20世紀90年代起，中國石油實施“走出去”石油國際化經營戰略，使石油科技進入一個國內發展與國外錘煉相結合的階段。
一方面國內繼續為勘探開發更加艱難的目標服務；另一方面要面臨國際市場許多新的挑戰。中國石油開拓海外市場，逐步形成非洲、中亞、南美、中東和亞太五大油氣合作區，在全球29個國家地區執行著近81個油氣投資合作項目。業務范圍從單一的合作開采，向跨國并購、風險勘探和上下游一體發展。依靠國內長期積蓄的科學技術實力，充分展示中國石油勘探開發水平。
在蘇丹1/2/4區塊項目國際招標中，中國石油在與10多家跨國公司的競爭中脫穎而出，用3年時間高質量、高水平、高速度建成1/2/4區塊項目，在國際舞臺樹立了良好的商譽。在秘魯，僅用3年時間，將開發已逾百年的塔拉拉油田，從接手時 的年產油僅8萬噸提高到32萬噸，被秘魯媒體評為 “20世紀秘魯石油界的最大新聞”。在哈薩克斯坦，應用肯基亞克鹽下碳酸鹽巖油藏開發技術，開發出日產超千噸的高產井，短短三年時間，建成了200萬噸原油生產能力。讓那若爾油田應用氣舉采油新技術，攻克了高含硫防腐、氣舉閥投撈等難題，原油產量由190萬噸/年提升到400萬噸/年。
同時，中哈原油管道建成，對當地經濟社會發展作出貢獻。油氣混輸工藝技術的成功實施，攻克了世界級長距離油氣混輸工藝技術難題。對外工程技術服務，在地面工程建設、鉆井工程、測井、錄井、測試等方面，依靠核心競爭力的不斷增強，搶占市場制高點，努力提高經營管理和國際化運作水平，經濟效益大幅度提高。在走向國際大市場的過程中，石油科學技術真正接受了檢驗，開闊了視野，增強了新的活力。
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