目前我国天然气产业正处在一个快速发展期和重要的改革时期，同时我国天然气产业链仍存在着诸多的问题，因此提高天然气产业链的整体运行效率，完成天然气产业链升级，成为了我国天然气产业发展的现实诉求。针对我国天然气产业链发展不协调、效率低下等问题，国家相继出台了多项天然气政策促进其产业发展，天然气产业链的升级研究也逐渐成为了热点。但是目前多数研究集中于宏观政策或者中观协调机制的研究层面，缺少微观层面的研究。国家的天然气政策以及天然气产业的发展最终要落实到天然气企业上，因此论文从微观的企业效率角度，以天然气产业链升级为研究目标，可以为我国天然气产业链的升级研究提出一个更为细化的新思路。为了达到从微观企业效率的角度研究天然气产业链升级，论文根据产业链理论、企业效率理论和测算原理，结合数据包络分析（DEA）方法，通过对天然气产业链进行环节划分，对天然气产业链各个环节的效率和可持续发展能力进行分析，找出不足，并在此基础上建立了相应的升级模型，将两者很好的结合了起来，理清了研究的思路。本文主要研究内容包括以下三个方面：第一，结合产业链相关理论和企业效率相关理论建立了天然气产业链效率评价的理论体系。首先根据产业链的环节划分，结合天然气产业链的自身结构，将其分为核心环节、关键环节和辅助环节，每个环节对天然气产业链发展的作用和影响程度不一，各环节内企业效率水平也不相同。同时对企业效率的内涵和测算原理进行了研究，认为从战略和企业能力角度讲，效率实际上是企业将资源投入转化为有效产出的能力，即在既定技术水平下，与有效生产前沿的距离（技术效率），以及随时间和技术水平变化时，对其的追赶（全要素生产率）。第二，运用数据包络分析（DEA）方法对天然气企业和各环节效率进行了实证研究。论文对天然气企业效率评价时采用了数据包络分析（DEA）的方法，通过投入与产出指标的选择，并确立了天然气企业效率的测度指标。根据横向可比和纵向分析原则，对于同期内天然气企业效率的测度采取了技术效率的评价，在随时间变化的过程中，用全要素生产率变化指数（Malmquist指数）对各企业效率变动情况进行了分析，并对两者的影响因素指标进行了分解，以便于了解影响企业效率的真正来源。通过对31家天然气企业2008-2013年的效率进行实证测度，发现我国天然气企业效率总体表现不好，主要是因为企业调整自身规模和结构的能力不足，以及对于技术方面的投入不足。这主要是因为近年来我国天然气产业的快速发展，多数企业一味盲目的扩大自身规模和经营范围，同时不注重技术的投入和创新，呈现出粗放式发展的态势。对于天然气产业链各个环节的效率分析，发现不同环节之间效率和可持续发展能力表现不一，分别受到企业经营管理能力、调整有效规模能力以及技术投入与创新能力的不同影响。第三，结合产业链升级理论和天然气企业效率实证结果建立了天然气产业链升级模型。论文通过对天然气产业链各个环节以及各环节内不同行业的效率进行分析，结合产业链发展的层级理论确立了我国天然气产业链的所处的发展水平，制定了天然气产业链升级的模型。并以此模型为基础，针对天然气产业链整体以及各个环节提出了相应的升级措施和建议，达到了从效率提升的角度实现我国天然气产业链升级的目的。天然气作为一种清洁、高效的新能源，在世界范围内受到了广泛的重视，被誉为是将要替代石油作为人类主要依赖的未来能源，各国对于这种重要战略性资源也进行了大量的研究和开发部署，我国也将天然气产业的发展提到了战略性的高度。因此本文的研究对于我国天然气产业发展遇到的现实问题，我国能源结构转变的急切需求，以及对于保障我国的能源安全，有着很好的参考意义。