20世纪90年代起，中国石油实施“走出去”石油国际化经营战略，使石油科技进入一个国内发展与国外锤炼相结合的阶段。
一方面国内继续为勘探开发更加艰难的目标服务；另一方面要面临国际市场许多新的挑战。中国石油开拓海外市场，逐步形成非洲、中亚、南美、中东和亚太五大油气合作区，在全球29个国家地区执行着近81个油气投资合作项目。业务范围从单一的合作开采，向跨国并购、风险勘探和上下游一体发展。依靠国内长期积蓄的科学技术实力，充分展示中国石油勘探开发水平。
在苏丹1/2/4区块项目国际招标中，中国石油在与10多家跨国公司的竞争中脱颖而出，用3年时间高质量、高水平、高速度建成1/2/4区块项目，在国际舞台树立了良好的商誉。在秘鲁，仅用3年时间，将开发已逾百年的塔拉拉油田，从接手时 的年产油仅8万吨提高到32万吨，被秘鲁媒体评为 “20世纪秘鲁石油界的最大新闻”。在哈萨克斯坦，应用肯基亚克盐下碳酸盐岩油藏开发技术，开发出日产超千吨的高产井，短短三年时间，建成了200万吨原油生产能力。让那若尔油田应用气举采油新技术，攻克了高含硫防腐、气举阀投捞等难题，原油产量由190万吨/年提升到400万吨/年。
同时，中哈原油管道建成，对当地经济社会发展作出贡献。油气混输工艺技术的成功实施，攻克了世界级长距离油气混输工艺技术难题。对外工程技术服务，在地面工程建设、钻井工程、测井、录井、测试等方面，依靠核心竞争力的不断增强，抢占市场制高点，努力提高经营管理和国际化运作水平，经济效益大幅度提高。在走向国际大市场的过程中，石油科学技术真正接受了检验，开阔了视野，增强了新的活力。
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