Le tecniche di ricerca del petrolio comprendono uno studio geologico preliminare dell'area, a cui seguono prospezioni geofisiche e quindi, in presenza di indicazioni positive, la perforazione di uno o più pozzi esplorativi, che in caso di successo vengono chiamati pozzi di scoperta.
Il rilevamento sismico consiste nel far brillare sul terreno delle piccole cariche di esplosivo. Le onde sismiche vengono poi registrate da apposite apparecchiature che, attraverso i dati, permettono di ricostruire la struttura degli strati rocciosi e quindi scoprire l'esistenza di giacimenti petroliferi.
Il rilevamento effettuato permette solamente di ipotizzare l'esistenza del giacimento petrolifero: la certezza della sua presenza e della sua consistenza potrà essere verificata perforando il terreno in diversi punti. Le operazioni di ricerca sono comunque molto lunghe, poiché dipendono dalla consistenza e dalla profondità del giacimento.
La trivellazione del terreno con apposti impianti, perforando nel sottosuolo fino alla profondità suggerita dalla analisi geologiche e geofisiche precedenti, permette il diretto riconoscimento della eventuale presenza di giacimenti petroliferi. Durante la perforazione le rocce attraversate vengono studiate sia tramite il recupero di campioni dal sottosuolo, detti carote con operazioni di carotaggio sia valutando i risultati delle operazioni di logging.
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