فعالیت های اکتشافی در دریای خزر با فاصله زمانی طولانی از کشف نفت در جنوب کشور انجام شده است، اما این تأخیر زمانی به دلایلی از جمله فقدان دانش، تجربه و فناوری های مورد نیاز به منظور اکتشاف در آبهای عمیق بوده است. مهمترین تفاوت فعالیت اکتشافی در دریای خزر با خلیج فارس در عمق آب است. این مسئله همواره یک مانع بسیار اساسی برای توسعه فعالیت در دریای خزر بوده است که در حال حاضر این مشکل برداشته شده و شرکت نفت خزر به دانش و فناوری های مورد نیاز جهت انجام فعالیت های پیچیده در آبهای عمیق دست یافته  است.

همانطور که در ماموریت شرکت نفت خزر نیز مشخص شده است یکی از وظایف مهم و اساسی این شرکت، انجام عملیات اکتشاف در حوضه جنوبی دریای خزر و سه استان ساحلی مازندران، گلستان و گیلان است که بر عهده مدیریت اکتشاف شرکت نفت خزر می باشد.

در سال 1379 شرکت نفت خزر با همکاری شرکت های شل، لاسمو و وبا، مطالعات اکتشافی خود را به منظور شناسایی و تعیین ظرفیت بالقوه ساختارهای جنوب دریای خزر به لحاظ وجود ذخایر نفت و گاز در بخش های مطالعات زمین شناسی، روش های ژئوفیزیک و لرزه نگاری انجام داد.

زمین شناسی علم و تکنیکی است که در بخش بالادستی صنعت نفت اهمیت ویژه ای دارد، به طوری که در امر اکتشاف، استخراج و توسعه مخازن هیدروکربوری، زمین شناس نقش اساسی را ایفا می نماید. به منظور شناخت پتانسیل احتمالی هیدرکربوری جهت عملیات اکتشافی در مناطق خشکی و دریایی، کارشناسان زمین شناسی با انجام مطالعات زمین شناسی سطح الارضی و تحت الارضی و همچنین با استفاده از داده های ژئوفیزیکی و پتروفیزیکی و با همکاری دیگر ادارات زیر مجموعه مدیریت اکتشاف، ریسک های موجود و دسترسی به منابع هیدروکربوری را بررسی نموده و پیش بینی های لازم را در قالب گزارشات و نقشه ها به تفکیک مناطق منتشر می نماید.

زمین شناسان اکتشافی سعی در شناخت پنج پارامتر اصلی سیستم نفتی با استفاده از تکنیک و علوم مختلف دارند که این پارامترها عبارتند از:

برای پی بردن به هر یک از عوامل فوق در زیر زمین، به دانش وسیع و شاخه های مختلف تخصصی زمین شناسی نفت، زمین شناسی ساختمانی،چینه شناسی، رسوب شناسی، ژئوشیمی آلی و همچنین کاربرد علم ژئوفیزیک در ابعاد مختلف آن از قبیل تفاسیر ثقل سنجی، مغناطیس سنجی، بخصوص لرزه نگاری نیاز هست. شرکت های نفتی برای کشف و دستیابی به ذخایر هیدروکربنی زیرزمینی، ابتدا یک سری مطالعات زمین شناسی مقدماتی سطح الارضی مثل تهیه عکس های هوایی و تبدیل آنها به نقشه های زمین شناسی را انجام می دهند و سپس نسبت به مطالعات تکمیلی زمین شناسی-ژئوفیزیکی در جهت تهیه انواع نقشه های ژئوفیزیکی، زمین شناسی ساختمانی و نیز تجزیه وتحلیل داده های ژئوفیزیکی و زمین شناسی اقدام می کنند.

کارشناسان زمین شناسی اکتشافی می بایست علاوه بر تسلط بر زمینه های تخصصی خود، آشنایی لازم و کافی از تفاسیر داده های پتروفیزیکی و ژئوفیزیکی برای شناخت بهتر پتانسیل های هیدروکربوری داشته باشند. از این رو همکاری این سه گروه بسیار تنگاتنگ و مستمر می باشد.

