渤海是中国的内海，面积约8万平方千米，海底比较平坦，平均水深18米，有1/4海域在水深10米以内。从陆地流入渤海的河流有近20条，它们带来了大量的沉积物，其中黄河每年冲入渤海的沉积物就达20．8亿万吨，为油气生成创造了条件。
中国的地质工作者自1916年起就陆续在渤海周边地区进行地质调查。1954年3月，当时中国的地质部部长、著名地质学家李四光就将渤海湾列入中国三大石油勘探远景区之一。许多国外的地质专家都认为，渤海具有生成油藏的条件，是石油的富集区。从1959年开始，原地质部对渤海及周边地区进行了多次地质概查。
1957年，石油工业部华北石油勘探处与地质部华北石油普查大队对渤海南部沿岸进行油气苗调查。1959年，地质部航磁大队904队在渤海及其周边地区进行了1：100万的航空磁测，推断渤海是个大坳陷。1960年至1964年，地质部第五物探大队、青岛海洋研究所先后在海上进行了重力、地震、电测深等各种地球物理勘探试验。第五物探大队还做过几条大剖面，在辽东湾和渤中地区进行过地震概查，并在辽东湾局部有利地区进行加密测网普查。通过概查和物探试验，证明渤海海域是跨越辽宁、河北、山东、河南四省，面积达20万平方千米的渤海湾含油气盆地的一个组成部分，做出了渤海是有利的油气勘探地区的判断。
1964年4月，华北石油勘探指挥部成立一支浅海地震队——216地震队。这个队20世纪50年代组建于青海，1961年参加大庆石油会战，1964年初到华北参加大港石油会战。在下海前又增加一些人员，全队共有80多人。
地震队租来一条木壳机动船——河北海运局的“冀海103号”，只有百吨位，后来成为216队工作的“母船”，除了承担信号接收、资料分析及指挥任务外，还兼队员们的宿营地。接着又从东沽渔业大队租来三条木制机帆船，将陆地用的设备装在船上．分别改装成测量定位船、放线船和爆炸作业船。1964年8月正式出海作业，用六分仪定位、人工插检波器、人工放电缆。经过四个月的努力，到年底成功实验完成了6000米地震测线，为后来海上地震作业积累了宝贵经验。
1965年1月，石油工业部在北京召开厂矿长会议，根据部党组指示精神，正式向石油系统发出“上山、下海、大战平原”的号召。上山，就是派一部分人上四川找油气；下海，就是组织力量到大海里找油；大战平原，就是要让物探队伍在华北平原进行地质剖面调查，开展勘探大会战。随后，华北石油勘探部第25次党委扩大会议决定，由河北石油勘探指挥部（代号641厂）组织人员筹备下海，要求“三年打开局面，五年拿下面积”。为了落实下海找油的战斗部署，641厂于1965年2月成立了由十余人组成的精干机构——海洋勘探室，1966年8月改建为海洋勘探指挥部，任命华北石油勘探指挥部副指挥钟一鸣兼任海洋勘探指挥部指挥，任英发为副指挥，张志友为党委书记，刘福来任党委副书记兼政治部主任，着手组织下海的工程设计和勘探准备。海洋勘探指挥部设在天津北仓641厂指挥部所在地叫双街的小房子里，半年后搬到胡家园。后来经与塘沽城管处共同选址，决定在海河防潮闸东侧、回淤研究所以南地带建立基地。那里背靠大沽炮台，面临渤海，与天津港主航道相望。
1965年3月15日至20日，在康世恩的指导下，下海工程技术座谈会在641基地天津北仓召开。地质勘探司赵声振总工程师主持会议。参加会议的有石油科技情报研究所和北京石油科学研究院钻井室的人员、大港油田分管海洋石油勘探的副指挥余萍和刚成立不久的海洋勘探室情报室的人员，还邀请国防科学技术委员会、国家海洋局、交通部、地质部、海洋工程部、航海保障部、天津大学、大连工学院和上海六机部七院八所、上海打捞局、天津港务监督等专家、教授共计50余人。石油工业部康世恩副部长在筹备会上说：“美国有个墨西哥湾，委内瑞拉有个马拉开波湖，中国有个渤海湾，渤海湾面积很大，沉积岩厚，我们有条件下海，现在就要做下海准备。”座谈会上，石油部勘探司和情报所的代表分别作了发言，介绍了国外海上油气勘探开发情况，工程技术人员也在会上谈了下海的设想。会议决定开展海上钻井方法的研究试验工作，试制混凝土钻井平台及钢结构导管架，同时决定加强海洋物探队伍，抽调5个地震队、2个重力队和1个测量队共500余名职工组成海洋地质调查一大队，负责渤海海域的地球物理勘探。这次会议是中国海洋石油勘探开发史上的一个里程碑。
