%以上。

　　天然气成因“多元论”的发展推动了天然气成因鉴别与天然气成因分类的研究，使之成为天然气成因理论的重要构成部分。烷烃气碳同位素组成受控于天然气的母质类型和成熟度，无机成因气碳同位素组成较有机成因气的重，煤成气碳同位素组成较油型气的重，同一类型母质形成的天然气碳同位素组成随其成熟度增加而变重。我国学者利用天然气稳定碳同位素、天然气组分、轻烃、生物标志化合物、稀有气体同位素等一系列参数和指标建立了一套比较完善的天然气成因类型鉴别体系，进而进行了系统的天然气成因类型的划分。 

　　2、天然气成藏理论天然气藏的复杂成藏过程一直是天然气地质研究的难点和热点。

　　近年来，随着天然气勘探和地质综合研究的不断深入，提出了天然气成藏动平衡理论、天然气多期成藏、晚期成藏理论；建立了不同类型大中型气田成藏模式；初步建立了成藏过程中天然气聚散定量评价方法和成藏期次的确定方法。同时，在非常规天然气藏(如深盆气藏、煤层气藏)形成机制的研究方面也取得了重要进展。

　　1）天然气运聚动平衡理论

天然气运聚动平衡模型将天然气由烃源岩中生成并排出、在运载层中二次运移、聚集、成藏后散失的过程描述为动态的连续过程。当天然气补充量大于散失量时，天然气在气藏中不断富集；反之，圈闭中的天然气不断减少，乃至全部散失。气源充注强度和时间以及封盖保存条件是气藏能否形成的重要因素（郝石生，1991，1994）。

　　2）天然气封盖机理

　　天然气与石油不同的物理性质决定了天然气对储层物性要求较低，而对盖层和保存条件要求较高。李国平等(1996)从盖层分类及特征、盖层封闭机理、盖层参数室内测定(突破压力、比表面及微孔分布、扩散系数、吸附量、泥岩激光粒度)、测井、地震资料盖层研究与预测等方面对天然气盖层进行了全面系统的研究，形成了从微观参数测试到宏观预测、从定性研究到定量研究的富有特色的一整套盖层研究方法。

　　研究认为:盖层的物性封闭能力与岩性有关，不同岩性的物性封闭能力明显不同，处于不同成岩阶段的泥质岩其物性封闭能力不同，泥质岩一般在晚成岩阶段A亚期前后封闭能力最强。压力封闭主要与欠压实产生的异常低压和由地层的水热增压、烃源岩大量排烃作用、蒙脱石脱水作用、大地构造作用等引起异常超压有关;烃浓度封闭主要与盖层是否是烃源岩和烃源岩的成熟度有关。

　　3）天然气晚期成藏理论

　　天然气晚期成藏理论基于天然气成藏动平衡原理和气藏的保存要求而提出，即天然气藏的成藏期晚和现今仍有气源供给是大中型气田形成的关键。我国主要含油气盆地被构造运动频繁改造，天然气藏一般经历多期成藏过程，而早期形成的气藏受后期构造运动的改造和破坏难以保存，只有最后一期较晚成藏的气藏才可能保存至今。

　　天然气的晚期成藏由三个方面因素决定：一是新生代以来普遍经历烃源岩演化的生气高峰期；二是新构造运动为天然气成藏提供了大型的圈闭、运移通道，利于天然气晚期成藏；三是天然气聚集越晚，散失量越少，越有利形成大气田。

　　3）天然气动力学理论

　　油气的运移、聚集和成藏，是在沉积盆地演化过程中，源岩生成的烃类在输导格架和能量场（包括温度场、压力场和应力场）共同控制下自然流动的过程。

　　成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟技术，在盆地演化历史中和输导格架下，通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析，研究沉积盆地油气形成、演化和运移过程和聚集规律的综合性学科。研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架，研究的核心是能量场（包括温度场、压力场、应力场）演化及其控制的化学动力学和流体动力学过程。