人工智慧技術集合了計算機、心理學、生物學等眾多領域科技，目的在於使機器承擔那些通常需要人類智能才能完成的工作。在某些時候，人工智慧甚至可表現出超越人類智能的水平。
已有應用表明，人工智慧具備的「深度學習能力」能發現一些人類不能發現的關聯或規律。谷歌的人工智慧程序阿爾法狗在同人類的圍棋大戰中屢次獲勝，充分展現了這一點。
在油氣領域，人們也試圖利用人工智慧尋找一些現實的石油人「看不見」的規律。利用這些規律，可找到一些地質工程師無法找到的隱秘油氣藏、預知一些普通工人無法預見的設備故障。
目前，人工智慧已開始在油氣領域蔓延。如2018年谷歌就和道達爾開展了戰略合作，研發用人工智慧技術處理地質數據；油服公司貝克休斯已推出用於優化油氣生產的人工智慧軟體，並在北美的油田開始實際應用。
增材製造技術目前也被稱為「3D列印」，這一技術採用材料逐漸累加的方法製造實體零件，可實現特殊零件或複雜形狀的快速製造。
3D列印目前在工業領域推進頗有成果，已被應用于飛機零件生產等高端製造領域，在石油領域也有不錯的商業化應用。
如通用電氣就藉助增材製造技術生產燃氣輪機的部件，將產品測試和驗證的時間縮短近50%；中國石油還和南風股份合作，利用重型金屬3D列印技術製造高壓長輸管線的三通，解決了手工焊接三通效率低、焊縫衝擊韌性差的傳統問題。
3D列印對裝備製造過程的改變未來可能重塑整個裝備供應鏈結構。這種定製化的生產方式可減少石油企業的產品庫存，大幅降低經營風險。
增強現實技術是把原本在現實世界中難體驗到的信息，通過計算機模擬仿真後疊加到真實世界中的技術。佩戴上AR裝備，虛擬信息可被轉化成視覺、聽覺等信息，由此被人類感官感知，從而得到超越現實的感官體驗。
藉助增強現實技術，可將油氣設備維修工作程序導入AR智能眼鏡工作輔助系統內，使用者可獲得生動、形象的維修教程，為維修工作提供實時指導，減少人為差錯、提高維修質量。
另外，資深工程師還可以通過AR系統遠程對現場人員進行指導，無須千里迢迢趕赴現場。
目前，AR技術在油氣行業的應用已開始。2019年4月，殼牌宣布，將在12個國家推廣AR耳機應用，實現對員工作業的遠程指導。貝克休斯也已嘗試應用AR頭盔，開展燃氣輪機的遠程維修工作。
量子計算機未來除了影響地質勘探、油藏模擬等涉及大量數據處理的領域，也可能顛覆石油化工行業。
在傳統計算機中，信息單元為比特位，其不是處於「0」態就是處於「1」態。而在二進位量子計算機中，信息單元稱為量子位，它除了處於「0」態或「1」態，還可處於疊加態。配合量子力學演化的並行性，量子計算機計算速度可達到傳統計算機難以企及的程度。
目前，量子計算機一個極被看好的商用領域是用於分子模擬，通過精確建模找到化學反應的最佳結構，有望大幅提高石化產品的生產效率。
2019年1月，埃克森美孚宣布和IBM合作，探索量子計算在油氣領域的應用。同期，IBM也推出全球首款可商用的量子計算系統Q System One。
金屬有機框架材料是一種具有微孔結構的結晶有機—無機雜化物，由於其微孔特性，這種材料具有很大的內比表面積，可吸附大量氣體，能在有限體積內儲存高密度的氣體。這種材料的出現未來有望讓天然氣的儲存更便捷。
目前在汽車領域，天然氣的存儲主要通過壓縮或液化方式。但壓縮天然氣（CNG）存儲量有限，限制了汽車的續航能力，而LNG儲罐體積較大，不適用於小型汽車，所以天然氣燃料汽車至今難普及。
