研究油藏岩石和流体的物理、化学特性以及两者之间的物理、化学作用，及其对油气储集与渗流能力的影响；是科学开发油气藏的物理和化学基础。

岩石的物理性质开发油田要研究岩石的电学、声学、核物理学、力学、热学等物理特性。前三种性质，主要用以区分地层的岩石性质和鉴别油、气、水层（见石油开发地质）；后两种性质同钻井和采油工程关系密切。从油藏工程角度来看，则应着重研究储层岩石内的储油空间特性、可渗性、非均质性和弹性及其对渗流力学的影响。

储油层必须具有储油空间和使流体可以通过的能力。储层岩石中孔隙体积占总体积的百分比，称为油藏的孔隙率。在孔隙体积中油、气、水所占的体积百分比，称为饱和度（如含油饱和度、含水饱和度等）。石油储层中总存在一部分原生的水，称为束缚水或共存水。它在开采过程中实际上并不流动。储层岩石允许流体通过能力的量度，称为渗透率。这些都是储层岩石最基本的宏观参数，为开发油、气田所必需。受地质条件的影响，这些参数不仅随油层的部位而异（非均质性），而且随油田开采的进展而发生变化。这些参数主要是在实验室内用专门的仪器测试岩心取得的，并用测井和试井等间接方法进行校核。

研究储集层孔隙内表面的岩矿化学性质和孔隙结构微观特性，诸如粒度、孔隙大小分布、胶结物、粘土矿物的类型、分布形态、水敏特性和溶解特性等对注水开发方法和效果，完井、修井和增产措施，以及对使用化学剂驱油提高采收率的方法都有重大影响（见彩图[砂岩油层孔隙结构Th喉道G颗粒P孔隙]）。扫描电子显微镜是这方面有效的研究工具。建立孔隙结构的随机统计模型，研究各种微观渗滤过程，是进一步发展储层渗流力学及有关学科的物理基础。

油、气藏的压力和温度两者是埋藏深度的函数。油藏温度受地球温度场的影响。地壳各处的地温梯度不同，大体上深度每增加33m，地温增加1；油、气藏上覆岩层的压力和地壳构造应力都作用在储层岩石骨架上，储层内流体的原始压力和埋藏深度的水柱压力大体相当。1000m深的油藏压力约为10Pa，相当于100atm，油藏还受到上覆岩层和区域地应力的作用，有些油藏的压力和温度异常；须在油藏所处的温度压力下测定岩石物理化学性质。

油藏中流体物理化学性质油藏中蕴藏着石油、天然气和水石油和天然气是以烃类为主的复杂化合物(含有少量的非烃组分)近年来改进了各种色谱仪和质谱仪等仪器的分析方法，提高了石油化学分析的深度和精度。检测石油中的标志化合物，可以追溯石油成因和迁移途径，发现成为环境污染源的石油。分析石油的化学组成可以计算油、气的相态转化和确定原油处理和加工途径。对于油田水，也要分析其地球化学特性，水的矿化度和离子含量，鉴别水型和与注入水的配伍性。

油藏中流体的高压物性在油藏-油井-地面集输设施整个体系中，储层流体的相体积()处于不同的压力()和温度()条件下，研究储层流体（特别是油、气）的压力－体积－温度(--)关系（也称高压物性）,可以了解:①地下石油和水中天然气的溶解和分离情况;②地下流体的体积弹性压缩和膨胀程度；③地下烃类粘度的增减等流体动力学性质；④石油的泡点压力，如油藏压力低于泡点压力，将导致溶解气从油中释出；⑤相态转化情况等。这些对于储量计算、油藏工程分析都十分重要。由于储层流体的组成复杂，高压下的流体物理性质须用专门的实验仪器测定。

油藏中油、气、水与岩石的相互作用油藏是一个岩矿化学组成复杂,孔隙空间呈随机分散的多相(油、气、水)多组分体系。天然或人工水或气驱油过程,以及将压力降到泡点以下用溶解气驱油时，储层中会发生多相渗流。因此需要研究：①储层孔隙内表面与流体之间的吸附和润湿等界面现象；②孔隙体系中形成的毛细管压力－饱和度关系动态情况；③孔隙结构、流体性质、毛细管压力等对各相流体渗透率的影响规律；④多相驱替过程中残油的成因、分布形态及控制因素；⑤回收残油的可能途径。

多相渗流涉及表面化学、渗流力学等学科，是阐释油藏的驱油机理及探讨提高石油采收率的基础。