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1、天然氣按在地下存在的相態可分為游離態、溶解態、吸附態和固態水合物。只有游離態的天然氣經聚集形成天然氣藏，才可開發利用。

2、天然氣按照存生成形式又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。

伴生氣：伴隨原油共生，與原油同時被采出的油田氣。其中伴生氣通常是原油的揮發性部分，以氣的形式存在于含油層之上，凡有原油的地層中都有，只是油、氣量比例不同。即使在同一油田中的石油和天然氣來源也不一定相同。他們由不同的途徑和經不同的過程匯集于相同的巖石儲集層中。

非伴生氣：包括純氣田天然氣和凝析氣田天然氣兩種，在地層中都以氣態存在。凝析氣田天然氣從地層流出井口后，隨著壓力的下降和溫度的升高，分離為氣液兩相，氣相是凝析氣田天然氣，液相是凝析液，叫凝析油。若為非伴生氣，則與液態集聚無關，可能產生于植物物質。世界天然氣產量中，主要是氣田氣和油田氣。對煤層氣的開采，現已日益受到重視。

3、依天然氣蘊藏狀態，又分為構造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等三種。而構造性天然氣又可分為伴隨原油出產的濕性天然氣、不含液體成份的干性天然氣。

4、天然氣按成因可分為生物成因氣、油型氣和煤型氣。無機成因氣尤其是非烴氣受到高度重視。