非常规油气的研究始于20世纪30年代，wilson油气藏分类中的开放性油气藏，虽然当时认为该类油气藏没有勘探价值，但已预测到非常规油气藏的存在。20世纪80年代以来，盆地中心气、煤层气、页岩气、致密砂岩气、页岩油等非常规油气资源逐渐成为全球油气勘探开发重要领域之一，在涵盖非常规油气资源内涵、种类、地质特征、资源评价方法、开发技术等方面研究也已取得长足进展。
USGS的Gautier和Schmoker等针对含油气盆地非常规储层中油气大面积聚集分布、圈闭与盖层界限不清、缺乏明确油气水界面的特点，提出了“连续型油气聚集”的概念，并对致密砂岩气、页岩气、盆地中心气、煤层气、浅层微生物气及天然气水合物等非常规天然气资源进行了评价。
Law等提出了非常规油气系统的概念，指出非常规油气系统与构造圈闭无关，基本上不受重力分异的影响，区域上存在大规模普遍含油气区带，并对煤层气、深盆气及天然气水合物等非常规天然气资源做了分析。2007年SPESPEEAAPCWPC在《油发气资源管理系统》中定义了非常规油气资源相关概念川，认为连续型沉积矿和非常规资源基本等同，都定义为大面积连续分布、受水动力影响很小的油气聚集，包括盆地中心气、页岩气、天然气水合物、天然沥青及油页岩等，同时强调了其技术难度及经济可行性。
Harris基于渗透率和流体豁度，将非常规油气资源定义为：通过技术改变岩石渗透率或流体勃度，使得油气渗透率与赫度比值变化，从而获得工业产能的油气资源。针对非常规储层微观孔喉特征，美国学者利用场发射扫描电镜实验观测分析表征了得克萨斯州沃斯堡盆地Bamett页岩储层的有机质孔隙特征，其后多位学者针对非常规储层微观孔喉系统进行了研究。研究表明，不同的孔隙结构决定了非常规储层性质差异，孔隙类型、尺寸与排列影响油气原地赋存与聚集，也影响页岩的封盖能力。孔隙成因与分布的差异性，将对储层的渗透率和物性产生影响。
非常规油气聚集理论正引起越来越多的石油地质学家关注，已经成为目前石油地质学研究的前沿。