پس از انجام مطالعات و بررسی های تفصیلی و تفسیر داده ها، با استفاده از شاخه های تخصصی زمین شناسی فوق الذکر، محدوده احتمالی وجود ذخایر هیدروکربنی را تعیین کرده و سپس با برنامه ریزی به حفر اولین چاه اکتشافی اقدام می شود. به طور معمول برای مطالعات زمین شناسی پیرامون حفر یک چاه اکتشافی، فقط 3 درصد کل هزینه حفاری صرف می شود، اما از بعد اهمیت، نقش آن بسیار حائز اهمیت و پایه ای است. به طوری که هر چه دانش و آگاهی زمین شناسی نسبت به حفر چاه اکتشافی بیشتر باشد، شانس کشف مخزن جدید زیادتر خواهد بود و در نتیجه از هزینه های فعالیت اکتشافی کاسته می شود. بعد از حفر چاه اکتشافی و در جهت شناسایی بیشتر مخزن و به دست آوردن حد و مرز آن، چند چاه به منزله چاه توصیفی و به دنبال آن چاه های توسعه ای در میدان نفتی برای تولید از مخزن هیدروکربنی حفاری خواهد شد. به هر حال برنامه ریزی اصلی و اساسی هر یک از انواع چاه ها به عهده زمین شناسان است. در هنگام حفاری هر چاه اعم از اکتشافی، توصیفی و توسعه ای حضور زمین شناس و استفاده از علم و تکنیک زمین شناسی در محل استقرار دکل حفاری بسیار ضروری است و وجود زمین شناس برای کنترل عملیات به مثابه چشم حفاری بسیار حائز اهمیت است. 

مطالعات ژئوفیزیکی شامل عملیات برداشت، پردازش و تفسیر داده های لرزه ای و غیر لرزه ای است که معمولا پس از مطالعات زمین شناسی صورت می گیرد. در اداره ژئوفیزیک شرکت نفت خزر مراحل برداشت و پردازش داده ها که جهت انجام آن نیاز به تجهیزات عملیاتی و سخت افزارهای خاص می باشد، توسط پیمانکار و نظارت مستقیم ناظرین اداره و مرحله تفسیر در نرم افزارهای ویژه بطور کامل توسط مفسرین انجام می شود.

ویژگی مطالعات ژئوفیزیکی، استخراج و به تصویر کشیدن خصوصیات فیزیکی سنگ ها به تفکیک لایه ای در زیر زمین است به گونه ای که با مشاهده مقاطع و نقشه ها، عمق پدیده ها و لایه ها و تغییرات فیزیکی در حد وضوح تصاویر  قابل تشخیص شود.

خروجی هر مطالعه ژئوفیزیکی که لرزه نگاری اصلی ترین روش در اکتشاف منابع هیدرو کربنی می باشد، مقاطع و نقشه هایی است که نمایانگر عمق پدیده ها، سازندها و چگونگی زمین ساخت منطقه مورد برداشت داده های ژئوفیزیکی است. تغییرات شاخص های فیزیکی زمین را میتوان به صورت خروجی روش های خاص پردازشی و تفسیری نیز مشاهده نمود.

در حوضه رسوبی خزر جنوبی که یکی از حوضه های رسوبی آبهای عمیق است، وجود پدیده های پیچیده زمین ساختی شامل گسل ها، بسته های گازی کم عمق، دودکش های گازی و گل فشان ها، مطالعات ژئوفیزیکی پیشرفته تری را می طلبد. تاثیر چنین پدیده هایی، کیفیت وضوح تصاویر لرزه ای را کاهش داده و بعضا مفسر برای تهیه نقشه های عمقی، می بایست زمان بسیار طولانی صرف کند.

 محسوس نبودن تغییرات سرعتی و چینه ای در لایه های حاوی آب به دلیل جوان بودن رسوبات در زیر بستر دریای خزر وعدم وجود نشانه ای خاص از آن بر روی مقاطع لرزه ای از دیگر معضلات خاص این منطقه است که  حفاری چاه را دچار مشکل نموده و تا کنون هیچ روش ژئوفیزیکی پاسخگوی آن نبوده است.  

با توجه به زمین ساخت پیچیده چنین حوضه هایی، علاوه بر تهیه نقشه های عمقی از لایه های مخزنی و غیر مخزنی، پیش از حفاری هر چاه اکتشافی، جهت تعیین موقعیت مکانی چاه، بخشی از مخاطرات احتمالی حفاری که توسط روش های ژئوفیزیکی مانند: بستر شناسی دریا، برداشت های لرزه ای سه بعدی، انجام پردازش های ویژه آبهای عمیق، تفسیرهای پیشرفته و مدلسازی سرعتی قابل انجام است، می بایست صورت پذیرد.