В подземных водах НГБ обнаруживается значительный комплекс органических соединений, в ионной, молекулярной, коллоидной формах, а так же в виде металл - органических комплексных соединениях. Их изучение затруднено в связи со сложным составом и весьма низкими концентрациями. Однако ведущими НИИ РФ созданы научные школы в области органической гидрогеохимии. Крупными учеными в этой области является В.М. Швец, Е.А. Барс, Е.Л.Быкова, М.И. Суббота, А.А.Карцев и др. В 60-е годы XX века возникла и успешно развивается Западно - Сибирская научная школа органической гидрогеохимии (В.М. Матусевич, Р.Г. Прокопьева, Н.Ф. Чистякова, Р.Н. Абдрошитова). Особенностью этой школы является комплексный подход к изучению ВРОВ и микроэлементов в подземных водах. Основная часть ВРОВ представлена органическими кислотами, фенолами, ароматическими УВ (бензол и его гомологи), метановыми КВ и др. По подсчетам В.М. Швеца количество ВРОВ в пересчете на Сорг (скелетная часть ОВ) составляет 2,5*1012 т, что соизмеримо с количеством ОВ Мирового океана, почв, торфов и углей вместе взятых. Среди главной составляющей ВРОВ – органических кислот (т.е. их солей или мыл) наряду с жирными кислотами встречаются нафтеновые, гуминовые, уроновые аминокислоты и др. Примерно первые единицы до десятков мг/л ВРОВ приходится на летучие и нелетучие фенолы. По данным М.Ф. Двали и М.И, Гербер растворимость жидких УВ значительно повышается в присутствии некоторых органических соединений, например, мыл жирных кислот. Ароматические УВ (бензол и его гомологи) содержатся в подземных водах в пределах 0,01-12,0 мг/л
Природа ВРОВ различна. Часть их может быть унаследована от бассейнов седиментации, часть поступает из осадочных пород в результате процессов выщелачивания и диффузии после их отжатия вместе с литогенными водами и, наконец, ВРОВ поступает из нефтегазовых залежей при частичном их разрушении и формировании водных ореолов рассеяния ВРОВ и микроэлементов.
Процессы нефтеобразования и нефтенакопления несколько по-разному трактуется различными исследователями. Протонефть может находиться или в растворенном или во взвешенном состоянии, при этом огромная роль принадлежит седиментогенным (в том числе и литогенным) водам, богатым органическим веществом, особенно на подстадиях мезокатагенеза и апокатогенеза, когда происходит наиболее масштабная дегидратация минералов глинистых пород и проявляется агрессивность этих возрожденных вод. Медленность движения вод при эллизионном водообмене способствует формированию и препятствует разрушению залежей нефти и газа.
Гидрогеологическую модель нефтегазообразования и нефтегазонасыщения можно представить в виде следующей схемы: прогибание приводит к появлению зоны пьезомаксимума, а поднятие - к пьезоминимуму. Первая представляется как зона нефтегазообразования, а вторая – нефтегазонакопления. Все это происходит на седиментационных этапах гидрогеологических циклов, где господствует элизионный водообмен.
Связь скоплений газа и нефти с зонами разгрузки вмещающих водоносных комплексов впервые установил А.М. Овчинников, а затем эти научные идеи развил А.А. Карцев, который отметил важность процесса высаливания нефтяных УВ в ловушках, т.е. их выделение в свободном состоянии из воды (при повышении минерализации подземных вод), в результате их «продавливания» через полупроницаемые среды (песчано-глинисто-алевритовые пропластки) и проявление фильтрационного (мембранного) эффекта Коржинского. При этом последний может приводить к образованию скоплений нефти без ее всплывания в воде. Образование небольших скоплений таким путем облегчает последующее масштабное всплывание, что представляет собой «камень преткновения» в нефтегазовой геологии середины XX века. Ну, а поскольку разгрузка водоносных горизонтов через водоупорную кровлю может иметь «распыленный» характер, возможно образование большого числа мелких УВ–скоплений, которые в результате гравитационного фактора всплывают и сливаются в крупных ловушках в залежи, образуя крупные и даже гигантские месторождения нефти (типа Самотлорского, Федоровского и др.).