中化集团从2002年开始向石油上游延伸，全资收购了阿特兰蒂斯挪威控股有限公司（Atlantis），实现了中化集团上游油气资产零的突破。同年，中化石油勘探开发有限公司成立，标志着中化石油事业开始向以营销为特色、上下游一体化运作的石油公司转型。截至2008年6月30日，公司在突尼斯、阿联酋、厄瓜多尔、也门等国和我国渤海湾盆地共拥有13个油气合同区块，权益内剩余油气可采储量为1.29亿桶（油当量）。
其中，公司拥有40%权益的突尼斯Oudna海上油田2006年11月份成功投产后，2007年油田高峰产量达到25,550桶／日。厄瓜多尔16区块在2007年也取得了自投产以来最好的生产水平，全年产量稳步上升，油田高峰产量达到70,200桶／日，全油田平均产油量达到64,153桶／日。公司拥有100%作业者权益的UAQ海上气田2006年3月开工建设，2008年5月份正式投产，开始向购气方ＲＡＫ ＧＡＳ（哈伊马角天然气公司）输送商业气流。
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