20世纪是石油工业飞速发展的世纪。首先，在认识水平和研究方法方面，从孤立地分析构造油气藏、从静态的槽台说观点认识地下地质特征，发展到用板块构造及活动论的观点分析含油气盆地的形成与演化，用含油气系统的观点系统分析油气的生成、运移和聚集过程。
其次，在勘探方法和勘探技术方面，从简单的传统钻井工艺逐步发展到喷射钻井、大位移井、欠平衡钻井和多分支水平井。地震勘探技术更是从无到有，从模拟记录阶段迅速发展为数字地震、三维地震、四维地震。测井技术从模拟记录测井发展至数字测井、成像测井和核磁测井。
所勘探的目标亦从背斜圈闭、构造圈闭，发展到复杂隐蔽的地层圈闭、岩性圈闭、深部潜山、礁体以及盐下圈闭等等。所勘探的地区从单一的陆上浅层，发展到沙漠、极地等边缘地区以及深层、滩海和广阔的大陆架海域。
总之，早期“瞎子摸象”式的勘探活动已经逐渐发展为现代的综合勘探新概念。
下面分专业对国外石油工业正在应用的一些关键技术及其发展趋势作简要论述。
(一)地质理论研究与应用20世纪90年代以来，随着计算机、信息、通讯等基础技术的发展，石油勘探理论研究和应用技术在多方面取得了重要进展，新理论、新技术不断涌现。一些与石油地质相关的学科，如：板块构造理论、沉积学和沉积盆地研究、盆地分析模拟、油气成藏动力学、含油气系统、层序地层学、天然气学、多学科工作组等，都取得了较为突出的进展。
油气勘探技术正在走向精细化、集成化，形成了以多学科协同研究为基础的综合勘探体系，并逐步渗透到油气开发领域。在整个综合勘探体系中，地质综合研究形成了以盆地分析为基础、以含油气系统为思路和方法、以目标评价系统为手段的一整套地质综合评价方法和技术。
盆地分析在引入板块构造学、层序地层学、三维盆地模拟技术和多学科综合后，从理论基础到方法技术，得到了进一步完善。含油气系统把油气形成、运移、聚集作为一个完整的科学体系进行应用，从而改变了以往孤立地研究各单一成藏条件的状况，在预测含油气区带和油气藏分布等方面显示出良好的效果，己成为不可缺少的找油理论和手段。勘探目标评价系统在国外己有10多年的发展历史，目前各大油公司都拥有自己的勘探目标评价方法并已形成相应的软件，内容包括烃源岩、储层、圈闭和成藏动力学等四大要素的描述；地质、工程、经济和风险分析；钻后评价和油气可采储量评估等多个方面。
目前，国外油气勘探的地质关键技术主要有：
(1)油藏描述技术
(2)盆地模拟技术
(3)高精度层序地层学
(4)油气远景目标定量评价技术
(5)资源评价技术和方法
(6)储层综合预测技术
(7)综合勘探技术
多学科的交叉、综合，多种勘探方法、勘探技术的综合运用，多个部门间的广泛联盟将是21世纪石油勘探技术发展的主流。高效的信息管理网络、勘探技术的综合与集成、基于风险和经济评价的目标优选和决策会成为各大油公司的制胜法宝。未来5～10年，上述地质关键技术将得到进一步发展和应用。并且，下面2项技术将会被开发应用，而成为某些大油公司的关键技术：
(1)综合地质模拟技术
(2)石油勘探开发数据集成技术与管理系统
(二)物探技术
物探技术在石油勘探开发领域占据举足轻重的位置，尤其是地震勘探技术，更是国外技术服务公司的重点服务项目，也是综合性石油公司降低成本、实现高效益生产的主要手段之一。
自地震勘探技术进入石油勘探领域之后，反射地震技术、数字地震技术和三维地震技术分别在不同的历史时期作出了突出的贡献，使当时的油气发现数量与储量大幅度增加，成为地震勘
探技术发展史中里程碑式的进步。进入90年代，随着计算机技术水平的提高，高分辨率地震技术、三维叠前深度偏移技术、油藏地震描述技术、四维地震监测技术等一批新技术迅速发展，它们不仅极大地提高了新区勘探的成功率，也给老区勘探注入了新的活力。
在现阶段，相关学科的不断发展促使地震勘探技术在数据采集、处理、解释和设备制造方面取得长足的进步。成像技术和多学科协同研究的应用，使地震勘探技术的作用更加广泛，三维地震、井眼地震、地震油藏描述与监测和三维可视化等技术，均已在油气勘探与生产中发挥着无法替代的作用，为提高勘探成功率、降低生产成本和改善采收率作出了突出的贡献。
