石油勘探，就是考证地质历史，研究地质规律，寻找石油天然气田。主要要经过四大步骤，即:确定古代的湖泊和海洋(古盆地)的范围；然后从中查出可能生成石油的深凹陷来;第三步是在可能生油的凹陷周围寻找有利于油气聚集的地质圈闭;最后对评价最好的圈闭进行钻探，查证是否有石油或天然气，并搞清它有多少储量。下面对这四个步骤的工作内容作一介绍。（具体的石油勘探技术方法请看专题论述）

    （一）确定古湖泊古海洋的范围
    前面已经讲到了，石油是在古代的湖泊或海洋的沉积物中生成的，油田也是在这里形成的。因此，确定古湖古海(即古盆地)所在及其范围当属是首要的。
    确定古湖古海的地质依据，主要是研究岩石和化石(古代保存在地层中的生物遗体或印模、痕迹等)。通过地质家们的研究，现在地球上的岩石种类极多，但最基本的可以分为三大类，一是火成岩(亦叫岩浆岩)，它是由地球深部的岩浆喷发到浅处或地面后，凝固而成的。电视中曾多次报导过现代火山喷发的壮观场面，因此对这种岩石的来源与形成是好理解的。二是沉积岩，前面在油气形成问题时，已谈到了它的来源与形成过程了，它就是确定古湖古海最主要的物质依据。也就是说，哪里有沉积岩，哪里就是古代湖泊或海洋，这是毫无疑问的。三是变质岩，这主要是各种岩石(包括火成岩、沉积岩)，在地壳的变迁过程中因经受高温高压而改变了原来的性质变成了既坚硬又致密的另一类岩石。
    古湖泊和古海洋又怎样区别呢?这主要是通过化石来确定和区分的。因为湖泊与海洋的生物特征是大不一样的。另外，即使同样的沉积岩，湖泊和海洋岩石的物理化学性质也是不一样的。简单地说，是以当时水的咸淡来分的，淡水为湖，咸水为海……。
    古湖古海的保存状况对找油找气的影响十分重要，在后来的地质变迁中，或遭受过风化剥蚀，造成残缺不全；或遭到火成岩的侵入破坏；或经过严重的变质过程等等，这些情况也都要通过对岩石性质和地层保存的完整程度等方面考证其发育过程。

    （二）查明生油凹陷的位置
    不论是湖盆或者海盆，面积都很大，一般也有上万平方公里，大如新疆的塔里木盆地，竟超过50万平方公里。盆底的形态也是凹凸不平，很不规则的，有高低，有深浅，较低的部分称之为凹陷，高的部位称之为凸起或隆起，一般水中的生物遗体比较容易富集在盆底的低处，所以凹陷是被认为盆地中有利于生油的部位，当然也是较深的为好，故在明确了盆地范围以后的第二步就是查明深凹陷的位置，也就是找出能够生成较多油气的地方。

    （三）寻找地质圈闭
    寻找地质圈闭是寻找油田的中心环节。任何一个找油部门对这一工作都是十分重视的。地质圈闭有大有小，有深有浅，形态各异。例如大庆油田的大庆长垣，其圈闭面积达千余平方公里，是迄今为止我国找到的最大储油圈闭。当然也有小到不足一个平方公里的，有的单独的含油圈闭只有一口油井。地质圈闭有的可以部分地露出地面，甚至一座高山即为一个完整的地质圈闭；有的埋藏很深，地表完全看不出来。现在我国有能力探测到的圈闭埋深，大约在五、六千米深左右，在这个深度以内，用人工地震的方法可以查得比较准确，钻井也能够得着。寻找圈闭自然也是一个由浅入深、由大到小的过程，对于深而小的圈闭，找到它当然是很困难的，它要求的技术精度、难度要比一般情况下高的多。
    找到地质圈闭以后，还要对圈闭进行是否具备储油条件的研究和评价工作。一般来说，在靠近生油凹陷的地质圈闭，有利于油气运移进去，成为有希望的油田，而对其他地方的圈闭，评价就要低一些。再则各个圈闭本身的保存是否完整，可储藏油量的大小等情况也需要进行研究和评价。

    （四）钻探油气田
    对所找到的地质圈闭，里面是否储藏着石油或天然气，在没有对它进行钻井验证之前，一般是很难给以定论的。因此，对地质圈闭进行钻探，这是寻找油田的最后一个步骤，也是极其重要、极其关键的一个步骤。其重要性及关键性在于，这个步骤中所采取的一切技术和手段，它都关系到一个油田能否顺利诞生以及它的实际命运问题。
    在油田发现史上有不少这样的情况：一个圈闭本来是充满了石油的，但因钻探技术及方法不当，而没有发现其中的油气，直到若干年后，人们再次认识，再次钻探时才证实是个油田；还有的在首次钻探中就发现了油层，但其中油气就是出不来或油气产量很低、结果评价为没有工业开采价值而弃置一旁，可是以后的重新钻探或经过一定的技术措施，又喷出了高产油气流。可见，钻探是发现油气田至关重要的一步，它与前面的工作关系，如同十月怀胎与一朝分娩那样，所以必须十分认真对待。
    在盆地内或一个圈闭上第一口或第一批探井应该打在什么位置，这是要综合考虑多种资料以后才能确定的。其实，第一口井就找出油田来的可能性是比较小的，如新疆克拉玛依因为旁边有黑油山可以看得见，它就是第一号探井生油的。至于我国东部在复盖区找油田，就不那么容易了，大庆油田的第一口出油井是松基3井，说明在此以前至少已有了两口空井；胜利油田的第一口出油探井是华8井，说明在此之前曾经至少打了7口干井；大港油田是在打了近20口探井以后才发现的；任丘油田的第一口出油井是任4井，在它以前，曾经有5口以上的井落了空。当然，确定探井井位也不是无章可循、完全盲目的，简单而言，以找油为目的的探井(另有以探明地层为目的的井称之为基准井或参数井)总是尽可能定在圈闭的最高位置，其理由就是油和气总是浮在水的上面。这里的所谓"高"是指含油层的“高”。地质结构十分复杂，因而“高”也不是绝对的高，形象地比喻：如果要钻探的圈闭象个反扣着的碗或盆，第一口探井就定在拱起的碗或盆底上;如果这个圈闭象一条竖放着的大鱼，第一口井位就定在其脊背的高处；如果圈闭象一块倾斜的板(克拉玛依),探井就定在它的上方。也有极少的例外，比如一般人的头发都在头顶上最密，但秃顶者却在头部的周围才有头发，如果一定要在头顶去剪发，只会徒劳无益，新疆准噶尔盆地就有这样的实例，五十年代在其最高处打成了一口探井，一无所获，到了八十年代又在四周较低处打井，却出了油，用“秃顶”周围的头发来比喻，确有相似之处。也有确实在“盆底”找到油的，犹如炒菜的锅里放点油，它不可能停在锅沿上，这是因为这里的地层里几乎没有水，石油不占密度差的优势浮起来，只好“沉底”了，这种实例很少，所以“高处找油”仍然是首先应当遵循的准则。