1954年春天，石油管理总局下属的青海民和地质大队约400余人，在300多峰骆驼的配合下，分三批进入柴达木盆地考察，先后发现38个地面构造和9处油苗，并分别起名为油泉子、油沙山、油墩子，这些名字个个都散发着油香。
1954年7月，石油总局局长康世恩决定亲率以苏联石油部总地质师安德烈依柯为首的苏联专家组，赴柴达木盆地西部考察。康世恩打电话给西安石油地质局副局长沈晨，要他负责组织好这次勘察行动。参加勘察的苏联专家还有钻井专家阿辽亨、地质专家格罗斯和水文地质专家吉亚契可夫；中方勘探人员有石油钻探局副局长杨文彬、国家经委石油地质处处长呼育之等人。他们计划从敦煌翻越阿尔金山进入柴达木盆地。另一路则由石油总局总地质师王尚文带队，从西宁过青海湖西进。
这次考察的主要任务有4点：一是评价柴达木盆地含油气的地质条件及远景；二是实地考察盆地的地理自然环境和交通运输条件；三是考察勘探队伍在盆地的生存条件和基地的选择；四是通过实地考察提出勘探油气的工作量和勘探队伍的组建规范。考察队从西安出发到达玉门油田后，得到整休和补充。临走时，正在玉门油矿兼任宣传部长的著名诗人李季和兼任酒泉地质大队副大队长的作家李若冰，也要求随队进入盆地采访。
考察队沿若羌古道前进，于第四天翻越阿尔金山。在阿尔金山顶部（即花土沟北高坡），朝南一望，大家都欢呼起来，他们看到了白雪皑皑的昆仑山，看到了水波粼粼尕斯库勒湖。车队缓缓向湖边红柳泉靠近，同正从西宁一路进入油沙山的队伍会师。于是，两路队伍在尕斯库勒湖边的花土沟沟槽中安营扎寨。
考察队在现场考察中发现，油砂山大断裂中，暴露的油沙层相当可观：油泉子有油苗；开特米里克有天然地蜡及液体油苗。有几处暴露的剖面，构造、圈闭都很清楚。经过普查，苏联专家和中国地质学家对盆地探油气资源都很乐观。这一带的生油层、储油层、构造圈闭都很好，唯有油藏的盖层尚不理想，需进一步详查。但总体来说，专家们对盆地油气勘探开发的远景非常乐观。
对盆地淡水资源的考察，也使人高兴。考察队发现，在茫崖有从昆仑山雪水渗浸地下的淡水层，而且水源丰富，水质也很好。昆仑山北侧尕斯库勒湖的一片水草地，也有丰富的淡水资源。
到底勘探队员能不能在这里长期生存下去？考察队也作了进一步的调查。首先发现在一片水草地带，有各种野鸟、野鸭、黄羊、野牛等野生动物成批出现。后来在茫崖又发现了一位维吾尔族老人依沙阿吉。阿吉老人后来成为勘探队的向导，为柴达木油田勘探开发立下了汗马功劳。老人和妻子在这里养儿育女，生活多年，一家人都非常健壮。考察证明，勘探队员可以在这里长期生存下去。
通过以上考察和现场实际体会，増强了加快勘探开发柴达木油气田的决心和信心。随后，考察队立即向国务院、西北局、青海省作了关于勘探开发柴达木盆地油气资源的报告，国务院很快就批准了报告。1955年，青海石油勘探局成立，由张俊担任局长兼党委书记。并决定以西安石油地质局为主体，抽调酒泉地质大队、陕北枣园钻探大队、永坪大队、四郎庙钻探大队、民和大队、潮水勘探大队、铜川运输站的所属车队等划归青海石油勘探局。从此，拉开了开发建设柴达木的序幕。
1955年11月24日，在油泉子构造顶部部署了第一口探井，开钻18天后，在浅层首获工业性油流，宣告了盆地第一个油气田的发现。同年地质部、中国科学院兰州地质研究所和南京古生物研究所，分别成立柴达木石油普查大队和综合研究队，在盆地西部1．7万平方公里的范围内开展概査和普查工作，特别是对第三系地层做了大量的工作。在此基础上，石油地质工作者认为茫崖褶皱带中含油气情况良好。
1956年4月28日上级决定加强勘探工作的领导，青海省批准青海石油勘探局领导机关迁入茫崖。一时间，茫茫戈壁上搭起成百上千座帐篷，使之成为名副其实的戈壁帐篷城。勘探力量迅速扩大，到1956年年底，共建立29个地质队、调查队，12个大地及地形测量队，12个重磁力队电法队和4个地震队。对盆地的认识也进一步提高，总地质师王尚文对盆地区域构造格局归纳为两带一隆。
