石油与天然气是储藏于地下几百米到数千米深岩层内不可再生的天然流体矿产资源，是当代社会发展的重要能源和化工原料，在国民经济及国防建设中占有重要地位。石油与天然气工程（简称石油工程）是涉及钻井、开发和储运科学技术的学科。

世界上最早的油井始于公元4世纪，钻井方式主要以人力手工挖掘大口径浅井和以人畜为动力冲击钻凿小口径深井为主。此时人们对石油与天然气开发规律的认识是经验性的，石油与天然气工程处于概念孕育期。

从19世纪中叶到20世纪初是用蒸汽机做动力进行冲击钻井的近代顿钻阶段，人们尝试通过井下爆破的方式完井。与此同时，伴随着全球工业化，牛顿经典力学理论体系日臻完善，特别是柯西在1822-1828年间建立了弹性力学的数学理论，1822年纳维建立了粘性流体的基本运动方程，这些理论形成了石油天然气钻井工程的理论基础；1856年法国人达西通过实验提出了达西定律，形成了多孔介质渗流理论的基础。从此数学、力学等理论开始成为石油工程的设计基础，石油工程进入以定量设计为标志的发展时期。

20世纪初，复杂应力条件下脆性介质强度理论的建立和1921年格里菲斯提出的缺陷性断裂理论，促进了人们对岩石破坏方式的探索。旋转钻机开始逐渐代替了绳索式钻机，内燃机开始代替蒸汽机成为钻机的主要动力来源。人们开始探索水平井和多分支井的钻井方法。电潜泵的发明和气举方法的应用使得采油能力迅速提高。20世纪30年代偏微分方程数学理论的应用促进了油气藏渗流基础理论体系的形成，岩石物理、油藏流体性质研究受到重视。二次采油、高压注气开采、热力开采、化学驱方法开始应用，石油天然气工程技术逐步进入科学阶段。 1912年美国的大学里首次开设石油工程专业课程，1916年美国第一次授予石油工程专业的学士学位，石油工程开始作为一门独立的新兴学科从其他学科中分离并正式发展起来，其科学体系开始形成。

从20世纪40年代到90年代，石油天然气工程的各种技术开始由以单井为对象向考虑油藏的整体特征转变，获得油藏最大采收率成为油田开发的最终目标。井下马达、随钻测量等先进技术的应用，促进了定向井、大斜度井、水平井、分支井、大位移井钻井技术的成熟。随着计算机的普及和应用，油藏数值模拟方法快速发展。流体流动与传热理论的发展，以及冶金材料、流体机械、自动控制技术的进步促进了长距离油气管道运输技术的快速发展。

近20年来，地质导向系统使得复杂结构井技术从过去边缘化和高风险技术变成提高原油采收率的常规技术。信息技术的进步使得全球钻井实时监控技术、智能完井技术等得到广泛应用。石油天然气工程进入智能时代。

石油与天然气作为地下深层流体矿产资源，在钻探、开采及储运技术方面与固体矿产资源的开发有着显著的区别。油气资源的勘探开发空间已扩展至深层、沙漠、海洋、极地，勘探开发类型已扩展至复杂油气藏和煤层气、页岩油气、致密油气等非常规油气储层。油气开采的方式早已从单纯依靠天然能量发展到通过人工手段补充能量，并综合利用物理、化学和微生物等 各种方法进一步提高采收率；油气井已从浅井、中深井发展到深井、超深井和海洋深水井，从 直井发展到定向井、水平井、大位移井、分支井、鱼刺井及各种类型的复杂结构井；油气储运 已经从孤立的管道、铁路油罐车、油库发展到遍布石油天然气工业上、中、下游的综合网络体系，已从小口径、短距离、低压力、人工操作的地区性管道发展到大口径、超长距离、高压力、全自动远控的跨国管道，处理的油气介质及相应的工艺技术更趋多样化和复杂化。

随着开采条件的复杂化和新技术的发展与应用，本学科与地质学、数学、物理学、化学、力学、材料科学、环境科学与工程、机械工程、热力工程、电子信息与通信工程、控制科学与工程、系统工程、计算机科学等基础和工程学科联系更加紧密，并通过学科交叉与渗透，不断形成本学科发展的新增长点。