石油和煤炭、天然气一样，都称为“化石能源”，是远古生物死亡后埋藏在地下经过千百万年形成的能源。对于油气来源的认识，基本上分为无机成油学说和有机成油学说两派。

无机成油学说认为，石油是由地下深处的自由氢和固相碳在合适的条件下反应生成的，然后沿着地层断裂渗透到地壳深处或上地幔并保存下来；或者，石油是在地球形成初期生成，在地壳冷凝时以“烃雨＂的形式降落下来并聚集成油气藏。其基本观点就是认为，石油是在高温和高压条件下通过化学反应生成的，而非来自有机生物体。无机成油学说主要包括碳化物说、宇宙说和岩浆说等。

有机成油学说又分为早期成因学说和晚期成因学说。两者都认为是沉积有机质在地下经过万亿年的物理和化学作用，降解生成液态石油和天然气的。

由于油气的生成发生在地质历史时期，过程非常复杂，无法演化再现，其研究存在一定的难度。但就目前所发现的具有工业价值的油气田（藏）来说，主体应是有机成因的，基本上是在有机成油理论指导下找到的，因此有机成油学说在世界范围内得到了比较广泛的认可。

有机成油学说之所以得到广泛的认可，是因为其理论得到了石油化学组成的支持，依据主要是：

（1）几乎所有的油田都是在沉积岩中发现的，而沉积岩中可以见到丰富的生物遗迹（如化石等）；

（2）生物体中的三大组成部分，蛋白质、碳水化合物和脂肪在一定条件下可以通过实验形成与石油中碳氢化合物类似的物质；

（3）在石油中发现的血红素和叶绿素等有机物质，前者来自动物的血液，后者则来自植物的叶绿素。因此，石油是生物死亡后转变而成的观点，论据比较充分，有机成油学说得到了大多数人的认同，现在油气生成的研究方法和内容都是建立在这种观点的基础上的。

有机成油学说还存在着是海洋生物生成石油，还是陆上河流、湖泊中生物生成石油的争论。一般认为，中东地区的沙特阿拉伯、科威特等国的油田是海相地层生油，而中国的大多数油田则是陆相地层生油。

早在10亿年前，地球上开始出现生物，随着生物的进化，数量和种类越来越多，生物大量地繁殖和死亡，例如，一个藻类植物在适宜的条件下，理论上8天内就可以繁殖1036个后代。大量的生物，尤其是海洋和湖泊中的浮游生物，死亡后一部分成为其他生物的食物而被消耗，大部分有机质被氧化变成二氧化碳逸散掉了，只有人小部分随着泥沙沉积下来，成为生成油气的物质来源。这个过程有点儿类似在沼泽和湖泊边见到的富含有机质的淤泥，如果再经过上亿年的地质演化，这些淤泥有可能也会生成石油。尽管生物遗体被保存下来并最终转化成石油的比例很低，但考虑到巨大的个体基数以及持久的地质时间，其绝对数量是非常可观的。有机成油学说认为，不同类型的生物有机质在成油过程中的作用并不相同，石油是由史前的海洋动物和藻类尸体中的类脂演变形成的，含木质素和纤维素较高的陆上植物则一般形成煤和气体。

在地球不断演化的漫长历史过程中，有一些“特殊＂时期，如古生代和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物质不断分解，与泥沙或碳酸盐沉积物等混合形成沉积层。由于沉积物不断地堆积加厚，沉积层逐渐变为沉积岩，进而形成沉积盆地，为石油的生成提供了基本的地质环境。被埋在厚厚的沉积岩下的有机质，在地下高温和高压的作用下逐渐转化，首先形成蜡状的油页岩，再逐渐转化成液态和和气态的碳氢化合物。由于碳氢化合物比附近的岩石轻，会逐渐向上渗透到附近的岩层中，直至渗透到上面紧密且无法渗透的、本身多孔的岩层中，聚集到一起形成油气藏。地质学家将石油形成的温度范围称为“油窗”，温度太低石油无法形成，温度太高则会形成天然气。石油形成的深度在世界各地有所不同，但是“典型的深度为4000－6000米。由于石油形成后会渗透到其他岩层，故实际的油气藏可能要浅得多。因此，油气藏的形成需要三个条件，即丰富的烃源岩、渗透通道和可以聚集油气的岩层构造。

