地震勘探是油气勘探中一种应用广泛的最重要的方法之一。地震勘探技术原理是由人工震源（如钻眼放炮等）所引起的地震波，即由人工制造强烈的震动(一般是在地下不深处的爆炸)所引起的弹性波在岩石中传播时产生的反射波或折射波，在地面或井下接收和观察地震波在地层中传播的信息，确定发生反射波或折射波的岩层界面的埋藏深度和形状，以查明地质构造、地层等，为寻找油气田（藏）或其它勘探目的服务的勘探方法，勘探所得的地震波信息可形象比喻为“心电图”。地震勘探技术是油气勘探中一种应用广泛的重要方法，也是勘探工程中最重要的勘探方法之一，其优点是精度高、分辨率高、探测尝试大、勘探效率高。
地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线，沿各条测线进行地震施工采集地震信息，然后经过电子计算机处理就得出一张张地震剖面图。经过地质解释的地震剖面图就象从地面向下切了一刀，在二维空间(长度和深度方向)上显示了地下的地质构造情况。
地震勘探的数据处理把记录采集到地震信息的磁带上的大量数据输入到专用的电子计算机中，按照不同的要求用一系列功能不同的程序进行处理运算，把数据进行归类编排，突出有效的，除去无效和错误的，最后把经过各种处理的数据以波形、线形的形式绘制在胶片上或静电纸上，形成一张张地震剖面。这个过程就称做数据处理。
地震勘探所说的速度即是地震波的传播速度。常用的是平均速度，它是地震波垂直穿过某一岩层界面以上各地层的总厚度与各层传播时间总和之比，可以用来把地震记录的时间转换为深度(距离)。此外，还有层速度、均方根速度、叠加速度等。
三维地震勘探
由于地震勘探的测线只提供了二维的信息，要了解一定面积内的地下情况需要把各条测线的地震剖面进行对比，找出相关的信息推断测线之间的地下情况，才能形成整体概念，这就可能产生相当大的人为误差。三维地震是在一定的面积上采用地下地震信息的方法，它可从三维空间(立体的)了解地下地质构造情况。这种方法可以提供剖面的、平面的，立体的地下地质图构造图象，大大地提高了地震勘探的精确度，对地下地质构造复杂多变的地区特别有效。
重力勘探是获取地质信息的重要技术之一，可分为野外采集和室内资料整理两部分。野外资料采集是根据地质要求布置重力测线，按要求测量的网点在野外测取各个网点的重力值，记录到数据表上。室内资料整理是对测取的重力值进行必要的校正，消除与地下岩石密度变化无关的干扰因素的影响。各种岩石和矿物的密度(质量)是不同，根据万有引力定律，其引力也不相同。椐此研究出重力测量仪器，测量地面上各个部位的地球引力(即重力)，排除区域性引力(重力场)的影响，就可得出局部的重力差值，发现异常区，这被称为“重力异常校正”。经过校正而得出的重力值，就是与地下岩石密度变化有关的地质信息。它就是利用岩石和矿物的密度与重力场值之间的内在联系来研究地下的地质构造。
磁力勘探技术利用组成地壳的岩石的不同磁性并由此产生的各不相同的磁场，使地球磁场在局部地区发生变化形成磁异常的原理，利用仪器测定岩石的磁异常。各种岩石和矿物的磁性是不同的，测定地面上各部位的磁力强弱以研究地下岩石矿物的分布和地质构造，称做磁力勘探。研究其与地质构造的关系，根据磁异常特征作出关于地质构造及矿产分布的预测。由于地球本身就是个大磁体，所以对磁力的预测值应进行校正，求出只与岩石矿物磁性有关的磁力异常。一般铁磁性矿物含量愈高，磁性愈强。在油气田区，由于烃类向地面渗漏而形成还原环境，可把岩石或土壤中的氧化铁还原成磁铁矿，用高精度的磁力仪可以测出这种磁异常，从而与其它勘探手段配合，发现油气田。
