채광작업을 진행할 만큼의 양의 석유가 집적된 지각 부분을 석유광상이라 하며, 일반적으로 다공질(多孔質)이고 침투성이 좋은 암석으로 되어 있다. 이 암석[油層岩]이 연속된 지층[貯油岩]에 석유가 들어갈 수 있는 지질구조로 되어 여기에 석유가 이동·집적되면 석유광상이 된다.

지질구조의 대표적인 것은, 지층이 위쪽으로 볼록한 산 모양을 나타내며 한 방향으로 뻗어 있는 배사구조(背斜構造)와 손을 굽힌 것과 같은 돔 구조가 있다. 배사구조를 이루는 유층은 이 유층의 상하부에 석유·가스·물이 서로 유통하지 못하게 하는 치밀한 암석이 있고, 특히 상부를 이루는 불투수성 암석층을 덮개암(cap rock)이라 한다.

또 유층 하부는 물로 봉쇄되어 있으며, 유층 상부는 유리형(遊離形) 천연가스(캡가스)가 고압으로 채워져 있기도 한다. 이 밖에 일련의 포개진 지층이 거의 일정한 방향으로 경사져 있는 단사구조 중에 렌즈상 첨멸(尖滅) 또는 침투성이 두드러지게 나쁜 곳이거나 아스팔트에 의해 봉해져서 석유가 집적되어 있는 경우, 그리고 지층의 부정합(不整合)·단층 등에 의해 석유가 도망갈 수 없게 밀폐된 경우 등이 있다.

탐광(探鑛), 즉 석유광상의 탐사방법은 석유 자체를 찾는 것이 아니라, 우선 지하지질 상황이 원유가 집적하기에 좋은 조건이라고 판단되는 장소를 찾는 것이다. 그 다음 단계로 찾아낸 후보지에 시굴정(試掘井)을 뚫고 석유의 존재유무와 그 존재상태를 확인한다.

시굴 후보지를 찾는 방법에는 지질학·지구물리학·지구화학을 기초로 한 여러 방법이 있으며, 각기 다른 특징을 가지고 있다. 따라서 조사지의 지질조건·지형 또는 지역조사단계에서 필요로 하는 정밀도에 따라 그 방법을 선택하며, 또 서로의 장·단점을 적절하게 병용하는 것이 바람직하다. 이렇게 조사된 대상지역 및 그 주변지역에 대한 각종 자료를 될 수 있는 대로 많이 수집하여 이들을 지질학적으로 검토한 다음, 가장 유망하다고 생각되는 곳에 시굴정을 뚫는다.

⑴ 지질학적 방법:지질조사·고생물조사·암석학적 조사가 포함된다. 그리고 유징(油徵), 지층의 암질·주향·경사 등이 직접적으로 관찰되고 구조의 유무 및 집유(集油)에 대한 가치판정이 이루어진다. 지질학적 조사는 지표뿐만 아니라 해저지질 또는 지하지질도 대상이 되고, 조사결과는 각종 도면으로 정리하여 둔다. 항공사진 지질조사에서는, 항공사진을 관찰하여 지질과 암석의 분포 및 지질구조에 대한 판독 및 도식화를 한다.

⑵ 지구물리학적 방법:물리탐광이라 하며, 종류는 많지만 석유탐광에는 공중자기탐광(空中磁氣探鑛)·지진탐광·중력탐광이 가장 보편적으로 사용된다.

⑶ 지구화학적 방법:지구화학탐광이라 하는데, 석유의 생성과정을 지구화학적으로 규명하고 그 존재 장소를 추적하려는 것이다. 이 견지에서 석유근원암의 유기물조사·가스상 탄화수소분석, 토양분석, 간극수(間隙水) 분석 등이 이루어진다.

⑷ 구조시추에 의한 방법:지표지질조사를 효과적으로 할 수 없는 지역 등에서 사용하는데, 지표에서 비교적 작은 지름의 우물을 파면서 지하의 암석시료를 취하여 지하지질구조나 지층의 순서 등을 직접 파악하는 방법이다.