Нефть и углеводороды находятся не только в сообщающихся пустотных пространствах горных пород (в случае образования залежей), но и в закрытых породах, а также в сорбированных минеральной частью угольных или сланцевых породах или растворены в подземных водах.

Интересно распределение температуры в недрах. На суше сезонные колебания температуры отражаются до глубин 15–25 м, где они обычно равны среднегодовой температуре воздуха. Исключение составляют вулканические области и зоны поступления глубинных вод. Ниже глубины 20–25 м температура начинает возрастать в среднем на 1°C через каждые 30 м, но в отдельных районах (в Ставрополье, частично в Западной Сибири, Средней Азии и др.) температура увеличивается быстрее – на 1°C через 15–25 м, а в других районах (на Кольском полуострове, в районе Курской магнитной аномалии и др.) температура повышается на 1°C лишь через 60-100 м. Давление воды, нефти и газа в недрах возрастает с глубиной примерно на 1 кг/см² через каждые 10 м глубины.

Согласно физическим законам, благодаря действию сил молекулярного притяжения в капиллярных каналах с поперечным сечением менее 0,001 мм вода не перемещается под влиянием силы тяжести и требуется приложение значительных градиентов давления, чтобы сдвинуть такую пленочную жидкость. Поры всех осадочных пород на дне водных бассейнов и на суше, как только порода оказывается ниже уровня грунтовых вод, заполняются водой. Таким образом, когда в породу поступают нефть или газ, то для заполнения ее пор им надо вытеснить воду. Из пор крупнее 0,001 мм вода может уйти, а из более мелких пор при давлениях, обычно существующих на глубинах до 10 км, она не может быть вытеснена. По этой причине вода, нефть и газ в недрах могут двигаться по пластам песков, песчаников, пористых известняков, доломитов, различных трещиноватых пород, но для них непроницаемы пласты влажных глин, каменной соли, плотных известняков, ангидритов и других непористых и нетрещиноватых пород.

Следует иметь в виду, что нефть и газ из пластов никогда не удается извлечь полностью. Например, нефть задерживается в уголках пор, тупиковых каналах, просто на поверхности зерен породы, в более мелких порах и т. д. Количество извлеченной нефти по отношению к общему ее количеству в нефтесодержащих породах месторождения может колебаться в пределах от 5 до 95% и зависит от множества как природных, так и технических факторов: вязкости нефти, типа породы, в которой она находится, температуры и давления, содержания растворенных газов, частоты расположения эксплуатационных скважин, темпа отбора (т. е. от количества ежегодно добываемой нефти по отношению к тому количеству нефти, которое первоначально содержалось в залеже нефти), темпа заводнения и т. д. В настоящее время в мире в среднем значение КИН составляет примерно 35%. В связи с энергетическими кризисами в последнем десятилетии встал вопрос об общей оценке запасов нефти и газа, содержащихся в земной коре и предельных глубинах их распространения. Очевидно, что такой прогноз можно сделать лишь на основании определенных теоретических представлений о происхождении нефти и газа.

На протяжении всех времен человека интересовало происхождение нефти и газа. Существует много различных гипотез по этому поводу. Одним из первых ученых к этому вопросу обратился средневековый ученый Г. Агрикола (15461550 гг.). Он в своих работах высказал мнение, опровергающее утверждение о растительном происхождении битумов и янтаря и считал, что битумы занимают первое место среди всех материй, которыми питается подземный огонь. Представления исследователя Г. Агриколы о вулканических процессах как о процессе горения горючих ископаемых разделяли многие исследователи вплоть до XIX столетия: он предполагал, что "гореть" должно другое вещество – нефть или битум.

Позже появлялись и другие представления об этой проблеме. Развитие вопроса о происхождении нефти и газа можно разделить на несколько этапов:

1 этап – 1694–1760 гг. В конце XVII века французский ученый П. Поме (1694 г.) и итальянский ученый П. С. Бокконе, английский ученый В. Чарлитон (1697 г.) считали, что янтарь и битумы имеют одинаковое происхождение и нефть образуется "вулканическими силами из земли и серного начала".

