当通过复杂的地震资料解释过程找到了含油气圈闭并定位到油气藏后，怎样才能验证这些圈闭及油气藏是否真的含有油气并把石油开采出来呢？这就要靠钻井。
钻井看似很简单，只要在地面上用钻机向地下钻一个孔到达油气藏就行了，但事实上这件事情是很复杂的，不但要事先确定钻井位置和钻井深度，而且还要根据储层和圈闭类型设计确定合适的井孔类型及钻井轨迹。此外，钻井耗资巨大（一般单井成本达数百万元至数千万元，部分超深井甚至达上亿元），在确定这些参数时必须非常慎重，因而需要千思万虑及反复论证。基于以上原因，在钻井之前必须对井位、井深和井孔等参数进行周密设计，以保证地质目标的实现及后续钻进工作的顺利实施。在石油勘探中，通常将这一过程称为井位设计。在实际工作过程中，井位设计包含两方面内容：井位部署与钻井设计。井位部署指根据各种地球物理勘探资料和地质目标在目标区确定最佳钻井位置，钻井设计指根据地质目标和地质条件确定待钻井的井深、井孔类型、井孔轨迹等参数。无论是井位部署还是钻井设计，其宗旨都是为实现地质目标服务的。不同目的、不同阶段、不同类型的井位设计原则是不同的。如果是预探井，首先要根据地震、地质资料对目标区进行构造地质研究，分析盆地的地质年代，判断是否存在生油的岩层，确定盆地的有利构造圈闭，最终在最有利的构造部位如背斜圈闭的高点处部署探井。如果是详探井，则可将井位部署在油气藏圈闭的边缘部位，其目的是探明油气藏的边界。如果是开发井，一般情况下要部署在油气藏的上方并形成开发井网，其目的是最大限度地适应油层分布状况并控制住较多的储量。
在进行井位部署时，一般由地质综合研究工作者根据区域地质、地震资料及含油气构造分布图从众多圈闭中筛选出需要进行钻探的初步区域，然后利用沉积演化图、成藏模式图、油气水分布图等地质图件对待选区域的地质构造类型、圈闭与油气发育条件、地面地理条件进行综合研究，并参考已部署的邻井资料综合判断该待选区域是否适合井位部署。如果不满足井位部署条件，再选择新的待选区域。一旦找到适合井位部署的地质构造和圈闭，即可在圈闭的最佳位置如构造高点或储层的最厚部位上部署井位，并将井位在图中标记出来，形成井位部署图。
当井位确定后，还需要确定井深。影响井深的主要因素是含油气层系的深度。与含油气层系有关的信息同样来自地震资料解释，这些信息通常是根据沉积盆地演化分析、圈闭评价和储层预测结果综合分析获得的。一旦选定了某个或某些含油层系作为目的层，井深也就确定了。
当井位和井深确定后，以直井为主的勘探井部署就基本上完成了，但对于那些斜井或水平井等定向井，则还要进行井轨迹设计。井轨迹指井孔在地层中穿行的轨迹，通常为一条空间曲线。受地质条件及钻井工具影响，水平井的井孔轨迹不能过于复杂，必须遵循一定的规则。在水平井轨迹设计时，首先应根据地质条件选择合适的井孔类型，再根据所选类型进行具体关键参数的计算，最终设计出井孔轨迹。
一个完整的水平井井孔轨迹包括直井段、增斜段和降斜段。直井段是井斜角为零的井段，增斜段是井斜角随井深增加的井段，降斜段是井斜角随井深减小的井段。在直井段与增斜段、直井段与降斜段、增斜段与降斜段之间由造斜点连接。造斜点指开始调整钻孔钻进方向的位置。造斜点的选择很有讲究，特别应注意避免在破碎带、漏失层、流沙层、易坍塌层等复杂地层中造斜。此外，还应注意井孔曲率不能太大，否则会带来钻具偏磨和起下钻困难等问题，给后续的测井、固井、采油、修井等其他作业带来困难。
当确定了造斜点及各井段的曲率后，就可以计算出各井段的井斜倾角和井斜方位角，并形成随深度变化的水平井钻井设计图，钻井工程师可以根据这个设计图钻井了。