Enligt källor kan affären bli tillkännagiven inom några veckor. Båda bolagen har avböjt att kommentera.
Repsol har andelar i 48 fält, varav 38 är i produktion. Dess dagliga produktion uppgick till nästan 39 000 fat av oljeekvivalenter i slutet av 2022, enligt inskickade dokument.
Neo Energy grundades 2019 är och finansiellt uppbackat av private equity-fonden HitecVision. Man har andelar i 25 fält i Nordsjön och producerar cirka 80 000 fat per dag, enligt källor.