目前有不少研究者在攻堅金屬有機框架材料存儲氣體技術，嘗試用其取代傳統的壓縮和液化存儲方式。此外，不少研究人員在探索用金屬有機框架材料進行天然氣的凈化處理，即利用吸附作用去除硫化氫、二氧化碳，以降低天然氣的生產處理成本。
區塊鏈是一種去中心化的資料庫，也被稱為分布式帳本技術。採用這種技術可實現資料庫共享，自動實時更新，並可藉助計算機算法在極短時間內處理交易並結算，無須第三方驗證。過去一年，全球不少大型石油公司都已嘗試應用區塊鏈優化貿易流程。
2018年，荷蘭銀行、柯氏集團、貢沃爾集團、摩科瑞、BP、殼牌、Equinor（挪威國家石油公司）等聯合推出了基於區塊鏈的大宗商品交易平台Vakt，雪佛龍、道達爾、印度信任工業也在2019年加入該平台。Vakt的組建者表示，該平台預計可將石油貿易效率提高30%～40%，並把能源交易費用降低40%。
同年，阿布達比國家石油公司也推出了基於區塊鏈的自動記帳系統，該系統適用於油氣全產業鏈。從油氣出井到消費終端每個環節的交易都可利用該系統進行跟蹤、確認和執行，從全產業鏈上提高石油公司的運作效率。
傳統的工業機器人大多只能在流水線上工作，且可控性有限，而新一代工業機器人則突破了這些限制。新材料、物聯網等技術的進步使新一代工業機器人具備更強的環境感知力和靈活性，可以進入複雜的環境從事更精準細緻的操作。
2018年，ANYbotics公司推出了一款自動機器人ANYmal，用於在海上平台執行巡檢工作。
ANYmal擁有靈巧的四肢和自動導航系統，可以奔跑、跳躍或上下台階。這款機器人可替代人工在海上平台進行日常巡檢，包括監測機器運行狀況、監測油氣泄漏等。
除了用於巡檢，機器人取代部分鑽工也成為趨勢。通常情況下，在鑽台上完成一次鑽具的抓取組裝操作至少需要3名以上鑽工，而藉助更靈活的機器人，只需要一名操控人員。NOV、Canrig Robotics等公司目前都已生產出此類機器人。
相比4G網絡，5G網絡不僅具有高帶寬、低時延的「增項能力」，更具有低能耗、大連接、深度覆蓋的低成本優勢，這一特點更符合物聯網需要的基本特性。
藉助5G網絡，油氣領域的物聯網建設可承載更多設備連接、傳輸更大流量，這將推動油氣行業物聯網建設進入真正的大規模時代。
2018年，華為展示了基於4.5G面向5G的無線窄帶離散頻譜聚合創新技術eLTE-DSA離散載波聚合解決方案，助力油氣行業構建能源物聯網。
石墨烯是目前已知強度最高的材料之一，並具有很好的韌性，可以彎曲，還具備良好的阻隔性能和屏蔽性能。
研究適用於油氣管道的石墨烯防腐塗層是油氣行業當下一大技術熱點。2018年，英國曼徹斯特大學就公布了一種將石墨烯摻入聚合物襯裡的方法，可適用于海底油氣管道內部防腐。
研究人員通過將石墨烯納米層壓到一種常用油氣管道塑料襯裡聚醯胺11（PA11）上，生產出一種阻隔性能極好的結構。
測試結果顯示，這種阻隔結構將二氧化碳的滲透率降低逾90%，硫化氫的滲透率則降到無法檢測的水平。
除了應用於油氣管道，石墨烯防腐材料在鑽井、採油領域也有廣闊的應用前景，尤其是用於增強井下工具的耐腐蝕能力。
智能材料是指可感知外部環境並隨環境變化做出可控響應的新型材料，具有自診斷、自修復、自適應等能力。
如隨著外界溫度、壓力的改變，智能材料可自動改變形狀；當材料出現裂縫或損壞時，智能材料可像生物一樣自動「癒合傷口」。
目前，智能材料已在油氣行業有初步的應用。一些油服公司利用記憶材料生產完井工具和設備。貝克休斯曾利用具有記憶性的聚合物開發出新型的防砂系統。壓縮後的多孔記憶性聚合物在下到井底後，可膨脹並貼合井壁，起到防砂功能。相比傳統礫石防砂作業，流程大大簡化。