В начале XVIII в. (1725 г.) немецкий ученый И. Ф. Генкель высказал предположение, что нефть ("горные масла", или "горные смолы") образуется из остатков животных и растительности.

К 1739 г. все представления о происхождении нефти обобщены русским академиком И. Вейбрехтом, который, разделяя мнение о нефти как о смеси "огненной (серой)", водной и земляной субстанций, в то же время считал, что нефть либо образовалась под влиянием тепла Земли, либо находилась в ее недрах изначально.

В 1748 г. французский ученый Б. де Малье высказал мысль, что все горячие ископаемые образовались из захороненных в морских осадках животных и растительных организмов и что вулканические процессы обусловлены горением этих веществ, в том числе и каменного угля.

В 1750 г. немецкий ученый Д. Р. Шпильман писал, что нефть образуется из растений, преимущественно из ели.

Член Французской академии наук, химик по специальности, П. Ж. Макер в 1758 г. высказал мнение о том, что битумы образуются в результате взаимодействия "растительных масел" и "кислот".

Таким образом, до 1760 г. существовали два различных мнения об образовании нефти: растительного (органического) и нерастительного (неорганического) происхождения нефти.

2 этап – 1761–1859 гг. Этот этап продолжался в течение почти 100 лет, а начался с работы М. В. Ломоносова, который впервые связал происхождение нефти с геологическим строением Земли, считая, что внутри нее имеется "огненное ядро", под действием которого и происходят извержения вулканов, а также "выгорание" целых участков "земли" и последующее их опускание. В 1768–1774 гг., по инициативе М. В. Ломоносова, Академией наук России были организованы экспедиции, участники которых наблюдали выходы нефти у оз. Байкал (П. С. Паллас), на Апшеронском полуострове (С. Г. Гмелин), в Кахетии (А. И. Гильденштедт), на Волге, вблизи Симбирска, на р. Белой (И. И. Лепихин).

Почти каждый из участников этих экспедиций высказывал основанные на собственных наблюдениях соображения о происхождении нефти, но единого мнения не было.

В энциклопедии, под редакцией Д. Дидро и Ж. Д. Аламбера, изданной в 1765 г., дано толкование терминов "асфальт", "битум" и "петройль" (нефть), описаны их свойства и распространение, но ничего нет о генезисе. Однако в XI томе, изданном в 1774 г., отмечается, что нефть "своим происхождением обязана погребенным смолистым деревьям, так же как и другие битуминозные субстанции, минеральные угли и янтарь".

Вероятно, первой работой, которую можно назвать в современном плане геохимической, является исследование английского химика и минеролога Ч. Гатчетта (1798 г.), установившего, что битумы состоят из трех элементов, как и растительные масла, смолы и животные жиры, и образуются в результате сгущения нефти, а нефть образуется из захороненного вещества растительного и животного происхождения. Он считал, что существует единый ряд: нефть-мальта-минеральные смолы-асфальт-гагат-ископаемый уголь, каждый последующий член которого отличается от предыдущего потерей водорода и повышением количества свободного углерода.

Немецкий химик К. Райхенбах в 1834 г. провел перегонку каменного угля с водой и получил 0,0003% масла, очень похожего на скипидар и на нефть Италии. На основании этого он предположил, что нефть "представляет собой скипидар доисторических пиний (итальянских сосен), находилась в углях в готовом виде и выделялась из них под действием тепла Земли".

Другой французский исследователь П. Т. Вирле в 1834 г. на основании результатов экспериментов К. Райхенбаха пытался доказать вулканическое происхождение нефти. Рассчитав количество угля (17,4 млн т), которое, исходя из данных К. Рейхенбаха, необходимо для образования нефти, поступающей в источник на острове Занте со времен Геродота (2300 лет), П. Т. Вирле заключил, что такого количества угля не содержат все залежи Англии. (В настоящее время наличие 17,4 млн т угля представляется нереальным). Он указал также, что в других географических пунктах, таких как Баку, на поверхность поступает намного больше нефти, и "для ее образования не хватило бы ископаемых углей всего земного шара".