电法勘探是根据不同岩层具有不同的导电性的特点，来研究地下构造形态的方法，是对电流在地球中的充分妙用，其实质是利用岩石和矿物(包括其中的流体)的电阻率不同，在地面测量地下不同深度地层介质电性差异，用以研究各层地质构造的方法，对高电阻率岩层如石灰岩等效果明显。电法勘探种类较多，我国目前石油电法勘探的主要方法有两种：一是大地电流法，是通过测定地球内部的天然电流大小来研究地下构造；二是较常用的垂向探测法，即人工向地下通入电流（即人工电场），再在地面上测定人工电场的电位变化。由于这些电位变化与岩层的性质、岩层的构造有关，因而可以通过其来研究地质构造。电法勘探的电法勘探一般用直流电测深、大地电磁测深、可控源声频大地电磁测深等方法，近期又发展了差分标定电法、大地电场岩性探测法等新方法。
遥感技术是指从远距离、高空或外层空间平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影、扫描，对电辐射（包括发射、反射、吸收和透射）能量的感应、传输和处理，从而识别目标物的性质和运动状态的系统技术。通过遥感技术能够将地形和各种岩石分布、地质形象、构造现象等记录下来，因此该技术能够适用于险恶地形、高寒缺氧地带等生命禁区的地质勘探。
野外地质调查、地震、重力、磁力、电法、遥感等勘探技术主要应用于寻找可能含有石油、天然气的地质圈闭，而钻井则是用于探明地质圈闭是否含有石油、天然气。在探井钻探过程中，需要通过小心谨慎的地质录井以及时捕捉住油气层，地质录井主要包括岩屑录井、钻时录井、泥浆录井、气测录井、岩心录井等。了解地层岩性和钻探地区有无生油层、储层、盖层等，以及了解含油气情况（油气性质、油气压力、含油气丰度等）是地质录井的两项任务。
简称油气化探技术，根据大多数油气藏的上方都存在着烃类扩散的“蚀变晕”的特点，用化学的方法寻找这类异常区，对岩层、土壤、气体和水中的各种成分进行分析，测定地下油气扩散所引起的各种化学变化，分析地下油气存在与分布的情况，从而发现油气田，就是油气地球化学勘探。油气地球化学勘探方法的种类比较多，常用的是土壤烃气体测量、土壤硫酸盐法、稳定碳同位素法、汞和碘测量法等，还有地下水化学法及井下地球化学勘探法，寻找油气矿产资源的勘探方法，包括气测法、沥青法、水化学法等。
地球物理测井简称测井，是在钻孔中使用测量电、声、热、放射性等物理性质的仪器，以辨别地下岩石和流体性质的方法，是勘探和开发油气田的重要手段。井下地层由各类岩石组成，不同的岩石具有不同的物理、化学性质，地球物理测井则是利用测井仪器测量井深，以得出这些井下地层各种物化性质、地层结构及井深几何特性等各种信息的技术，是获取石油天然气勘探、油田开发数据和资料的重要手段。测井的井场作业由测井地面仪器、绞车和电缆组成，具体测量方法是通过电缆把下井仪器放到井底，在提升电缆过程中进行测量。
测井系列
不同的测井仪器有不同的性能和作用，在某种地质条件和钻孔条件下，根据一定的地质或工程目的，采用多种有针对性的测井仪器组合起来进行测井，称为达到这种目的的测井系列。
电阻率测井
是在钻孔中采用布置在不同部位的供电电极和测量电极来测定岩石(包括其中的流体)电阻率的方法。通常所用的三电阻率测井系列是：深侧向、浅侧向和微侧向电阻率测井。
声速测井
声速测井是利用不同的岩石和流体对声波传播速度不同的特性进行的一种测井方法。通过在井中放置发射探头和接收探头，记录声波从发射探头经地层传播到接收探头的时间差值，所以声速测井也叫时差测井。用时差测井曲线可以求出储集层的孔隙度，相应地辨别岩性，特别是易于识别含气的储集层。
放射性测井
