石油是深埋在地下的液体矿床，它储藏在地下具有孔隙、裂缝或孔洞的岩石中，储藏石油的岩石就是油层。
能够形成油层的岩石必须具备两个条件：第一，具有孔隙、裂缝或孔洞等石油储存的场所；第二，孔隙、裂缝之间或孔洞之间相互连通，构成石油的通道（图9）。目前世界上发现的油层主要有砂岩油层、砾岩油层、泥岩裂缝油层、碳酸盐岩油层、基岩油层、珊瑚礁岩油层、基岩油层、火山岩油层等。
图9 油层示意图
砂岩油层 砂岩主要是由各种岩石碎块或矿物小颗粒组成的，这些小颗粒就是通常所说的砂粒，砂粒堆积在一起，而且被其他物质（大多数是泥质）所固结，成为砂岩。砂岩的颗粒直径大、颗粒之间的孔隙就大；颗粒直径小，颗粒之间的孔隙就小（图10）。
图10 砂岩油层
1—砂岩颗粒；2—胶结物；3—孔隙储油在砂岩中，除了具有能储存石油的孔隙，还必须具有石油能在孔隙中流动的通道，才能使石油注入，并能在压力的驱使下使石油流向油井。
砾岩油层 砾岩是由各种小砾石与较细的砂泥颗粒组成的。砾岩具有和砂岩相类似的特性，但是，砾岩的储油条件一般不如砂岩好。这是因为砾岩中的砾石虽然直径大，但往往大小不一地混杂在一起，就像大豆和小米混杂的那种现象，而且孔隙经常被大量的胶结物所充填，所以孔隙度小，储油条件差。
泥岩裂缝油层 泥岩的颗粒直径比较小，所以一般无法储存石油。但是在地质构造运动的作用下，泥岩受外力作用产生不同方向的裂缝和节理，造成相互连通的空间，因而也可以形成泥岩裂缝油层（图11）。
图11 泥岩裂缝油层
1—裂缝，被粉砂岩充填，含有石油；2—裂缝，含有石油；3—泥岩碳酸盐岩油层 碳酸盐岩的颗粒很细，相当于粉砂岩的颗粒。与砂岩和泥岩略有不同的是，碳酸盐岩形成之后，由于含有碳酸的水沿着岩石的裂缝和孔隙渗于地下，它的溶解作用使碳酸盐岩原有的孔隙和裂缝不断扩大，日久天长，便形成了溶洞。常见的碳酸盐岩油层有石灰岩油层、生物灰岩油层和生物碎屑灰岩油层，只要岩石内部含有丰富的连通孔隙，就具备了良好的储油条件（图12）。
图12 石灰岩油层1—石灰岩；2—裂缝带储油
基岩油层 作为盆地基底的古老岩石，包括岩浆岩和变质岩，在地表风化和构造运动作用下，产生断层、节理、裂隙，形成了孔隙空间。如果这类岩石形成凸起且被不渗透的岩层覆盖，就可形成良好的储油层。
火成岩油层 虽然火成岩（火山岩）中无法生成石油，但当岩浆从地下深处涌至地表附近或者喷发出地表后，在冷却的过程中会放出气体，产生很多气孔和裂缝。气孔和裂缝相互连通便形成了储油条件，即火成岩油层。
所以，概括地说，只要具有孔隙、孔洞或裂缝，而且这些孔隙、孔洞或裂缝是互相连通的，这样的岩石就能够成为油层。
油层的类型虽然很多，但就目前世界上已经发现的油田，比较多的是砂岩油层。
砂岩油层在地下深处是由很多不规则的砂体组成，人们把这些含油的砂体叫做油砂体。
地球上早就存在着山川、江河、湖泊和海洋，由于河流的侵蚀，搬运和沉积作用，经过漫长的地质历史时期，在千百万年前，砂体就在河流、湖泊或海洋的不同地段上逐渐形成。
在这种条件下形成的油砂体，形态是复杂多样的，储油的性能很不均一。从平面上看，油砂体形态多变，大小悬殊，有长条状、手掌状、树枝状、扫帚状及其他不规则形态；单个的油砂体最大面积可达数百平方千米，最小的不到1平方千米；储油性能相差很大。从纵向上看，在一套油层内，形态不同、厚薄不同、储油性能不同的油砂体参差错叠，互相串通（图13）。
图13 不同类型油砂体1—油砂体；2—非渗透性岩层
勘探实践表明，大面积分布、砂岩颗粒较粗、分选性好、孔隙度、渗透率都比较高、不同砂体之间的连道性较好且单层厚度大的油砂体是油田开发中的主力油层。
有一种长条状的油砂体，形态比较简单，延伸较远，砂岩周围变成连片的泥岩，砂岩和泥岩都是厚层的，砂岩的厚度沿着长条方向变化不大，而垂直于长条方向的变化很大，砂岩突变为泥岩；在砂岩体中部的渗透率较高。这种油砂体一般属于中等油层。
还有一种零星分布的油砂体，砂岩零散地分布在泥岩中，各砂岩部分互不连通，被泥质岩所包围。这种油砂体一般属于差油层（图14）。
图14 零星状油砂体1—油砂体；2—非渗透性岩层
现代勘探概念与技术使得人们认识地下油层的能力大大地提高。认识了油砂体，就可以按照油砂体的分布情况确定开发井网；认识了油砂体，可以按照油砂体产油能力的好坏确定开发层序；认识了油砂体，可以按照油砂体的特点进行分层开采，分层注水，分层控制油气的产出量；认识了油砂体，可以按照油砂体精确地计算原油的地质储量，进行分区块的综合认识和管理，等等。总之，对于油砂体的认识是合理开发油田的坚实基础。
可以作为盖层和底层的几乎全为渗透性极低的岩层，比如泥岩、页岩、粘土岩及硬石膏层、盐岩层等等。吸饱了水的砂岩也能成为油气藏的底层。这种性能的变化对于油气的注入和保存至关重要，因为，若在油气进入圈闭之前，这些岩石的封闭性增强就会把油气“拒之门外”，只有当油气进入之后，盖层封闭性增强，才会有效地阻止油气的逃逸，形成有工业价值的油气藏。