當時中國不能自產鑽探設備，最終決定從日本進口。中國方面從1906年開始，歷時一年修建了到延長的近代化道路，以保證從日本採購的鑽機和煉油設備順利到達廠區。從日本進口的這批設備是頓式打井機，在當時頗為先進。1907年9月10日，延長縣城西門外打出的油井在鑽到81米處時正式出油，這是中國大陸第一口油井，史稱“延一井”，第一日便日產原油1000餘千克，標誌著中國工業開採石油的開始，結束了中國大陸無油的歷史。
這一消息傳出，對石油資源極為垂涎的日本政府立即安排財團與陝北方面聯繫，試圖出資300萬銀元控制油井。不過，陝北方面對此頗為警覺，沒有同意，而是派出留學生到日本學習石油技術，歸國後管理油田。
可惜的是，這種官辦企業，目的多在政績，缺乏持久動力，加上陝西方面工業基礎又十分薄弱，因此出油後並未進一步發展。與此同時，美國美孚石油公司也派人到當地進行考察，得出了當地與中國大陸其他大部分地區屬於湖相沉積而不是容易形成油田的海相沉積結構。所謂“中國貧油”的結論要到大慶油田建成才算被推翻。此後20年間，延長油田發展緩慢，煉油能力沒有得到有效提高，基本靠在西安等地開設鋪面，出售初級產品維持。
1935年，劉志丹等率領的陝北中國工農紅軍攻佔了延長，控制油礦。工人對於劉志丹的隊伍十分認可，故此維持了油田的正常運營，油田出品包括煤油、擦槍油、油墨等產品。中央紅軍大部隊長征後到達陝北，因西北嚴寒，南方戰士普遍腳跟開裂，影響行軍作戰，延長油田以石蠟為原料，成功生產出凡士林油膏，能有效治癒。由此，延長石油廠受到紅軍領導機關和指戰員的讚揚。但此後一連串的戰亂導致部分設備星散，油田產量下降，漸漸成為“雞肋”。不過這一階段，延長始終是中國唯一的油田，在國民黨政府掌握全國大部分地區和資源的情況下，居然是共產黨控制了中國100%的石油工業，歷史令人感到頗為不可思議。
抗戰開始後，石油工業變得更加重要。這是因為日軍對中國的國際交通線進行了瘋狂打擊，造成“一滴汽油一滴血，一條輪胎一條命”的艱難局面。與此同時，國民黨方面在抗戰中期開始封鎖陝甘寧邊區，使邊區經濟受到極大影響。這種情況下，陝甘寧邊區積極組織油田恢復生產，更名為“軍工五廠”，由中央軍委軍工局領導。工人們收集設備器材，逐步健全機構組織。特別是1938年陳振夏被任命為油田的負責人，對於延長的發展起到了重要的推動作用。
陳振夏，堪稱紅色石油工業的第一代掌門人，本人卻不是學石油工業的，而是一名出身上海的輪船輪機長，他到達延安的過程頗有戲劇性。陳振夏在抗戰爆發時服務於招商局，此時海軍決定在江陰“沉船鎖江，拱衛京畿”，他奉海軍之命開船到江陰自沉，協助組成阻塞線，抗擊日軍西進。在南京失守前，江陰封鎖線起到了阻止日軍大型艦隻上溯長江攻擊的作用，但最終還是丟失了，海軍第一、第二艦隊基本打光。陳振夏本擬隨公司人員撤退到重慶，在武漢又因為曾經參加過五卅運動，對共產黨印象較好而考慮到延安。猶豫中，陳到達八路軍武漢辦事處，與葉劍英元帥作了交談，並因此下定決心去延安。由於他良好的組織能力和清廉的作風，很快被調到延長油田擔任延長石油廠廠長。
來自於中國當時最大工商業中心，陳振夏在組織和對工業企業的運作方面頗有獨到之處。他在延長最大的貢獻是保持和發展了一支精幹的隊伍。同時，陳振夏發動工人四處尋找散落的部件，重建鑽井隊伍。因為部分設備缺失，這些頗有創意的“土八路”們竟然建成了世界上第一臺木製鑽井機，雖然看來簡陋，但用起來頗有成效。
八路軍研究鑽井也是形勢所需，延長油田屬於滲透性油田，原油積儲速度慢，抽油後補充遲緩。所以，到抗戰開始時，延一井已經不再出油，要維持油田的規模，需要重新勘測地形井位，制定開採計劃。在陳振夏等人的努力下，工人們先後打出多口新油井。令人遺憾的是，1940年前能出油的新井寥寥無幾，僅1938年在永坪加深了一口舊井，達到日產原油200到250千克的規模。
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