Studi tentang aliran fluida dalam batuan dan sifat-sifat batuan berawal pada tahun 1927 ketika Kozeny menyelesaikan persamaan Navier-Stokes untuk aliran fluida dengan mempertimbangkan media berpori sebagai kumpulan pori-pori dengan panjang yang sama. Dia memperoleh hubungan antara permeabilitas, porositas, dan luas permukaan.
Pada waktu yang hampir bersamaan Schlumberger bersaudara memperkenalkan log sumur pertama. Perkembangan awal ini mengarah pada peningkatan peralatan yang cepat, operasi produksi, evaluasi formasi, dan efisiensi recovery . Pada dekade-dekade berikutnya, studi tentang sifat-sifat batuan dan aliran fluida diintensifkan dan menjadi bagian dari upaya penelitian semua perusahaan minyak besar. Pada tahun 1950, Archie mengemukakan bahwa upaya penelitian khusus ini harus diakui sebagai disiplin terpisah dengan nama petrofisika. Archie mengulas makalah sebelumnya dan membahas hubungan antara jenis batuan, lingkungan sedimen, dan sifat petrofisika. Sebelumnya, pada tahun 1942, Archie membahas hubungan antara hambatan listrik cairan dalam media berpori dan porositas. Archie mengusulkan persamaan yang mengubah interpretasi log sumur dari analisis kualitatif formasi bawah permukaan ke penentuan kuantitatif saturasi fluida in situ. Perkembangan ini dan selanjutnya mengarah pada perbaikan dalam evaluasi formasi, pemetaan bawah permukaan, dan optimalisasi pemulihan minyak bumi.
Persamaan Hagen-Poiseuille, yang berlaku untuk tabung kapiler lurus tunggal, adalah persamaan aliran paling sederhana. Dengan menambahkan faktor tortuosity , Ewall menggunakan distribusi ukuran pori untuk menghitung permeabilitas batu pasir. Nilai yang dihitung cocok dengan permeabilitas ditentukan secara eksperimental dalam 10%. Dia kemudian dapat menunjukkan jumlah relatif cairan yang mengalir melalui pori-pori ukuran pori yang dipilih. Dengan demikian persamaan Hagen-Poiseuille, dengan modifikasi untuk memperhitungkan jalur aliran berliku dalam batuan, dapat digunakan untuk analisis karakteristik aliran fluida yang tidak ketat.
Ekspresi umum untuk aliran fluida dalam media berpori dikembangkan oleh Darcy pada tahun 1856 dari investigasi aliran air melalui lapisan saringan pasir. Darcy mengembangkan ungkapan ini dari interpretasi berbagai parameter yang terlibat dalam aliran air melalui saringan pasir untuk menghasilkan ekspresi yang dikenal sebagai hukum Darcy.
Meskipun hukum Darcy dikembangkan untuk aliran fase-tunggal dari fluida melalui media berpori, itu diterapkan juga untuk aliran multifase. Pada tahun 1936, Hassler et al. membahas prosedur dan peralatan untuk penentuan sifat aliran multifasa dalam batuan. Morse et al. memperkenalkan metode steady-state dinamis untuk aliran simultan cairan dalam batuan, menggunakan sepotong kecil batu di permukaan inti untuk mendistribusikan cairan secara merata ke dalam sampel uji. Mereka menunjukkan bahwa nilai yang konsisten dari permeabilitas relatif dari dua fluida yang mengalir dapat diperoleh sebagai fungsi dari kejenuhan fase pembasahan . Pada tahun 1952 Welge mengembangkan metode untuk menghitung rasio permeabilitas relatif sebagai fungsi dari saturasi fase pembasahan untuk penempatan minyak dari batuan yang dinyatakan tidak stabil, menggunakan gas atau air sebagai fase pemindahan. Kemudian pada tahun 1959 Johnson et al. melanjutkan pekerjaan Welge, memungkinkan perhitungan permeabilitas relatif individu untuk perpindahan unsteady-state . Metode ini adalah metode yang paling konsisten digunakan karena dapat dijalankan dalam waktu singkat dan hasilnya konsisten dengan metode lain yang memerlukan beberapa hari untuk analisis lengkap.
Pada 1978, Jones dan Roszelle mempresentasikan metode grafis untuk evaluasi permeabilitas relatif dengan metode unsteady-state. Aplikasi konsep permeabilitas relatif untuk analisis kinerja reservoir dan prediksi recovery diperkenalkan oleh Buckley dan Leveret, yang mengembangkan dua persamaan yang dikenal sebagai persamaan aliran fraksional dan frontal advance equation . Kedua persamaan ini memungkinkan perhitungan perolehan minyak yang dihasilkan dari perpindahan oleh cairan yang tidak bercampur (gas atau air).
Penelitian dalam petrofisika mencapai puncak pada tahun 1960-an tetapi menerima peningkatan dan penekanan pada dekade-dekade berikutnya dengan munculnya upaya-upaya untuk meningkatkan ultimate recovery dengan metode kimia dan metode termal yang baru; yang secara umum telah diakui sebagai enchanced oil recovery (EOR). Teknik EOR adalah teknologi baru dan berkembang dan hanya beberapa proses (fase perpindahan termal dan campur aduk atau miscible ) yang telah terbukti dalam skala besar. Penelitian tentang mekanisme perpindahan larutan kimia, perangkap sisa minyak, pengukuran sisa minyak saturasi, hubungan fase beberapa cairan dalam media berpori, dan karakteristik kompleks lain dari perilaku fluida dalam batuan telah menjadi area baru penelitian petrofisika. Penekanan lebih sekarang ditempatkan pada asal usul batuan dan minyak bumi, karena komposisi mineral batuan dan karakteristik kimia minyak mentah terlibat dalam sifat aliran fluida dan jumlah saturasi minyak residu.
Evaluasi setiap reservoir minyak bumi, baru atau lama, untuk laju produksi maksimum dan pemulihan maksimum hidrokarbon membutuhkan pengetahuan menyeluruh tentang sifat-sifat transportasi fluida batuan dan interaksi fluida-batuan yang mempengaruhi aliran fluida. Pengetahuan umum tentang fenomena aliran fluida dapat diperoleh melalui studi sampel batuan yang digali. Perilaku reservoir spesifik, bagaimanapun, hanya dapat diprediksi dari analisis sifat petrofisika reservoir dan interaksi fluida-batuan yang diperoleh dari sampel inti reservoir. Analisis inti hanya menghasilkan data di lokasi titik dalam reservoir; oleh karena itu, analisis petrofisika harus diperiksa sehubungan dengan korelasi geologis, mineralogi, dan log sumur reservoir untuk mengembangkan estimasi kinerja keseluruhan yang bermakna.