W 1961 roku Ognenowa została pierwszą bułgarską archeolożką nurkiem, pracując z profesorem Welizarem Welkowem, badając bułgarskie wybrzeże Morza Czarnego. Pisząc o swoim szkoleniu, Ognenowa mówiła, że jej instruktor nurkowania przezwyciężył jej lęk przed głęboką wodą, pokazując jej ceramikę pod wodą. Jej szczególne zainteresowania i ekspertyza koncentrowały się na kulturze trackiej między I a II tysiącleciem p.n.e. Ognenowa prowadziła sześć ekspedycji podwodnych w latach 1961–lata 70. XX wieku dla Bułgarskiej Akademii Nauk, które doprowadziły do identyfikacji pięciu okresów urbanizacji na półwyspie otaczającym Nesebyr, aż do końca II tysiąclecia p.n.e. Obejmowały one tracką protopolis, grecką kolonię Mesambria, wieś pod panowaniem Rzymu aż po wczesnochrześcijańską erę, średniowieczne osiedle oraz miasto z okresu Renesansu – Mesemvria lub Nesebyr[w:] Heros Hephaistos: Studia In Honorem: Liubae Ognenova-Marinova..
Jej badania potwierdziły, że trzęsienia ziemi i powodzie miały istotne znaczenie w tym regionie. Studiując dzieła sztuki, Ognenowa stała się ekspertem w zakresie sztuki greckiej i rzymskiej oraz interpretacji różnych obrazów znalezionych na monetach.