即茫崖和冷湖褶皱带和中央隆起带，其中两个褶皱带和中央隆起带之间的过渡地带对油气聚集有利。张文佑教授提出盆地被东西向两个大断层分割成为3大块，即西部、中部和东部，以西部含油气远景最好。据此，青海石油勘探局制定了“区域钻探与重点钻探相结合”的勘探方针，本着先边缘后中心，先浅后深和先易后难，见效快的构造先上的原则，对当时已完成细测的43个构造进行摸排，择优在茫崖、油泉子、油坡子、冷湖4号等13个构造上进行钻探。这时勘探队伍主要集中在茫崖褶皱带工作，然后又逐步向北扩展。钻井队已陆续增加至60个，战果也在不断扩大。
继油砂山、油泉子出油后，在子沟、咸水泉、尖顶山和南翼山等构造上，先后发现了产量不同的油气流。地质部的632队也在这里并肩作战，在盆地东部北缘冷湖一带进行普查，在冷湖构造上打了一批地质井，以落实背斜带轴部的大断层的情况，其中冷湖4号背斜上的F3井，喷出大量原油，获得了重大发现。接着青海石油勘探局在冷湖5号背斜上钻探，获日产800吨的高产油流，打开了柴达木高产油气的大门。
冷湖油田发现后，勘探队伍随之调整。地调队伍除保留几个野外队外，加强了综合研究工作。钻井重点是中深井的队伍，集中在冷湖地区5号构造，力求尽快拿下石油储量，并争取建成一定产能。冷湖构造带其他构造用大钻机逐个钻探，必须探明其含油气情况。经过近半年时间，探明了冷湖5号1高点南区的储量，并在石油部研究院的具体帮助下，编制出分层组的开采方案，年底建成日产1500吨的生产能力。当年近4个月的时间，冷湖油田就生产原油20万吨。这对当时尚在起步阶段的中国石油工业，具有重大的历史意义。
1958年第四季度开始，青海石油勘探局担负起了西藏边防部队的用油，一天必须保证装足必需的油罐车。因此，采取了放大油嘴生产，甚至用通井机带套管抽子抽吸等强化采油措施，炼油厂也加班加点，用这些非常措施满足了西藏边防部队的用油，发挥了重大的战略支撑作用。
1958年的农历除夕来临，刚给邓小平、陈云等中央领导同志汇报完工作从成都来到重庆的康世恩，接到了石油沟探区巴3井天然气井井喷的报告。就在几个月前，也是这个探区的巴9井发生井喷，强大的气流从1000多米深的地层喷出，碰在井架上摩擦出火花引燃了一场猛烈的大火，整整燃烧了78天才被扑灭。回想曾亲自参与的灭火战斗，康世恩不敢有半点懈怠。他谢绝了重庆市长邓肯参加除夕联欢晚会的邀请，立即带着苏联专家向井场奔去。大年初一的晨曦照亮了井场，一场井喷被及时制止了。
四川的天然气开发有着久远的历史，为世界石油和天然气工业发展史谱写了光辉灿烂的一页。但是到1949年以前，一直没有发现有工业价值的油田。重庆解放后，国民党政府的中国石油公司四川油矿勘探处和重庆营业所回到人民手中。1950年7月1日，这两个机构合并，成立燃料工业部石油管理总局重庆办事处。1952年10月1日，重庆办事处撤销，成立西南军政委员会工业部西南石油勘探处，并陆续从延长、玉门等地抽调人员，充实四川地区的勘探队伍。1955年11月，西南军政委员会西南石油勘探处又改为石油部四川石油勘探局。
1954年第五次全国石油勘探会议提出，四川盆地应以勘探石油为主要目的，在勘探石油中，必须重视探明天然气储量。据此，四川盆地展开了石油地质调查，重点地区先是川西，后又转至川南和川中。这一时期，集中力量对隆昌圣灯山、江油海棠铺和巴县石油沟3个构造进行了钻探，并在龙泉山和厚坝地区开始进行钻探。由于当时尚未掌握裂缝性气藏的特性，钻探成功率很低，仅在圣灯山构造的两口探井中获低产天然气流。