在21世纪初期，这些技术仍将在油气勘探与生产领域继续自身的作用，然而随着生产要求的不断提高，这些技术自身的改造势在必行。有迹象表明，各种方法技术的集成与生产问题的实时解决，是这些技术发展的趋势。未来5-10年，将出现的关键技术包括：部署永久性地震传感器排列系统，实施实时地震油藏生产监测，实现油田生产仪表化(电子化)管理；发展实时深度成像技术，实施随钻地震成像，实现钻井进程可视化控制；完善多分量地震勘探技术，实现岩性和直接流体判别勘探；建立数据处理-解释-评价-决策过程可视化综合系统，全面提升多学科工作组的研究能力和资产评估组的决策准确性。
(三)测井技术
油气勘探开发面临的新形势对测井技术提出了新的要求。电子、机械、计算机、通讯等技术的迅猛发展为测井技术的发展提供了先决条件。在这种大环境下，测井数据采集、处理和解释技术得到了快速发展。现在，测井仪器已经从数控测井仪器向成像测井仪器方向发展，成像测井仪器可以以更高的数据传输率、在更短的时间内传送更多的测量数据；一次下井可以组合更多的下井仪器；一个仪器有更多的探测器，扩大了井眼的覆盖范围，进行成像测量；仪器具有更高的采样率、更高的分辨率和多种探测深度。
20世纪90年代中期，斯伦贝谢等大公司相继推出了成像测井技术，使得测井技术发生了根本性的变化，测井正从平均化的测量向阵列测量演变，能更好地探测地层的非均质性，更有效地划分薄层，更准确地确定薄层的孔隙和含油饱和度。除了成像测井技术外，核磁共振测井技术、套管井测井技术、随钻测井技术和快速平台测井技术都得到了迅速发展，成为近期关键的测井技术。
核磁共振测井技术经过这几年的发展，得到了不断改进，测井精度和测量速度得到了极大提高，现场应用越来越广泛，应用效果越来越明显。套管井测井在油气田开发中的作用更加重要，在国际市场上，套管井测井占47%，套管井测井仪器更加配套，新一代脉冲中子测井仪器已经问世，新一代仪器具有地层评价、生产测井和油井监测等多种功能。随钻测井技术自20世纪80年代问世以来，经过不断改进，现在已经发展到了第三代，随钻测井仪器正在向着阵列化成像方向发展，某些随钻测井项目已经实现成像测量。随着哈里伯顿公司随钻核磁共振测井仪器的推出，成像测井仪器更加配套，仪器的可靠性得到了进一步的增强。为了适应更加恶劣的测井环境，斯伦贝谢公司和哈里伯顿公司都推出了恶劣环境测井技术，仪器的耐温达到500℉、耐压达到了25000psi，可以在30000ft以下的深井中完成测井作业。在裸眼井测井中，电阻率加上三孔隙度测井的市场份额占到了78%。因此，几家大测井公司都积极加强常规测井系列的研究，并将随钻测井中的高可靠技术应用于此系列，推出了快速平台，使常规测井仪器向着多组合、小尺寸、高可靠、低成本的方向发展。测井平台可以缩短测井时间，降低测井中的故障率，并大大节省了占用井场的时间。与成像测井仪相比，其成本低得多，服务价格可以大大下降。这一系列在国际市场上有很强的竞争力。
另外，近两年出现的永久测量技术的应用越来越多，各大服务公司都在积极介入这一市场，预计该项技术对油气田的开发将会起到非常重要的作用。
(四)钻井技术
由于钻井费用占了石油工业勘探开发费用的50%～80%，所以，研究和发展先进适用的钻井技术是国外大石油公司降低勘探开发成本的主要着力点。概括起来讲，国外钻井技术的发展目标主要有两个：一是提高勘探开发整体效益，二是降低钻井直接成本。
近些年，国外核心钻井技术主要体现在以下几个方面：
1.欠平衡钻井技术
欠平衡钻井技术(指注气欠平衡钻井技术)于90年代初起源于加拿大，是由加拿大开始推广的。欠平衡钻井技术可减轻地层损害，提高机械钻速，克服漏失和卡钻，是开发枯竭油层的一种好方法。但欠平衡钻井技术要比常规钻井技术复杂，首先要增加一系列的设备。并且在安全和防腐方面目前也存在一系列的困难。
2.大位移井钻井技术
20年代美国开始运用大位移井，90年代该技术得到迅速发展。大位移井技术主要用于以较少的平台开发海上油气田和从陆上开发近海油气田，目前主要用在北海、英国WatchFarm油田和美国加州近海。
3.多分支井钻井技术
多分支水平井能由多个储层同时泄油到一个主要井眼。储层和地下环境要求确定主井眼与多分支水平井的连接规范。目前在国际上一致承认的是TAML对多分支井完井系统的分级。TAML把多分支水平井的完井分为6个级，其中第三级里包括一个亚级。
