根据勘探技术手段的不同，石油勘探主要分为物理勘探和化学勘探两大类。其中以物理勘探为主要手段。目前各油气田勘探经常使用的主要是物理勘探中的地震勘探。
（1）地震勘探：是根据地质学和物理学的原理，利用电子学和信息论等领域的新技术，采用人工方法引起地壳振动，如利用炸药爆炸产生人工地震。再用精密仪器记录下爆炸后地面上各点的震动情况,把记录下来的资料经过处理、解释。推断地下地质构造的特点，寻找可能的储油构造。目前，地震勘探是石油勘探中一种最常见和最重要的方法。
（2）重力勘探：各种岩石和矿物的密度是不同的，根据万有引力定律，其引力也不同。椐此研究出重力测量仪器，测量地面上各个部位的重力，排除区域性重力场的影响，就可得出局部的重力差值，发现异常区，称做重力勘探。它就是利用岩石和矿物的密度与重力场值之间，的内在联系来研究地下的地质构造。
（5）地球化学勘探：根据大多数油气藏的上方都存在着烃类扩散的“蚀变晕”的特点，用化学的方法寻找这类异常区，就是油气地球化学勘探。
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个人猜测说的并不是“声纳勘探”。声纳勘探一般多用于城市工程，其频率非常高，通常大于500Hz。在这样的频率下，它的penetration depth通常很浅（个人猜测一般应该在几十到几百米），但是分辨率很高，这也是它常被用于城市工程勘探的原因。
对于常规的陆地或海洋勘探来说，最常用的方法还是地震。陆地震源一般有炸药和重锤（可控源），海洋震源多位气枪（air gun）。这些震源的频率一般在200Hz以下。陆地勘探由于近地表风化层强衰减等问题，通常检波器接收到的信号频率较低，一般在100hz以下；而海洋震源由于有水层的存在，衰减很小，所以其接收到的信号频率（特别是高频部分）通常得以保留，一般都可以达到100Hz左右，甚至更高。
从成像质量上来说，一般情况下海洋数据的分辨率会更高一些，也是由于它的高频和低频信息相对陆地数据更丰富。
