石油贮藏在特殊的地层构造内，寻找它并不是一件容易的事。所以需要精密的勘探方法，常用的方法有地质调查、地球物理勘探和地球化学勘探等。在实际查找油田时，这三种方法会结合起来使用。
寻找石油初期，勘探人员主要凭感觉及运气来寻找石油。他们从观察露出到地表的油或气入手，在野外特别注意寻找和打听有没有石油或冒汽泡的水泉，这是最直观的方法，古今中外都一样。这种主要依赖于自然压力及老式泵的石油开采，只能开采出矿藏中10%左右的石油。
经过大量实践，人们发现：三维地震勘探是探索地下石油世界的一个好方法，它是在一定的面积上打许多小井，将炸药埋在井底，引爆炸药后产生局部地震，采用地下地震信息的方法，勘探人员可从三维空间(立体的)了解地下地质构造情况。这种方法可以提供剖面的、平面的以及立体的地下地质构造图象，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。
开采出的石油要储存并运送到加工厂进行处理。目前油气运输主要有：管道运输、油轮运输、火车运输和汽车运输几种方式。一旦确定了可开采的油层层段后，人们就可以进行开采工作了。
当今采用现代化的勘探、开采新技术，可从矿层中开采出50%以上的石油和高达75%的天然气，为人类提供了相当丰富的能源。
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