下海工程座谈会后，641厂立即着手筹建海洋勘探指挥部，多方联系要船、要基地，同时积极寻找试验下海钻井的地方。石油部从北海舰队、交通部等单位陆续商调来了“海渔26”、“海潜506”、“海测503”、“黄河号”（原从国民党海军起义的军舰“重庆号”）、“天祥号”（原慈禧太后游艇）、“民主20号”客轮以及“东油3号”、“东油7号”等船舶。同时，又从华东石油局调来了十几条木船。接着60多名海军战士转业到指挥部，渤海的石油队伍正式诞生了。
海洋地质调查一大队在下海前，组织测量技术干部到国家测绘总局、海军司令部、航道局等单位，收集渤海沿岸地区的测量成果、高等级三角控制点的分布，了解海底地形地貌、水深变化、潮汐规律、海底底质以及定位测量方法；组织物探技术干部到地质部第五物探大队、中科院青岛海洋研究所等单位了解他们海上物探试验工作情况，收集沿渤海各港口重力基点的成果；组织地质、物探的室内解释人员到地质部航空磁测大队、物探大队以及大港油田、胜利油田等单位收集渤海周边陆地物探、钻探和海区航磁的地质成果；请石油部规划研究院南海地震方法研究队技术负责人前来指导工作；认真吸取216地震队在高沙岭一带进行浅海试验的经验；又参照大庆石油地震会战行之有效的物探大面积连片勘测的经验，在渤海南部近4万平方千米的海域统一设计测网，整体部署，将物探队分为海滩队（工作区域由海岸至枯潮线）、浅海队（工作区域由枯潮线到6米水深线）和深海队（工作区域由6米水深线至无限水深）。由于采取的是分段、分区、分时和分队施工，为保证在同一条线上所获的物探资料能连续追踪对比，要求各队在测网的连接处重复1～2千米。该队在海上作业至1966年，使用“51”型地震仪，在歧口凹陷的南坡自北而南相继发现了海1、张巨河、赵家堡三个断裂构造带，画出了渤海第一张地震构造图。
1966年1月7日，石油工业部华北石油勘探指挥部决定依靠自己的力量设计、建造一个钻井固定平台再开展海上勘探。1966年12月15日，坐落在海1构造断裂带上中国第一座自行设计、制造、安装的海上固定式钻井平台建造完成。
1966年12月31日23时，海洋勘探指挥部3206钻井队在自制1号固定式桩基钢钻井平台开工，中国海上第一口深探井——海1井开钻，队长康于义、指导员成焕仁、技术员丁洪升、张荃祥。井位位于岐口凹陷的岐口17－2构造断裂带上，距天津岐口22公里，距塘沽基地51．8公里，水深6．5米，隔水导管直径529毫米，入泥深度22．88米。钻至井深293．87米，下入直径324毫米表层套管，1月3日表层套管完井。由于天气寒冷，停钻休工，钻井人员回陆地冬训。
1967年3月19日，钻井队职工重返平台，22日第二次开钻。1967年5月6日完钻，10日完井，井深2441米。钻探过程中，经地质录井，不断发现油浸和油斑砂岩，在明化镇组下段和馆陶组的岩屑中都有荧光显示，经完钻电测在明化镇组和馆陶组均发现油层。6月14日在明化镇组下段1615～1630米井段射孔测试3个层段，用4毫米油嘴试出了油流，日产原油35．2吨、天然气1941立方米。这一喜讯使海洋勘探指挥部全体将士一片欢腾，迅速向石油工业部报喜。海1井，渤海海域第一口发现井，也是中国海上第一口工业油流井，标志着中国海洋石油进入工业发展的新阶段。钟一鸣称海1井试油成功“如一只报春的燕子”。6月21日，国务院为此发来贺电，赞扬海洋石油职工“创造了我国海上打探井出油的先例，标志着我国石油工业钻井技术的新发展……”。党中央国务院的关心和鼓励，进一步鼓舞了全体海洋石油职工的斗志。
海1井钻井结束后，接着又在这个平台上钻探了3口定向井，其中海1－2井发现2．4米油层，获日产原油24吨，天然气1867立方米。截止1967年底，海1井生产原油203吨。1970年8月，海洋勘探指挥部在渤海1号固定钻井平台基础上建成1号试验采油平台，当年产油1963吨。