18世纪中期,人们就曾经在油气苗位置上或其附近凿井,发现在一些背斜脊部有油渗出。背斜理论是加拿大地质学家亨特于1861年提出的。背斜理论一直为地质学家所遵循,指导着勘探的决策。特别是1920年地震反射法成功地应用于地下构造的制图,更加强了应用背斜理论寻找石油的信心。
在19世纪初期,地质学家根据野外观察认为,石油起源于沥青质页岩,并被运移到砂岩中。在无机成因说;与有机成因说的长期激烈争论中,有机说者提供了很多重要证据,并且不断地对一些论点加以修正、补充和完善。1943年,怀特莫尔等根据从海藻中分离出含有19~34碳原子的一系列烃类的事实,指出海洋有机体一年所提供的6000万桶烃类,就足够形成在沉积岩中发现的总烃量。 1952年,史密斯通过对现代海洋沉积物中烃的研究,进一步完善了这种生油理论。他指出近代海洋沉积物中存在游离烃类,并在成岩早期阶段随着深度加大,烃含量急剧增加,非烃化合物含量显著减少。1963年,埃布尔森提出,石油是沉积物的干酪根在成岩过程的晚期经过热解生成的。干酪根成油说已成为石油生成的现代最重要的理论。马格拉除了强调压实作用为初次运移的主要动力外,还提供了粘上脱水异常压力和石油运移等方面的资料。此外,斯纳尔斯基指出,微裂缝对石油从不渗透油源岩中排出有重要的作用。蒂索、佩列特和赫德伯格等还认为,由于液态或气态烃类数量不断增加,生油层内压力增加,直到压力增至大于岩石强度时,则岩石产生微裂缝,烃类气体排出,随着地层内压力逐渐降低,使微裂缝闭合。随着烃类的不断增加,地层内压力加大,岩石又产生微裂缝,又有烃类排出,如此循环往复,就使烃类断断续续地排出。 1975年,蒂索等企图根据石油生成和运移的新理论采用盆地分析方法,确定盆地的石油远景和最有利的石油聚集带。70年代以来,许多石油地质学家和地球化学家,根据盆地类型、沉降史、沉积史、干酪根类型及其成熟度,建立石油生成模型,以便在空间和时间上定量地确定每一层油源岩的生烃潜力。 1975年蒂索等首次介绍了石油生成与地质时间呈函数关系的模型,即石油生成模型。1983年,迪朗还基于达西定律和相对渗透率概念,描述了二维二相单元数学运移模型。该模型提供了埋藏过程中沉积物孔隙的石油饱和度史和流体压力史,指出了石油运移的时间及油藏形成的可能部位。尽管这些研究工作还不成熟,但石油地质学家们的努力,使得石油地质理论已开始定量化和模式化。
20世纪30年代,在美国发现了巨大的东得克萨斯地层油藏之后,地质学家认识到不能简单地只靠背斜理论找油。为寻找新油田,除了应用构造制图外,还必须广泛地采用地层学方法。因此,在石油地质理论中引入了礁、不整合、逆倾斜的尖灭、岩相制图、枢纽线、三角、洲沉积等与地层圈闭有关的概念。