放射性测井即是在钻孔中测量放射性的方法，一般有两大类：中子测井与自然伽马测井。中子测井是用中子源向地层中发射连续的快中子流，这些中子与地层中的原子核碰撞而损失一部分能量，用深测器(计数器)测定这些能量用以计算地层的孔隙度并辨别其中流体性质。自然伽马测井是测量地层和流体中不稳定元素的自然放射性发出的伽马射线，用以判断岩石性质，特别是泥质和粘土岩。
井温测井
井温测井又称热测井，它可以进行地温梯度的测量；可以在产液井中寻找产液的井段，在注入井中寻找注入的井段；对热力采油井，可以通过邻井的井温测量检查注蒸汽的效果；可以评价压裂酸化施工的效果等。
地层倾角测井
地层倾角测井是在钻孔中测量地层倾斜方向和倾斜角度的方法。根据测得的数据，可以研究地质构造与沉积环境，从而追踪地下油气的分布情况。
井径测井
井径测井仪是用来测量钻孔直径的。在未下套管的井中可以测量井径不规则程度，提供下套管固井施工所需要的水泥用量参数；还可根据钻孔的不规则形态，分析判断地下岩层裂缝的发育程度和裂缝的方向。在套管受损坏的井中，可以测量套管损坏的位置和变形情况。
自然伽马射能谱测井
自然伽马能谱测井是测量地层中放射性元素铀、钍和钾40的伽马射线强度谱，从而确定它们在地层中的含量，用于分析岩石及流体性质。
声波变密度测井
补偿声波测量的是接收到的声波波列的首波达到时间，用于测定地层的声波传播速度，源距较短，其资料用来计算地层孔隙度和确定气层。全波列声波测井记录的是接收到的声波全部波列，可测定岩层的弹性模量，其源距较长，用于求解岩层强度、检查压裂效果及固井质量等，在求解地层孔隙度及判断气层方面比补偿声波更为准确。
三孔隙度测井
指补偿中子、补偿密度及补偿声波测井。
测井解释的“四性”
“四性”是指地层的岩性、储集性(孔隙度、渗透率)、含油性和物理性 。
石油地质综合研究是现代油气勘探的开始，其水平，关系石油、天然气勘探开发的速度和效益。地质综合研究技术是通过综合评价有勘探前景的沉积盆地，计算油气资源量，研究盆地、凹陷油气藏成藏条件，指出富油气凹陷的有利区带和勘探目标，制定钻探计划的勘探技术，力争用较小的投入、较短的时间取得勘探突破。
排水采气法的主要原理是排除井筒积水，常用的是小油管排水采气法，利用在一定的产气量下，油管直径越小，则气流速度越大，携液能力越强的原理，通过选用合理直径的油管，避免形成井底积水来进行天然气的开采。在气井产水初期，地层压力高而产水量较少时，往往采用此种方法进行开采。
泡沫排水采气法是利用发泡剂与水作用形成气泡能够降低液体相对密度原理，把发泡剂通过油管或套管加入气井中，通过发泡剂溶入井底积水形成气泡，降低积液相对密度，进而将地层中产出的水随气流带出地面。当气井地层压力高而产水量相对较少时，适宜采用此种方法。
柱塞气举排水采气法是通过柱塞在油管内的上下往复运动，将气井积液不断排出的开采方法，其具体操作过程是在油管内下入一个柱塞，将柱塞下入气井时，柱塞中的流道处于打开状态，柱塞在其自重的作用下向下运动，在其到达油管底部是，柱塞中的流道自动关闭。此时，由于作用在柱塞底部的压力大于作用在其顶部的压力，柱塞开始向上运动，在这一过程中将柱塞以上的积水排到地面。而当柱塞到达油管顶部时，柱塞中的流道又被自动打开，复转为向下运动。正是通过柱塞的这一往复运动，气井积液得以不断排出。当气井地层压力比较充足而产水量又比较大时，宜采用此种方法开采。
深井泵排水采气法是利用下入井中的深井泵、抽油杆和地面抽油机，通过油管抽水，套管采气的方式控制井底压力。当产水气井处于中后期开采而地层压力较低时，宜采用此种方法，但运行费用相对较高。
