Durante la evolución de la ingeniería petrolera, se desarrollaron las siguientes áreas de especialización:
- Ingeniería de Perforación
- Ingeniería de Producción
- Ingeniería de Yacimientos
- Ingeniería Petrofísica
En cada especialización los ingenieros de otras disciplinas (mecánica, civil, eléctrica, geológica, química) entraron libremente, y su contribución fue significativa; sin embargo, esto dejó el único rol de la ingeniería petrolera para integrar todas las especializaciones en un sistema eficiente de perforación, producción y procesamiento del petróleo y el gas.
La Ingeniería de Perforación estuvo en entre las primeras aplicaciones de la tecnología en prácticas de campos petroleros. El ingeniero de perforación es responsable del diseño de las técnicas de penetración de la Tierra, la selección de cañerías y equipo de seguridad, y a menudo de la dirección de las operaciones. Estas funciones implican el conocimiento de la naturaleza de las rocas a ser perforadas, el estrés en estas rocas, y las técnicas disponibles para perforar y controlar los reservorios bajo tierra. Debido a que la perforación moderna implica organizar vastos conjuntos de maquinaria y materiales, invertir enormes fondos, y reconocer la seguridad y el bienestar del público en general, el ingeniero debe desarrollar las habilidades de supervisión, gerencia, y negociación.
El trabajo del Ingeniero de Producción comienza a partir de la completación del pozo (dirigiendo la selección de los intervalos de producción y haciendo arreglos a varios accesorios, controlando, y equipando). Luego su trabajo implica controlar y medir los fluidos producidos (petróleo, gas y agua), diseñar e instalar sistemas de recolección y almacenamiento, y entrega de productos puros (gas y petróleo) a las compañías de transporte. También se ocupa en temas tales como la prevención de la corrosión, comportamiento del pozo, y tratamientos en la formación para estimular la producción. Como en todas las ramas de la ingeniería petrolera, la ingeniería de producción no puede ver los problemas de procesos dentro del pozo o de superficie de manera aislada, pero debe encontrar las soluciones del sistema completo (yacimiento, pozo y superficie).
Los Ingeniería de Yacimientos tiene que ver con la física de la distribución del petróleo y gas y su flujo a través de las rocas porosas (Varias fuerzas hidrodinámicas, termodinámicas, gravitacionales y otras, están envueltas en el sistema roca-fluido). Son responsables de analizar el sistema roca-fluido, estableciendo eficientes patrones de drenaje de los pozos, predicciones del comportamiento del yacimiento de petróleo o gas, e introducir métodos para la máxima producción eficiente.
Para entender el sistema roca-fluido del yacimiento los Ingenieros de Perforación, Producción y Yacimientos necesitan la asistencia de un Ingeniero de petrofísica o evaluador de formaciones, quien provee herramientas y técnicas analíticas para determinar las características de la roca y de los fluidos. El Ingeniero Petrofísico mide las propiedades acústicas, radioactivas y eléctricas del sistema roca-fluido y toma muestras de rocas y fluidos del pozo para determinar la porosidad, permeabilidad.