与有机成油学说不同，无机成油学说不承认有什么生油岩，而是认为石油发源于地球深部，来源于地慢中碳和氢等元素的化学反应，反应产物沿地幔和地壳裂缝上涌过程中，在地质构造中形成的衍生物。在地壳运动过程中，局部发生断裂，沿裂缝上涌的岩浆由于在地壳裂缝中所受的压强减小，体积大幅度膨胀而形成大量的岩浆气，按照一定的组分组成形成气体分子，如甲烷、水等。岩浆中不断析出的气体，使裂隙中的压力和温度不断升高，形成烃类分子的密度连续增大，内聚力不断加强，在高温和高压作用下趋向于形成更复杂的结构，即甲烷－乙烷－丙烷－丁烷。当裂隙中的气态碳氢化合物浓度及裂隙中的压力进一步升高时，就会使低碳烃聚合为高碳烃，气态烃类变成了液态烃类－石油。石油在形成之初，由于颗粒极小，可以随着热量向上运动，在裂隙的上方大量聚合，进一步融合成更大的油珠。当密度较大的油珠进一步融合时，所受重力将大于岩浆气体热膨胀时所产生的向上推力，于是纷纷堕落或沿着裂隙壁面流向裂隙的底部。岩浆气体在堕落的石油里上浮时，在高温和高压的作用下，迅速化合为石油，使石油不断地增加，渐渐地就形成了油藏。

无机成油学说普遍认为烃类至今仍在源源不断地生成和积蓄之中，石油的蕴藏量几乎是取之不尽的；无机成因油气不仅存在，而且远景巨大，将有可能比有机成因的油气潜力大得多。较典型的就是对中东油气富集的认识，在波斯湾地区，几十个油气田分布在一条500英里长的地带上，只占不到地球表面积的2％，却拥有世界可采储量的50％以上。这些油气藏显示了很宽的地质年龄谱，而且烃类产在构造和地层变化都很大的环境中，而这里的石油组成却极为相似，因而推测它们具有同一来源。不少地质学家把其来源归因为来自地幔的无机成因烃源。从这一点上来说，也许有机成油学说认为石油枯竭之时，正是无机成油学说可以定论之时。

但是，无机成油学说也有很多无法自圆其说的地方，如世界上已发现的油气藏99．9％分布在沉积岩中；石油在地层时代的分布上与煤、油页岩及有机质的分布状况相吻合；石油中生物标志的存在；石油在高温下难以稳定存在等。而其最大的不足就是脱离了地质条件来讨论石油的形成，并将自然界中的简单烃类与复杂的石油烃类等同起来。

应该承认，并不排除在自然界中有非生物起源的烃类，特别是气态烃。但就目前所发现的具有工业价值的油气田（藏）来说，主体应该是有机成因的，而且基本上是在有机生油理论指导下找到的。

石油是由古代生物形成的，即有机成因这一点被大多数学者所认同。然而，随着全球范围内石油勘探难度的增加和人们对油田认识的加深，越来越多的现象用“有机成油学说＂无法进行解释。如以世界上最大的沙特阿拉伯加瓦尔油田为例，要形成这么大的油气藏，需要一个长、宽、高各30千米的立体空间，里面填满恐龙肉，而且还要100％转化为原油，听起来都觉得不可思议。因此，近年来，长期失宠的无机成油学说又重新受到世界石油地质学家的普遍重视。

尽管有机成油学说和无机成油学说在解释油气来源时，既有各自的优势，也有自己的不足，但不管是无机学派，还是有机学派，两者都非常重视储层和圈闭条件对油气藏的储集作用。

地下的岩层充满了微小的孔隙，生成的石油就储存在这些孔隙里，就像充满水的海绵一样。一开始，生成的石油是以非常分散的形式储存在地层岩石中的，在地下超压、构造应力、毛细管压力等多种驱动力的综合作用下，油气从烃源岩中排出，沿着地层的孔隙、微层理面、微裂缝运动，由高势区向低势区流动。运动初期，油粒较小，随着运移过程的发展，分散的小油滴逐渐相连聚集，形成连续的油珠或油条进行运移。最后，在具有盖层的储层中形成油气藏。因此，油气生成的地方不一定是油气聚集和储藏的地方。