井下地層由各類巖石組成，不同的巖石具有不同的物理、化學性質。為了研究各類巖石的物理性質及井下地層是否含有石油天然氣和其他有用礦產，建立了一門實用性質很強的邊緣學科——測井學，簡稱“測井”。它以地質學、物理學、數(shù)學為基礎，采用計算機信息技術、電子技術及傳感器技術，設計出專門的測井儀器，沿著井身進行測量，得出地層的各種物理化學性質、地層結構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，能準確確定地層的真正電阻率，是解決復雜儲層測井評價的有力手段。地球化學勘探法簡稱油氣化探，是利用化學分析方法對巖層、土壤、氣體和水中的各種成分進行分析，測定地下油氣擴散所引起的各種化學變化，分析地下油氣存在與分布的情況，通過地球化學異常的，尋找油氣礦產資源的一種方法，包括氣測法、瀝青法、水化學法等。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氫化合物氣體含量的方法。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，說明本地區(qū)有著油氣生成、運移、擴散和氧化的過程存在，用來評價該區(qū)、該層含油氣遠景。水化學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。
以進行含油氣可能性的判斷。石油地質綜合研究水平，關系石油、天然氣勘探開發(fā)的速度和效益?，F(xiàn)代油氣勘探是從石油地質綜合研究開始，應用新技術、新理論和創(chuàng)新思維，對有勘探前景的沉積盆地進行綜合評價，計算油氣資源量，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，制訂鉆探計劃，力爭用較小的投入、較短的時間取得勘探突破。石油地質綜合研究，包括板塊構造研究、地震地層學和層序學研究、生油巖與生油條件研究、地球物理勘探技術方法研究、含油氣體系和成藏動力學研究、盆地分析與資源評價研究、油氣勘探規(guī)劃部署研究、油氣勘探經(jīng)驗研究等。組成地殼的巖石有著不同的磁性，可以產生各不相同的磁場，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，研究它與地質構造的關系，根據(jù)磁異常特征作出關于地質構造及礦產分布的預測，這就是磁力勘探的實質和主要任務。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)地質要求部署測線，測量測線上各點的磁力值，并據(jù)此編制磁力異常圖?？碧郊覍Φ刭|、地震、重力、磁力、電法等各種圖件進行綜合性分析，得出必要的結論，以指導勘探。磁力共振在確定火成巖分布和區(qū)域地質結構上有較好的效果。精度磁力勘探可以確定地質構造，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電性的特點，來研究地下構造形態(tài)的方法。主要有兩種方法：一是大地電流法，是通過測定地球內部的天然電流大小來研究地下構造；
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、巖層的構造有關，因而可以用來研究地質構造。垂向測深法能大致確定地下的構造的形態(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)域結構，基底起伏狀況等提供一定信息。遙感技術是指從遠距離、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、傳輸和處理，從而識別目標物的性質和運動狀態(tài)的系統(tǒng)技術，從而判認地球環(huán)境和資源。它是20世紀60年代，在攝影和判讀基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發(fā)展，而逐漸形成的綜合測技術。
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、地質形象、構造現(xiàn)象等一覽無余地記錄下來。這些照片經(jīng)過地質解釋和繪制工作，就成為勘探人員所需要的“地質圖”。因此，遙感技術成為險惡地形、高寒缺氧地帶等生命地質勘探的良好技術手段。野外地質調查、地震、重力、磁力、電法、遙感等勘探技術的運用，都是為了尋找可能含有石油、天然氣的地質圈閉，也就是通常說的勘探目標。但是，地質圈閉是否含有石油、天然氣，還需要通過鉆井來解決。在探井鉆探過程中，為了及時捕捉住油氣層，要小心謹慎地進行地質錄井，包括巖屑錄井、鉆時錄井、泥漿錄井、氣測錄井、巖心錄井等。地質錄井有兩項任務：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、油氣壓力、含油氣豐度等。