为开拓四川盆地油气勘探的局面，四川石油勘探局作出两项重要决定：一是组织力量全面研究古老的自流气井，掌握地质规律；二是改变过早地集中力量钻探少数局部构造的做法，从全盆地着眼，加强区域勘探，寻找油气勘探的有利地区。
从1956年起，先在川中蓬莱镇构造钻基准井，接着又对南充、龙女、合川、营山等构造进行钻探。同时，在川东南钻探东溪、黄瓜山和高木顶构造。1957年继续甩开勘探，取得重要成果，在圣灯山和石油沟构造上相继钻获三叠系高产气流，在高木顶和黄瓜山构造上分别钻获三叠系工业气流。在此期间，四川石油勘探局还建成了利用天然气加工炭黑的装置。1957年3月2日，毛泽东主席在四川考察期间，专门视察了隆昌气矿炭黑车间，并亲笔题词：“四川大有希望。”
1958年3月中句，连续3次从四川传来振奋人心的好消息。3月10日，龙女寺2号井喷油，日产油60多吨；3月12日，南充3号井喷油，日产油300多吨；3月16日，蓬莱1号井喷油，日产油100多吨。3个构造相距200多公里，每个构造面积都上百平方公里，相继喷出高产油流。消息传来，石油部大楼上下一片欢腾，报纸广播不断宣传，全国人民为之震动，为之鼓舞。物产丰饶的天府之国，终于发现了大油田，连在石油部工作的苏联专家们，也个个欣喜若狂。
刚到任的石油部部长余秋里，立即和康世恩起程赶赴四川。在3个喷油构造的现场考察之后，他们更加信心十足，看来实实在在的油田是跑不了啦，这一下可以实现党中央和邓小平提出的“四川也有了石油工业”的愿望了。部党组决定：于1958年4月20日在四川南充召开现场会议。康世恩根据部党组的决定和当时的勘探形势，在现场会上作了关于1958年石油勘探部署和大战川中的报告。南充会议正式揭开川中石油会战的序幕。
石油部迅速从全国各油田调动人员和物资进入四川，并将四川石油勘探局改名为四川石油管理局，由张忠良任局长，黄凯任党委书记。下设川中、川南两个矿务局。玉门石油管理局副局长秦文彩任川中矿务局局长，从玉门带来45个钻井队，1个试油队，1个运输大队，共3400余人。在短短几个月的时间里，四川石油管理局的钻井队由71个增至115个，石油职工人数达到36837人。四川省人民政府组织上万民工抢修油区公路，整治嘉陵江航道，开辟成都到南充的空中航线，仅5月份一个月就运进器材总量19．4万吨。在川中7个构造上摆开了68台钻机，其中在南充、蓬莱、龙女3个构造上确定了20口关键井，作为主攻目标。
出乎意料的是，地质学上的奇怪现象在四川出现了。龙女2井日产60吨油，两个多月压力、产量没有变化，有人形容“生产像钟表一样稳定”。会战开始后，需要关井来测井底压力，谁知关井测压不到一天，再开井却不出油了，一点油也没有了。对此现象大家瞠目结舌，不知所措。后来在这口井周围又打了4口，部井像梅花一样，但打到同一个油层也不出油。南充3井开始一天喷油300多吨，随后压力、产量逐渐下降，从间歇喷油到停喷，再到一滴油也不出了。蓬莱1井也是类似的情况。龙女寺等构造上的喷油，宛如昙花一现，曾给人们带来那么突然的惊喜，又给人们带来那么突然的失望。川中石油会战遇到极其复杂的局面。
1958年下半年，席卷全国的“大跃进”势如破竹，铺天盖地。10月，石油工业现场会在克拉玛依油田召开。在会议之前和会议期间，余秋里、康世恩等石油部党组成员专门听取了川中会战第一阶段的情况汇报。原定的20口关键井，已完钻19口。在钻井中有6口井发生了井喷，但喷油量悬殊很大。最高的南充8号井一天喷油110吨，最少的井只捞得8公斤油。有的井在钻井过程中发生井喷，等完钻后试油却不出油。这些情况，使得大家心情都很沉重。
川中地下出现的极其复杂的局面，使人们对川中油藏性质，产生了两种不同的意见。一种意见认为，是侏罗系地层的砂岩孔出油；另一种意见认为是裂缝出油。多数地质技术干部包括在四川参与会战的苏联专家持第一种意见。他们乐观地认为：“在川中地区，侏罗系陆相地层具有区域含油的性质。依据这一情况，可以把川中地台的大部分地区列为具有高效含油远景的地区。”
