ประเภทของหินที่มีน้ำมันและก๊าซธรรมชาติเป็นหินตะกอนทั้งหมด หินที่ก่อตัวขึ้นเมื่อเมล็ดธัญพืชและอนุภาคแร่ที่สะสมโดยกระแสน้ำที่ไหลมาหลอมรวมกัน เนื่องจากหินเหล่านี้ถูกประสานเข้าด้วยกันจากชิ้นส่วนเล็กๆ ดังกล่าว จึงมีรูพรุน เต็มไปด้วยช่องว่าง ซึ่งสารประกอบคาร์บอนที่อุดมด้วยพลังงานสามารถจับตัวกันภายหลังจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของน้ำมันหรือ แก๊ส.
หินดินดาน
หินดินดานเป็นหินตะกอนที่มักถูกกล่าวถึงว่าเป็นแหล่งเชื้อเพลิงธรรมชาติ น่าจะเป็นเพราะความอุดมสมบูรณ์ (42 เปอร์เซ็นต์ของหินตะกอนทั้งหมดคาดว่าจะเป็นหินดินดาน) และองค์ประกอบของมัน มันถูกผลิตขึ้นเมื่อชั้นของโคลนที่อุดมด้วยคาร์บอนถูกบีบอัดจนแข็งตัวเป็นหินที่คงชั้นเหล่านั้นไว้ หินดินดานชนิดหนึ่งประกอบด้วย Kerogen มาก ซึ่งเป็นของแข็งอินทรีย์ที่ถูกแปรรูปเป็นน้ำมันและก๊าซ ซึ่งจริงๆ แล้วเรียกว่า "หินน้ำมัน"
หินทราย
หินที่มีรูพรุนเป็นพิเศษประเภทอื่นๆ มักจะก่อตัวเหนือชั้นหินดินดาน โดยดักจับสารประกอบคาร์บอนความหนาแน่นต่ำที่อาจลอยขึ้นมาในโคลนที่กลายเป็นหินดินดานในพื้นที่ของพวกมัน หินทรายเป็นหินชนิดหนึ่งที่สร้างขึ้นจากเม็ดแร่ เช่น ควอตซ์ที่ผูกมัดด้วยสารประกอบอื่นๆ เช่น ซิลิกา ภายในเตียงหินทราย สารประกอบคาร์บอนมักมีอยู่ในรูปของเหลว เช่น น้ำมันดิบ ซึ่งในบางกรณีก็ปล่อยก๊าซธรรมชาติออกมาเมื่อนำขึ้นสู่พื้นผิวโลก
คาร์บอเนต
เช่นเดียวกับหินทราย คาร์บอเนตเป็นหินตะกอนที่พบได้ทั่วไปร่วมกับหินดินดาน อย่างไรก็ตาม คาร์บอเนตส่วนใหญ่เกิดจากซากสัตว์ทะเล โดยเฉพาะเปลือกหอยและกระดูก รวมกับแร่ธาตุอื่นๆ ด้วยเหตุนี้จึงเต็มไปด้วยแคลเซียมและสารประกอบอื่น ๆ ที่นำไปสู่การจำแนกประเภท: หินปูนซึ่งมีแคลเซียมคาร์บอเนตและโดโลไมต์ซึ่งมีแคลเซียมแมกนีเซียมคาร์บอเนต ช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนที่หลอมละลายคือบริเวณที่อาจพบน้ำมันและก๊าซ
การสกัด
กระบวนการในการปลดปล่อยสารที่อุดมด้วยพลังงานเหล่านี้ออกจากหินที่กักขังพวกมันไว้แทบจะไม่ง่ายเหมือนกับการดูดน้ำมันหรือก๊าซจากรูพรุนของหินตะกอน อย่างไรก็ตาม นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการสกัดให้ง่ายขึ้น การให้ความร้อนแก่ kerogen ที่บรรจุอยู่ในหินดินดาน เช่น ทำให้เกิดก๊าซและน้ำมันเหลวที่ไหลขึ้นสู่ผิวได้อย่างง่ายดาย ในขณะที่ระบบไฮดรอลิก การแตกร้าวจะใช้กระแสของเหลวแรงดันสูงกับหินตะกอนเพื่อใช้ประโยชน์จากรอยแยกของพวกมัน ทำให้น้ำมันและก๊าซเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