В работе приводятся результаты анализа геотемпературных, гидродинамических и гидрогеохимических условий юрско-меловых отложений Карабашской зоны Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. Выполнена оценка возраста подземных вод и их соотношения с возрастом вмещающих пород. Выявлена существенная вертикальная миграция подземных вод, которая приурочена к относительно молодым и активным тектоническим зонам. Установлено, что эффективность применения традиционных гидрогеологических критериев для оценки нефтегазоносности рассматриваемых отложений осложняется существенной неравномерностью их изученности, небольшими пределами изменения гидрогеологических показателей и недостаточной отработанностью комплексного анализа всех гидрогеологических данных. Для повышения эффективности анализа гидрогеологических условий необходимо применение комплексного учета имеющейся многопараметрической информации с использованием современных математических методов обработки ее больших объемов.