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Grundlage für die Erdölsuche ist möglichst genaues Kartenmaterial. In bestimmten Gebieten (zum Beispiel Iran) kann man die Lagerung der Formationen bereits an der Erdoberfläche erkennen und bedient sich am besten der Luftbildkartierung als Grundlage der Karten. In Gebieten mit zum Teil mächtiger Überdeckung der tieferen Schichten durch junge Formationen oder im Offshore-Bereich muß man sich mit topographischen Karten oder sogar lediglich dem Koordinatennetz zufrieden geben.
Die Einbindung der Luftbildfotografie an der Erdoberfläche erfolgt durch ein großflächiges Raster trigonometrischer Stationen. Die Aufnahmen werden in schneller Folge hintereinander gemacht, so daß jedes Bild einer Serie das nächste um etwa zwei Drittel überlappt. Außerdem überdeckt jede Serie die Fläche der vorangegangenen um etwa die Hälfte. Diese Überlappungen ermöglichen es, die Fotos unter dem Stereoskop auszuwerten und so schon die meisten topographischen und viele geologische Details zu erkennen und zu messen. Man kann die Unterschiede zwischen verschiedenen Gesteinen bestimmen und die Grenzen zwischen verschiedenen Schichten klar festlegen. Die meisten Einzelheiten der geologischen Struktur sind somit bereits bekannt, ehe überhaupt jemand das Gebiet unmittelbar betreten hat.
Aus Luftfotos allein lassen sich natürlich nicht die genauen Gesteinstypen oder deren Alter bestimmen. Dazu und zur punktweisen Überprüfung der Luftbildinterpretationen muß der Geologe stets selbst das betreffende Gebiet und dort so viele ,,Aufschlüsse\" wie möglich besuchen. Das sind Stellen, wo anstehendes Gestein an die Erdoberfläche tritt. Dort werden kleine Gesteinsstücke abgeschlagen und mit einer Lupe bestimmt.
Die Neigung der Schichtflächen gegenüber der Horizontalen nennt man das ,,Einfallen\". Schichtflächen sind Ebenen, die in einer Gesteinsfolge normalerweise leicht zu erkennen sind. Sie wurden durch verschiedene zyklische Unregelmäßigkeiten in der ursprünglichen Ablagerung verursacht und sind somit Flächen, die ursprünglich horizontal gelegen haben. Die Messung des Einfallens und der Einfallensrichtung die Beschreibung der Gesteine und die Bestimmung der Fossilien ergeben die wesentlichen Informationen, die der Geologe im Gelände erarbeiten kann. Die Ergebnisse der Untersuchungen und Messungen werden notiert und in die Karte eingetragen. Falls erforderlich, wird eine Gesteinsprobe mit Fossilien noch im Laboratorium genauer untersucht.
Weitere solcher Beobachtungen vermitteln dem Geologen allmählich ein vollständiges Bild der an der Oberfläche anstehenden Gesteine. Er kann daraufhin eine Karte anfertigen, die durch einen Querschnitt ergänzt wird. Aufgrund der geologischen Unterlagen wird dann ein geophysikalisches Meßprogramm (siehe weiter unten) ausgearbeitet, das Aufschlüsse über die Lagerung der Schichten unter Tage ergeben soll.
Lassen die Ergebnisse der Untersuchungen auf geeignete Gesteine und strukturelle Elemente schließen, wird die beste der entdeckten Strukturen durch eine Bohrung (wildcat) erkundet. Sie dient hauptsächlich dazu, den Poreninhalt der verschiedenen Schichten festzustellen. Ferner soll sie Informationen über die durchbohrten Gesteine erbringen, und drittens wird durch entsprechende Messungen ermittelt, welche Druck und Temperaturverhältnisse in der Tiefe herrschen. Findet man Öl, wird die Bohrung so komplettiert, daß man es auch fördern kann.
Unter normalen Voraussetzungen haben die ersten Bohrungen auf den besten Strukturen sehr gute Erfolgschancen. In vielen Gebieten der Erde werden jedoch Öl- und Gasansammlungen unter speziellen Verhältnissen angetroffen, die viele Bohrungen in unterschiedlichen Lagerstättentypen erfordern, um die Bedingungen für die Ölentstehung in diesem Gebiet und die Eigentümlichkeiten der Lagerstätten aufzuklären. In solchen noch unbekannten Lagerstätten können durchaus sehr große Ölmengen entdeckt werden. Im allgemeinen sind die in komplizierten geologischen Provinzen gefundenen Ölfelder durchschnittlich jedoch kleiner als diejenigen in einfacheren Gebieten.
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