只有少数地质技术干部认为川中属裂缝油藏，其中的代表人物就是川中矿务局总地质师李德生和南充大队地质师李克勤。他们认为，由于川中盆地生油层为侏罗系自流井群黑色湖相页岩，储油层主要是侏罗系凉高山砂岩和大安寨灰岩，这类油层岩石致密，渗透率低，但裂缝发育，油气储存在孔隙、裂缝、溶洞里，其结构十分复杂。因此，应先搞清裂缝的分布规律，采取相应的技术措施。
石油部党组成员分析了大战川中第一阶段取得的成绩遇到的问题，认为川中虽有地质情况复杂的一面，但从已打出工业油流的情况来看，仍是当时找到大油田最有利、最现实的地区。而且比较倾向于是砂岩孔隙性出油，不愿意也不希望是裂缝性出油，认为李德生等人的意见只是根据少数探井、少数资料得出的。他们没有考虑和听取这个意见，甚至在“大跃进”的背景下，认为这种观点是悲观的论调，把科技问题与政治问题混淆在一起。在现场会上，对李德生和个别领导干部的观点，从政治上进行了批判，并由此而引申至对一些持有不同观点的人的批判。
10月26日，余秋里在克拉玛依现场会上的总结报告中，宣布了部党组的决定，进一步加强川中石油会战，提出“今年最后两个月，必须拿下川中油田。”并要求玉门、新疆和青海三个石油管理局，各组织一个野战营（包括一至两个“卫星”钻井队和试油队），由一名局长带队，于11月中旬到达现场，会战川中。并同时成立了川中会战指挥部，由康世恩任会战总指挥。到1959年3月，在4个月内，共钻探81口井，获得蓬莱、南充、龙女寺、合川、罗渡、营山等6个低产油田，证实了川中属于大面积贫矿油田。大批来自川中地层的第一手资料，已无可辩驳地告诉人们一个事实：川中油藏属裂缝性油藏。
1959年1月中旬，石油部党组召开扩大会议，传达党中央武昌会议精神和毛泽东关于“压缩空气”“冷热结合”的讲话。会议期间，余秋里、康世恩同四川局和其他参战局的领导，专门座谈讨论了川中会战问题。大家比较冷静地分析了川中局势，认为川中地区大面积含油，但地质情况复杂，需要收缩力量，下功夫去寻找地质规律和高产稳定地区。余秋里同意这种看法和意见，他说：“有油要找到答案，没有油也要找到答案。花了钱，花了时间，总得有收获，在复杂的地质情况下，真正学到本事。”
为了进一步证实川中地层究竟是砂岩还是裂缝，康世恩让四川石油局地质师王苾君带人到华蓥山地区，沿100公里长的凉高山油层裸露区用爆炸法取岩石标本，结果也证实这里都是裂性储油层。
1959年3月，康世恩在四川南充主持石油部地质勘探和基本建设会议，全面总结了川中会战的工作。他在讲话中实事求是地承认，原来提出的一些重要目标没有实现，大油田没有拿到手，久攻不下，打成了消耗战。他宣布石油部党组的决定，结束川中会战。4月，会战队伍陆续撤出，留下四川石油局的队伍继续工作。
石油部领导和工程技术人员一起认真总结经验教训。为什么3口井同时喷油后再打不出油了，地质上应该如何解释？有的苏联专家认为，在川中4万平方公里的土地上，油田正在形成中，石油还未聚焦完毕，这种说法令人难以置信。大家的看法是，川中侏罗系油层太致密，岩石孔隙度特別低，出油靠裂缝，3口井喷油高产是碰上了大裂缝，由于油源接替不上，所以产量很快下降。这是川中地质现象的根本问题。川中侏罗系油层从地质上讲，是沙石风化，加上泥土，再充填石英，所以对储油十分不利。但油是客观存在，抓住大裂缝还能找到高产区，这就需要有一套对付裂缝油气藏的特殊工艺技术。
历时10个月的川中会战，虽然以遭受挫折而告结束，但它是从实践到认识，从无知到有知的必然过程。在石油工业南征北战10年即将面临大突破的前夜，它留下了不可磨灭的印迹和宝贵的经验教训。