目前，天然气产业从垄断到竞争的主要阻力之一，是所谓的自然垄断问题。有人声称，天然气行业即使存在竞争也必然形成垄断格局。这种意见经不起推敲。天然气管网确实存在显著的网络外部性，属于自然垄断范围，但其它环节并非自然垄断，而是可竞争领域。
然而，中国的垄断性天然气企业却普遍以垄断管网为基础，将垄断范围延伸至勘采生产和配送分销环节，即非自然垄断环节。因此，进行天然气市场化改革，必须在放开市场进入的同时，对天然气产业的自然垄断性业务与可竞争业务进行分离改革，包括实现垄断企业天然气生产、长距离管输和城市配送服务的分离，积极引进新的行业进入者并保障其免受不正当竞争的损害。在此基础上重点监管自然垄断企业滥用垄断地位的行为，最终实现寡头垄断市场向垄断竞争市场的转变。
具体说来，中国天然气产业的上游市场基本由“三桶油”垄断，中石油更是处于绝对优势地位。要打破这种高度国有垄断格局，政府应放宽市场进入条件，对于未登记的区块，通过公开招标发放许可证的方式积极鼓励民间资本和外资进入。同时减免关税鼓励LNG和管道天然气的进口，扩大供应渠道，刺激上游市场的竞争。还可对中石油等公司天然气业务进行反垄断拆分，使部分分公司独立为投资主体多元化的公司，加大竞争力度。为促进天然气开发，可采取提高区块延期占有费用等措施，缩短勘探区块占有周期，加快区块的开发或转手速度，刺激企业提高生产效率，缩短开采周期。
中国天然气中游长距管输环节也是“三桶油”纵向一体化寡头垄断格局。如果上游业务不能与其分离，即便具备了竞争性，仍将受制于垄断格局无法有效竞争。分离上中游业务有利于潜在竞争者进入，保障用户的选择权，因而，要实现天然气产业可竞争环节的竞争，必须对中上游业务进行纵向分离，将管输公司从三大石油公司中剥离出来，成立独立于三大公司的管输公司，单独提供天然气运输业务。同时，由于管输服务具有很强的垄断性，政府应对管输费率进行规制，并限制其经营天然气商品的购买和销售业务，允许第三方进入，以保证独立供气商不受排挤，防止管道公司滥用传输网络的控制优势。另外，还应鼓励民间资本和外资进入中游市场，抑制寡头垄断。
中国天然气下游市场的配送服务基本上由地方所属的一家燃气公司垄断经营，用户没有议价能力，只能被动接受天然气商品和运输的捆绑式服务。因此，下游环节引入竞争机制的重点在于分离配气输送业务和销售业务，打破现有地方燃气公司的市场垄断。对于天然气销售公司，政府可采取特许权经营公开招标制和区域竞争相结合的管理方式，对每个城市或城市的某个区域进行特许经营权招标，选择高效率、低成本的供气商供应区域内的天然气。招标要放开市场进入限制，逐步放低资格用户的门槛，保障供气商对市场在位者形成竞争压力，促使其提高经营效率。
在以上市场结构下，多家天然气生产商和LNG国际贸易商与天然气供气商、大的终端用户在天然气市场进行天然气交易。在天然气运输市场，供气商或终端用户向管道公司购买运输服务将天然气运到消费地，再经由地方配气管道输送给用户。任何用户都可以选择服务质量好，商品价格低的供气商，而供气商为了争夺用户，也必将努力提高经营效率、优化服务质量。随着市场的不断成熟，可以在供气商之间逐步成立天然气商品、运输合同的二级市场，进行供气商之间的天然气调节或运输合同的转让买卖等业务，促进天然气商品和管道运力更合理的分配和利用，最终形成良性竞争的天然气市场结构。