多分支水平井是提高油井产量和产能的一种方法。目前Schlumberger Cambridge Research和Schlumberger Doll Research两家斯伦贝谢公司下属的科研机构正与很多大学合作，对提高单井产量和最大限度地提高多分支水平井的产能的方法进行研究。研究内容包括增产措施和控制、多项流监测、流体分析等。
4.连续管钻井(CTD)技术
CTD钻井技术是开采末波及区和提高油井产能的新技术，该技术为开采未波及区和提高油井产能打开了门户，并提供了一条经济有效的新技术。
5.地质导向钻井技术
斯伦贝谢公司于90年代中期研制成功近钻头传感器，并将其应用在导向钻井作业中，形成了一种新的导向钻井技术即地质导向钻井技术，并将这项钻井技术向全世界推广。另外，为发展地质导向钻井技术，斯伦贝谢公司还研制成功测传马达(instrumented steerable motor)，为地质导向钻井又增加了新的工具。地质导向钻井的特点是，由于传感器离钻头较近，因此能实时地把钻头附近的测量数据传送到地面，钻井工程师可根据实时测量数据及时地调整井眼方位和井斜角以确保井眼沿设计轨道钻进。
6.自动跟踪旋转闭环钻井系统
自动跟踪旋转闭环钻井系统通过井下测量、地面测量、数据采集、综合解释、地面过程控制、井下过程控制6个过程实现钻井自动化。
到2001年1月为止，贝克休斯公司已采用自动跟踪旋转闭环钻井系统钻进了71万m的进尺。自1977年自动跟踪旋转闭环钻井系统投入使用以来，在15个国家共打486口井。共节省了3亿美元的综合成本。
7.膨胀管制造和应用技术
膨胀管技术问世于80年代初，是由前苏联研制成功的。当时是用的是93号钢制成的异形管。当钻遇水层或破碎带而无法正常钻进时，将其下入井内，用扩管器将异型管扩成圆形并使其靠井壁上，借以封堵水层和破碎带。到90年代末，美国研制出割缝膨胀管，这种割缝膨胀管比异型管更容易扩径，因此其封堵破碎带的效果更好。据称，如果连续下这种割缝膨胀管用以封隔地层，可以少下一层或几层套管，从而可大副都降低钻井成本。
未来的钻井技术发展将继续以降低勘探开发总成本和钻井直接成本为主要目标，以实现自动化钻井为核心的研究内容带动整个钻井技术的进步。钻井技术将更好地与地质、地震、测井和录井等专业技术紧密结合，形成一套高效的钻井系统，不断提高油气勘探成功率和单井产量，缩短钻井时间，降低“吨油成本”。21世纪初的重要钻井技术发展方向包括以下几个方面：
(1)多分支井。多分支井的钻井与完井技术将进一步得到完善和发展，并将广泛应用于老油田和海上油田。
(2)大位移井。大位移井钻井技术将进一步围绕降低成本、减少风险和提高成功率的目标而发展，将更广泛地用于海上油田、滩海油田和其他地面条件受到限制的油田。
(3)欠平衡钻井。欠平衡钻井技术将进一步朝安全、简便和适用的方向发展。这项技术对于保护油层和提高钻井速度具有重要意义，将广泛用于低压低渗油田和老油田。
(4)钻井信息技术，包括随钻测量、随钻测井、随钻地震和实时三维井眼轨迹监测(与地质模型结合)等技术。各种井下传感器的位置将进一步朝钻头附近移动，能够探测钻头前方的地层信息，更好地实时监测地下情况，修改地质模型，实现地面与地下的双向通信，进行地质导向钻井。
(5)连续管钻井技术。连续管、连续管钻机和连续管钻井配套的工具(如小直径井下马达、钻头和测量工具等)将会得到进一步的发展。连续管钻井技术在分支井和小井眼钻井方面有着广泛的应用前景。
(6)可膨胀套管技术。常规钻井中是将固定尺寸的套管下入井中，从井口到油层的尺寸是逐渐缩小的。因此，有可能因为井眼尺寸而限制某一深度的井下作业，甚至不能达到目的层。壳牌研究中心最近开发了膨胀式割缝管和实体套管，其中膨胀式割缝管的直径可膨胀至原有的2倍。这项技术具有重要的意义，一是可以简便有效地解决复杂井段的井壁稳定问题，二是可以减少上部井眼的尺寸和套管层数，甚至在几年内实现从井口到井底以同一尺寸钻井，这样可以钻更深的直井和大位移井，三是可以修复老井被损坏的套管,四是可以大大降低钻井成本。
(7)自动化钻井。继续开发研究井下钻井、地质信息采集与处理技术，可遥控井下工具及井下自动执行装置等。
(8)深水钻井。在过去的十多年里，人类的石油钻井活动已经从1983年的300m水深扩展到了1998年的2300m水深左右。为有效地开发深水油气资源，深水钻井技术必将得到进一步的发展。
