内部主要由阳光大厅、序厅、8个常设展厅和1个临时展厅构成。重点展示大庆油田发现50年来的科技创新发展历程，勘探与开发技术进步及配套工程技术。主体突出、动静结合、功能完善，是一座反映石油科技题材的大型现代化专业科技馆。
历程厅
该展厅重点展示大庆油田发现50年来科技创新发展历程。大庆油田广大职工坚持把高度的革命精神和严格的科学态度结合起来，高速度、高水平建成了中国最大石油生产和化工基地。
科普厅
该展厅将石油行业上下游产业链条融为一体，在介绍地球科学知识的基础上，围绕生物进化及生油、寻油、采油、石油加工、产品应用为主线，采用声、光、电技术加以展示，具有科学性、知识性、趣味性和通俗性。
勘探厅
该展厅展示了在陆相生油和构造聚油论的指导下，松辽平原油气勘探发展过程，并发现了大庆油田。还找到了油气田50多个，探明石油地质储量超过60亿吨，天然气近3000亿立方米。
油藏厅
该展厅主要展示大庆油田通过科技攻关和开发实践，创立和发展了一套陆相非均质多油层砂岩油藏开发理论和方法，形成了储层描述、剩余油研究、水驱开发调整、三次采油、天然气开发、油藏数值模拟等系列技术。
信息厅
该厅主要展示大庆油田的信息化建设伴随着油田勘探开发建设而发展。五十年来，信息技术已成为油田建设发展的技术支撑和科技创新的动力，是工业化与信息化融合的具体实践。
钻采厅
该厅主要展示钻井完井、采油采气、测井和试井等专业技术。介绍了大庆油田地址开发特点和不同发展阶段要求，钻采工程系统发展行程了优质快速钻井和同井分层开采为代表的技术系列。
地面厅
该展厅主要展示大庆油田的油气田地面工程：油（气）井采出液的分离、计量、集输、处理、储运的全过程；油田水驱和聚驱开发系统配套的地面工程设施；油田生产中的节能降耗、环境保护设施等。
炼化厅
该厅主要展示大庆炼化产业的发展历程，主要装置技术水平和节能环保技术。随着油田开发建设，大庆油田已建成以石油加工、天然气化工、轻烃利用为主体的我国特大型石油化工基地。
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