十一五以来，研究院相继建成了提高采收率国家重点实验室、国家能源页岩气研发(实验)中心、国家能源致密油气研发中心、国家能源地下储气库研发中心、国家能源碳酸盐岩油气重点实验室等5个国家重点实验室和21个集团/股份公司重点实验室，大大改善了油气勘探开发重点学科领域的基础实验研究条件，有效地增强了开展基础研究、重大科技攻关和重大现场实验项目研究的能力和水平，提升了自主创新能力。

    目前，研究院共拥有大中型仪器设备1000余台/套，标志性设备60台/套。  以“储层成岩模拟系统”、“构造变形物理模拟系统”“超高压PVT系统”、“高温高压注蒸汽三维物理模拟实验系统”、“油气藏地应力综合测试系统”、“页岩气含气量现场测试仪”、“惰性气体同位素质谱仪”、“高温高压溶解动力学物模装置”等为代表的重大标志性科研设备，已经在完成国家和公司及重大项目、科技攻关等项目的过程中发挥了重要作用。

集团公司/股份公司级重点实验室：油气地球化学重点实验室、油气储层重点实验室、盆地构造与油气成藏重点实验室、碳酸盐岩储层重点实验室、地球物理重点实验室、测井重点实验室、天然气成藏与开发重点实验室、油藏描述重点实验室、油层物理与渗流力学重点实验室、三次采油重点实验室、CCUS重点实验室、稠油开采重点实验室、采油采气重点实验室、油田化学重点实验室、纳米化学重点实验室、油气藏改造重点实验室、非常规油气重点实验室、油气地下储库工程重点实验室、物联网重点实验室、勘探开发人工智能技术研发中心