延長油田自成立以來，歷經了早期勘探開發、規模上產、開發轉型和科技興油等不同歷史階段。回顧延長油田發展歷程，大約可分為五個階段：
第一階段（1905-1922） 依靠外援 艱難起步
1905年清政府批准成立延長石油廠；
1907年8月，從日本引進蒸汽動力頓鑽鑽機，鑽成中國陸上第一口油井“延一井”，日產原油1-1.5噸，開創中國石油工業之先河；
1914年北洋政府與美孚石油公司聯合開辦延長油礦，經過兩年鑽探，未發現工業油流；
1920年美國地質調查所評估中國石油儲量為1.9億噸，“中國貧油論”由此而來。
第二階段（1923-1949） 自力更生 初步掌握探採技術
雖然美國對中國石油儲量做出了悲觀判斷，但中國人自己沒有放棄，依靠自己的力量開展地質調查、研製鑽採設備、成立施工隊伍，初步掌握了探採技術。
1923年更名為延長石油官廠；
1934年陝西油礦探勘處成立，孫越崎任處長，成立了一支100多人的鑽井隊；
1935年延長石油官廠和陝北油礦探勘處由工農紅軍接管，合併為延長石油廠；
鑽採技術：
（1）1938年自主研製成功蒸汽動力木質頓鑽鑽機；
（2）1945年在七2井和七3井進行中國最早的油井爆炸改造增產試驗，獲得成功；
（3）1949年在七11井開展中國最早的油層酸化解堵試驗，較作業前增產1.5倍。
取得成果：
（1）1940年鑽成延19井，井深約100米，初期日產1.6噸，被稱為“起家井”；
（2）1943年七1井和七3井陸續井噴，其中七1井連噴9天，最初日產原油96.3噸，是延長第一口高產井，當年油礦原油產量達到1279噸；
（3）截止1949年，延長油田共生產原油6035噸。
第三階段（1950-1981） 艱苦奮鬥 勘探開發取得豐碩成果
1950年西北石油管理局陝北地質大隊勘探大隊成立，延長油田地下地質部、電測隊相繼成立；
1952年延長石油共調出1482名職工，支援玉門、青海、新疆、四川等油氣田的開發和建設。
地質認識：
（1）1951年王尚文等完成延長縣地質構造圖，認為油田沿著延河是一個鼻狀構造，油田開始按鼻狀構造進行勘探布井；
（2）1953年黃先馴提出延長油田的小產量井是滲透性出油，大產量井是裂縫出油，且以水平裂縫為主，構造為平緩的單斜。
（3）1953年李德生測繪出七里村油田綜合地質圖，1954年完成《陝西延長油田上三疊紀淺油層的儲油和出油條件》報告；
（4）1961年黎任倫提出延長油田屬於巖性油藏，1972年進一步提出七里村油田是以砂岩體油藏為主、層間裂縫油藏為輔的巖性油藏。
李德生（右）在延長縣調查油苗（1953年）
七里村油田綜合圖（李德生編制，1953年）
鑽採技術：
（1）1952年在七61井開展中國陸上最早的油層壓裂試驗；
（2）1953年在七1井和七47井進行裸眼井射孔試驗；
（3）1954年研發了半機械化車載吊油設備，1965年吊油車改裝獲石油工業部嘉獎；
（4）1958年自主研製成功延安牌頓鑽鑽機；
（5）1959年加砂壓裂試驗成功，1978年大規模推廣，油層爆炸工藝結束；
（6）1964年複式頓鑽取心試驗成功，獲石油工業部嘉獎。
延安牌頓鑽鑽機
半機械化車載吊油設備
取得成果：
（1）1950年認為七里村油田主產層是三疊系延長組長6油層組；
（2）1954年探明擴大了永坪油田含油麵積，1957年發現油田西部的嚴家灣區，勘探重點由東部向西部轉移；
（3） 1959年至1979年相繼發現青化砭、甘谷驛、子長等油田；
（4） 1960年延長油田產量突破萬噸大關。
第四階段（1982-1997） 政策支持 年產突破百萬噸
1982年原石油部和陝西省共同制定了“調動各方面力量籌措資金”的辦法及“以油養油，採煉結合，滾動發展”的特殊政策；
1985年延長縣王家川成立了全國第一個縣級鑽採公司；
1986年全面推行鑽井承包制度，形成多層次開發石油的格局。
地質研究：
在“巖性油氣藏成藏理論”指導下，開展石油地質綜合研究，探索油氣富集規律與油藏分佈特徵，落實沉積儲層有利相帶展布，結合各種非地震物化探技術方法優選勘探靶區，淺層勘探成果豐碩。
鑽採技術：
（1）1986年高能氣體壓裂試驗，增產效果明顯；
（2）1992年子長中區注水站建成投產；
（3）1992年延長油田第一個叢式井組開鑽；
（4）1997年全面推廣凍膠液壓裂技術。
取得成果：
（1） 發現了王家川、川口、西區、永寧、吳起、定邊、靖邊等十多個油田，落實儲量7.3億噸；
（2） 1997年生產原油107.27萬噸，首次突破百萬噸大關。
第五階段（1998- ） 重組改制 跨越式發展
1998年，陝西省委、省政府將延長油礦管理局、延煉實業集團公司和榆林煉油廠合併，組建省政府直屬的國有獨資企業；
2005年9月14日，陝西延長石油(集團)有限責任公司成功組建；
2007年原油採、煉和產品銷售三項指標均突破1000萬噸；
2013 年成為我國西部地區首個世界500強企業。
2018年世界500強企業中佔位288名。
2019年世界500強企業中佔位263名。
理論創新：
1、創新發展了“源導共控差異成藏理論”
2、發現特低滲油藏“滲吸-驅替雙重作用機制”
形成技術系列：
1、黃土塬地貌無震高效滾動勘探技術
2、具有延長特色的叢式定向井技術
3、延長油田水平井關鍵技術
4、適合延長油田的採油工藝配套技術
5、提高採收率儲備技術
取得成果：
1、探明儲量不斷增長，連續十年探明儲量超億噸
2、突破新領域，緻密油勘探開發成為新的儲量產量增長點
3、理論指導實施“適度溫和”注水技術政策，規模注水效果凸顯
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