井下地層由各類巖石組成，不同的巖石具有不同的物理、化學(xué)性質(zhì)。為了研究各類巖石的物理性質(zhì)及井下地層是否含有石油天然氣和其他有用礦產(chǎn)，建立了一門實(shí)用性質(zhì)很強(qiáng)的邊緣學(xué)科——測井學(xué)，簡稱“測井”。它以地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、電子技術(shù)及傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)出專門的測井儀器，沿著井身進(jìn)行測量，得出地層的各種物理化學(xué)性質(zhì)、地層結(jié)構(gòu)及井身幾何特性等各種信息，為石油天然氣勘探、油田開發(fā)提供重要的數(shù)據(jù)和資料。測井的井場作業(yè)由測井地面儀器、絞車和電纜組成，通過電纜把下井儀器放到井底，在提升電纜過程中進(jìn)行測量。地球物理測井包括電測井、電磁波傳播測井、地層傾角測井、全井眼地層微電阻率掃描成像測井、聲波測井、核測井、核磁共振測井和熱測井等幾種。
其中，成像測井采集信息多、精度高，不受干擾，能準(zhǔn)確確定地層的真正電阻率，是解決復(fù)雜儲層測井評價(jià)的有力手段。地球化學(xué)勘探法簡稱油氣化探，是利用化學(xué)分析方法對巖層、土壤、氣體和水中的各種成分進(jìn)行分析，測定地下油氣擴(kuò)散所引起的各種化學(xué)變化，分析地下油氣存在與分布的情況，通過地球化學(xué)異常的，尋找油氣礦產(chǎn)資源的一種方法，包括氣測法、瀝青法、水化學(xué)法等。氣測法是利用靈敏的氣體分析儀測定土壤、表層巖石或水中的碳?xì)浠衔餁怏w含量的方法。瀝青法包括測定發(fā)光瀝青、瀝青“A”測井等方法。各種方法在地面和井下測得異常時(shí)，說明本地區(qū)有著油氣生成、運(yùn)移、擴(kuò)散和氧化的過程存在，用來評價(jià)該區(qū)、該層含油氣遠(yuǎn)景。水化學(xué)法主要是研究水中所含鹽類、微量元素、其它成分的含量、水型以及它們在地表的分布情況。
以進(jìn)行含油氣可能性的判斷。石油地質(zhì)綜合研究水平，關(guān)系石油、天然氣勘探開發(fā)的速度和效益。現(xiàn)代油氣勘探是從石油地質(zhì)綜合研究開始，應(yīng)用新技術(shù)、新理論和創(chuàng)新思維，對有勘探前景的沉積盆地進(jìn)行綜合評價(jià)，計(jì)算油氣資源量，研究盆地、凹陷油氣藏成藏條件，指出富油氣凹陷的有利區(qū)帶和勘探目標(biāo)，制訂鉆探計(jì)劃，力爭用較小的投入、較短的時(shí)間取得勘探突破。石油地質(zhì)綜合研究，包括板塊構(gòu)造研究、地震地層學(xué)和層序?qū)W研究、生油巖與生油條件研究、地球物理勘探技術(shù)方法研究、含油氣體系和成藏動(dòng)力學(xué)研究、盆地分析與資源評價(jià)研究、油氣勘探規(guī)劃部署研究、油氣勘探經(jīng)驗(yàn)研究等。組成地殼的巖石有著不同的磁性，可以產(chǎn)生各不相同的磁場，它使地球磁場在局部地區(qū)發(fā)生變化形成磁異常。
利用儀器測定這些磁異常，研究它與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，根據(jù)磁異常特征作出關(guān)于地質(zhì)構(gòu)造及礦產(chǎn)分布的預(yù)測，這就是磁力勘探的實(shí)質(zhì)和主要任務(wù)。磁力勘探包括地面磁測、磁測、海洋磁測和井中磁測等。磁力勘探也要根據(jù)地質(zhì)要求部署測線，測量測線上各點(diǎn)的磁力值，并據(jù)此編制磁力異常圖。勘探家對地質(zhì)、地震、重力、磁力、電法等各種圖件進(jìn)行綜合性分析，得出必要的結(jié)論，以指導(dǎo)勘探。磁力共振在確定火成巖分布和區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)上有較好的效果。精度磁力勘探可以確定地質(zhì)構(gòu)造，和地震勘探尋找圈閉有異曲同工之處。電法勘探是根據(jù)不同巖層具有不同的導(dǎo)電性的特點(diǎn)，來研究地下構(gòu)造形態(tài)的方法。主要有兩種方法：一是大地電流法，是通過測定地球內(nèi)部的天然電流大小來研究地下構(gòu)造；
二是較常用的垂向探測法，即人工向地下通入電流(即人工電場)，再在地面上測定人工電場的電位變化。這些電位變化與巖層的性質(zhì)、巖層的構(gòu)造有關(guān)，因而可以用來研究地質(zhì)構(gòu)造。垂向測深法能大致確定地下的構(gòu)造的形態(tài)和埋藏深度，供勘探家研究參考；大地電流法可為研究盆地區(qū)域結(jié)構(gòu)，基底起伏狀況等提供一定信息。遙感技術(shù)是指從遠(yuǎn)距離、高空或外層空間平臺上，利用可見光、紅外、微波等探測器，通過攝影、掃描，對電輻射(包括發(fā)射、反射、吸收和透射)能量的感應(yīng)、傳輸和處理，從而識別目標(biāo)物的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的系統(tǒng)技術(shù)，從而判認(rèn)地球環(huán)境和資源。它是20世紀(jì)60年代，在攝影和判讀基礎(chǔ)上隨航天技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，而逐漸形成的綜合測技術(shù)。
尤其是地球資源衛(wèi)星給地面拍攝的相片，能夠把地形和各種巖石分布、地質(zhì)形象、構(gòu)造現(xiàn)象等一覽無余地記錄下來。這些照片經(jīng)過地質(zhì)解釋和繪制工作，就成為勘探人員所需要的“地質(zhì)圖”。因此，遙感技術(shù)成為險(xiǎn)惡地形、高寒缺氧地帶等生命地質(zhì)勘探的良好技術(shù)手段。野外地質(zhì)調(diào)查、地震、重力、磁力、電法、遙感等勘探技術(shù)的運(yùn)用，都是為了尋找可能含有石油、天然氣的地質(zhì)圈閉，也就是通常說的勘探目標(biāo)。但是，地質(zhì)圈閉是否含有石油、天然氣，還需要通過鉆井來解決。在探井鉆探過程中，為了及時(shí)捕捉住油氣層，要小心謹(jǐn)慎地進(jìn)行地質(zhì)錄井，包括巖屑錄井、鉆時(shí)錄井、泥漿錄井、氣測錄井、巖心錄井等。地質(zhì)錄井有兩項(xiàng)任務(wù)：一是了解地層巖性，了解鉆探地區(qū)有無生油層、儲層、蓋層等；二是了解含油氣情況，包括油氣性質(zhì)、油氣壓力、含油氣豐度等。