研究石油和天然氣在地殼中生成、運移和聚集規律的學科，石油和天然氣地質學的簡稱。石油是流體，與固體礦產相比，有其獨特的生成和聚集規律。石油聚集的地方並不是生成的地方，石油在生成後，必須通過運移才能聚集在有利的圈閉中。大量的勘探和開採實踐，積累瞭很多有關油氣生成、運移和聚集規律的知識，逐漸形成這門學科。
在美國和日本等國，石油地質學的內涵更廣，除研究石油和天然氣成因、油氣藏形成和油氣在地殼中的分佈規律，以及從生成、運移到富集集成為油氣藏的基本原理外，還包括油氣田地質學、調查和勘探油氣的各種地質學、地球物理學和地球化學的原理和方法，以及油氣田開發的地質學原理和工藝技術等內容。
研究簡史 18世紀中期，人們就曾經在油氣苗位置上或其附近鑿井，發現在一些背斜脊部有油滲出。背斜理論是加拿大地質學傢T.S.亨特於1861年提出的。背斜理論一直為地質學傢所遵循，指導著勘探的決策。特別是1920年地震反射法成功地應用於地下構造的制圖，更加強瞭應用背斜理論尋找石油的信心。
20世紀30年代，在美國發現瞭巨大的東得克薩斯地層油藏之後，地質學傢認識到不能簡單地隻靠背斜理論找油。為尋找新油田，除瞭應用構造制圖外，還必須廣泛地采用地層學方法。因此，在石油地質理論中引入瞭礁、不整合、逆傾斜的尖滅、巖相制圖、樞紐線、三角洲沉積等與地層圈閉有關的概念。
在19世紀初期，地質學傢根據野外觀察認為，石油起源於瀝青質頁巖，並被運移到砂巖中。在無機成因說與有機成因說的長期激烈爭論中，有機說者提供瞭很多重要證據，並且不斷地對一些論點加以修正、補充和完善。1943年，F.C.懷特莫爾等根據從海藻中分離出含有19～34碳原子的一系列烴類的事實，指出海洋有機體一年所提供的6000萬桶烴類，就足夠形成在沉積巖中發現的總烴量。1952年，P.V.史密斯通過對現代海洋沉積物中烴的研究，進一步完善瞭這種生油理論。他指出近代海洋沉積物中存在遊離烴類，並在成巖早期階段隨著深度加大，烴含量急劇增加，非烴化合物含量顯著減少。1963年，P.H.埃佈爾森提出，石油是沉積物的幹酪根在成巖過程的晚期經過熱解生成的。幹酪根成油說已成為石油生成的現代最重要的理論。
K.馬格拉（即真柄欽次，1975）除瞭強調壓實作用為初次運移的主要動力外，還提供瞭粘土脫水異常壓力和石油運移等方面的資料。此外，А.Н.斯納爾斯基（1962）指出，微裂縫對石油從不滲透油源巖中排出有重要的作用。B.P.蒂索、R.佩列特和H.D.赫德伯格等還認為，由於液態或氣態烴類數量不斷增加，生油層內壓力增加，直到壓力增至大於巖石強度時，則巖石產生微裂縫，烴類氣體排出，隨著地層內壓力逐漸降低，使微裂縫閉合。隨著烴類的不斷增加，地層內壓力加大，巖石又產生微裂縫，又有烴類排出，如此循環往復，就使烴類斷斷續續地排出。1975年，蒂索等企圖根據石油生成和運移的新理論采用盆地分析方法，確定盆地的石油遠景和最有利的石油聚集帶。70年代以來，許多石油地質學傢和地球化學傢，根據盆地類型、沉降史、沉積史、幹酪根類型及其成熟度，建立石油生成模型，以便在空間和時間上定量地確定每一層油源巖的生烴潛力。1975年蒂索等首次介紹瞭石油生成與地質時間呈函數關系的模型，即石油生成模型。1983年，B.迪朗還基於達西定律和相對滲透率概念，描述瞭二維二相單元數學運移模型。該模型提供瞭埋藏過程中沉積物孔隙的石油飽和度史和流體壓力史，指出瞭石油運移的時間及油藏形成的可能部位。盡管這些研究工作還不成熟，但石油地質學傢們的努力，使得石油地質理論已開始定量化和模式化。
基本內容 主要包括6個方面：①石油及其伴生物天然氣、固體瀝青的化學組成、物理性質和分類（見石油瀝青）。②石油成因與生油巖標志。③儲集層、蓋層及生儲蓋組合。生儲蓋組合是形成油氣藏必不可少的條件之一。有利的生儲蓋組合是指生油層中的油氣能運移到儲集層中，同時蓋層的質量和厚度又能保證運移至儲集層中的油氣不會逸散。這是形成油氣田的重要條件之一。④油氣運移，包括油氣初次運移和油氣二次運移。⑤圈閉和油氣藏類型。⑥油氣藏的形成和保存條件。油氣藏的形成過程就是在各種因素的作用下，油氣從分散到集中的轉化過程。能否有豐富的油氣聚集，並且被保存下來，主要取決於是否具備生油層、儲集層、蓋層、運移、圈閉和保存6項條件。其中最重要的兩個條件是充足的油氣來源和有效的圈閉。
與其他學科的關系 石油地質學與流體力學、有機地球化學、地球物理學、構造地質學、沉積巖石學和巖相古地理學等有密切的關系。例如，這些學科的發展，以及色譜、色譜－質譜、紅外光譜、電子顯微鏡和同位素分析等技術的廣泛采用，為解決石油成因問題創造瞭良好的基礎。
一些重要的油氣藏與河道砂、三角洲砂、沉積砂和礁密切相關。而這些類型的砂體和礁的分佈受沉積體系的控制，因此，隻有通過研究沉積巖石學和巖相古地理，才能確定儲集巖分佈的有利地帶。
石油地質學與構造地質學關系十分密切。油氣的運移和聚集受盆地區域構造和局部構造條件的控制，要想成功地找到與背斜構造、斷裂構造，以及不整合面有關的油氣田和油氣聚集帶，就必須深入掌握有關構造地質學的知識。
展望 石油地質學雖已取得很大進展，但仍存在一些尚待解決的問題：①勘探的實踐表明，幹酪根熱降解成油說，可能並非是生油理論的唯一模式；②在儲層成巖後生作用的研究中，探討次生孔隙的成因，預測砂巖和碳酸鹽巖橫向上和縱向上的次生孔隙發育帶；③在厚生油泥巖發育情況下，詳細研究石油初次運移的距離和排烴量等問題，是石油地質學一項迫切的任務；④盆地分析和模擬研究，將會推動石油地質理論向定量化、模式化方向發展；⑤非構造圈閉是提高油氣儲量和產量的重要勘探對象。
參考書目
潘鐘祥主編：《石油地質學》，地質出版社，北京，1986。
王尚文主編：《中國石油地質學》，石油工業出版社，北京，1983。
包茨主編：《天然氣地質學》，科學出版社，北京，1988。