Hydrocarbon là một hợp chất hữu cơ chỉ bao gồm hydro và carbon. Phần lớn hydrocarbon được tìm thấy tự nhiên trong dầu thô còn được gọi là dầu mỏ, khi mà chất hữu cơ sâu bên dưới các lớp đất ở trong lòng đất bị phân hủy cung cấp lượng carbon và hydro dồi dào, khi được liên kết phản ứng tạo thành hợp chất dầu thô. Hydrocacbon có thể là chất khí (ví dụ metan và propan), chất lỏng (ví dụ hexan và benzen), sáp hoặc chất rắn nóng chảy thấp (ví dụ sáp parafin và naphthalene) hoặc polyme (ví dụ polyetylen, polypropylen và polystyren). Chúng có thể bão hòa (ankan) không có liên kết đôi hoặc ba hoặc không bão hòa với liên kết đôi (anken) hoặc ba (alkynes) giữa một số nguyên tử carbon. Hầu hết các nhiên liệu dầu mỏ là hydrocarbon bão hòa.
Dầu mỏ không chỉ hình thành qua quá trình phân rã các mảnh xác chết hữu cơ rất nhỏ của động thực vật phù du, vi khuẩb và tảo khi chúng rơi xuống đáy đại dưowng (vì nếu như vậy thì chúng không thể lắng xuống độ sâu cả chục ngàn mét) mà có nguồn gốc từ sinh khối vi sinh vật, toàn bộ chu kỳ cuộc sống diễn ra ở các lớp sâu.
Một bồn trầm tích là các khu vực trên trái đất bị sụt lún trong thời gian dài, tạo ra khoảng không gian thích hợp cho việc lấp đầy trầm tích. Việc sụt lún tạo ra bởi sự vát mỏng lớp vỏ trái đất được cấu tạo bởi trầm tích, núi lửa và lực kiến tạo, và làm thay đổi bề dày hay tỉ trọng của thạch quyển lân cận. Sự lắng đọng làm cho các khoáng chất hoặc các hạt hữu cơ lắng xuống và tích tụ, hoặc các khoáng chất kết tủa từ dung dịch. Thông qua thời gian (hàng triệu năm) và áp lực (làm độ sâu của các chất hữu cơ trong lòng đất tăng), chất hữu cơ trong các trầm tích này dẫn đến sự hình thành hydrocarbon dưới dạng dầu và khí.
Dầu khí được giữ trong các lớp đá xốp giống như nước trong bọt biển, thường trong các túi trải rộng trên một khu vực rộng lớn. Khi thời đại mà việc dầu khí dễ tìm kết thúc do cạn kiệt nguồn tài nguyên, thì những công nghệ đột phá mới có thể phát hiện các hồ chứa mà trước đây không nhìn thấy được. Những hồ chứa này có thể ở độ sâu hơn 3 000 mét, hoặc ẩn dưới lớp muối dày dưới đáy biển, hoặc bị mắc kẹt trong các lớp đứt gãy địa chất nơi đá được xếp thành các cấu trúc phức tạp.
Để tìm tài nguyên dầu khí, người ta sử dụng một loạt các công nghệ xử lý hình ảnh địa vật lý. Hình ảnh phản xạ địa chấn vẫn là kỹ thuật địa vật lý được sử dụng rộng rãi nhất trong việc thăm dò hydrocarbon.
Đầu tiên, thu được sóng địa chấn bằng cách sử dụng các cảm biến gọi là geophones khi có sóng truyền qua, hoặc bật ra, ở các lớp đá và trầm tích sâu dưới lòng đất. Người ta đặt nhiều cảm biến trên một khu vực rộng để ghi lại các sóng từ các góc khác nhau để cung cấp hình ảnh tốt nhất từ bên dưới bề mặt trong khu vực đang khảo sát.
Thứ hai, Xử lý một lượng lớn dữ liệu địa chấn mà đã thu thập được và sử dụng thuật toán tiên tiến để tạo ra bản đồ địa chất (Geological map).
Thứ ba, Sử dụng phần mềm trực quan GEOSIGNS để biến dữ liệu thành hình ảnh có thể phân tích hình dung và giải thích hàng tỷ tín hiệu trong hoạt động khai thác dầu khí.
