在“一帶一路”國際合作高峰論壇召開之際，兩家石油央企分別公布了宏偉的投資計劃，海外油氣投資預計將走出低谷期。5月16日，中石油官網宣布了近期達成的一批油氣合作協議，包括項目融資、管道運輸、儲氣庫建設、油氣供應及天然氣發電等多領域合作，旨在鞏固中國與“一帶一路”沿線國家的經貿合作。

中石油簽署的合同在天然氣領域較為集中。其中，中石油公布的新簽署項目中，阿塞拜疆天然氣化工項目預計總金額高達40億美元。5月15日上午，中石油與阿塞拜疆國家石油公司簽署了《阿塞拜疆天然氣化工項目FEED/OBCE合同》，國家開發銀行參與該項目的融資環節。俄羅斯天然氣巨頭Gazprom也參與其中，與中石油達成了關于地下儲氣庫建設、天然氣發電、液化天然氣供應等方面的合作協議。中石油與烏茲別克斯坦國家石油公司亦達成了天然氣購銷合同補充協議和儲氣庫合作協議。

此外，據信報5月15日披露，王宜林在采訪中表示，中石油在“一帶一路”高峰論壇舉辦期間將簽署價值200億美元的合約，增加包括美國在內的外國石油和天然氣進口，其他合作還包括與沙特阿美合作的云南煉廠等項目。

5月16日，中石化也在官網發布了“一帶一路”合作構想，即打造油氣、煉油、工程、貿易四大業務鏈條，構建中亞俄羅斯、中東北非和東南亞三大戰略合作區，做強傳統貿易和電子商務兩大平臺，打造北美和中東兩大創新中心。

中石化對外合作辦公室主任戴立起在接受CNBC采訪時表示，中石化將增加300億美元的海外投資，這比2010年至2015年間中石化160億美元的海外投資幾乎增加了一倍。

自從國際油價2014年“斷崖式”下跌以來，“三桶油”的海外投資都曾大幅削減。中石油和中石化三年未進行大規模海外油氣項目的并購，中海油則深陷收購尼克森的泥潭中無力擴張。

根據《2016年國內外油氣行業發展報告》數據，2014-2016年中國公司的海外油氣并購項目主要由中小公司完成，三年間“三桶油”幾乎沒有海外并購，相比此前四年每年約200億美元以上的并購金額，落差明顯。

隨著國際油價企穩，“三桶油”的海外收并購逐漸有所動作。2017年2月19日，中石油以17.7億美元收購阿布扎比石油公司ADCO陸上石油項目8%的權益。2017年3月22日，中石化以9億美元收購雪佛龍的非洲資產，包括南非開普敦煉廠、820多座分布于南非和博茨瓦納的加油站、220家便利店和油庫配送設施以及位于南非德班的潤滑油廠。中石化近兩年還積極啟動了梳理、優化和評估海外上游勘探開發資產的工作，尋找新的上游并購機會。