西北地区的石油天然气开发主要分布于新疆的准噶尔盆地、塔里木盆地、吐哈盆地，甘肃的玉门酒泉盆地，青海的柴达木盆地，鄂尔多斯盆地等，均属生态环境极其脆弱的戈壁沙漠和黄土高原地区，石油天然气开发导致沙土层松动，毁坏本已稀疏的植被，加剧土地沙化程度。石油天然气勘探开发过程中钻井泥浆、原油及废水、天然气放空等污染水、土壤、植被和大气环境，如1998年前，新疆克拉玛依油田排放的原油废水造成大片土地污染。黄土高原的石油天然气开发区是自然崩塌、滑坡和水土流失的生态环境脆弱区，石油天然气开发加剧了水土流失和崩塌、滑坡地质灾害的发生。
西北地区石油开发环境地质问题最为严重的地区为陕北地区。该区也是我国石油工业的发祥地，有我国陆上第一口油井——延1 井。1993年以来，由于管理混乱，部分县级政府违法越权发放石油开采证，除国有长庆石油勘探开发局和延长油矿外，还有以各种形式挂靠在延长油矿名下的各县钻采公司及个体采油者，陕北地区已成为全国唯一有民采石油的地区。
从不同企业的石油采收率(表3-5)可见，在同一地区开采低渗透石油的长庆油田公司、延长油田及地方和个体油矿相比，由于民采开发的规模小，开采技术水平低，其石油平均采收率为8%；长庆油田公司一次采收率是20.5%，采取注水驱油等工艺技术后二次采油累计采收率可达30%。这就是说，地方及个体的采收率仅相当于长庆油田公司总采收率的26.67%，换言之，地方及个体油矿使73.33%的资源无法获取，造成了宝贵的石油资源浪费与破坏。
表3-5 陕北地区不同石油企业石油采收率一览表
在黄土梁峁塬区修筑道路、开拓井场、铺设输油管线等，破坏了植被，废土堆积沟坡，加剧了水土流失，成为油田开发区一大环境问题。2004年7月9日《人民日报情况汇报》报道“陕北油气开发造成大量水土流失——新增水土流失量达690×104t”。引起了中央领导人的高度关注并作出重要批示。同时，落地原油、采油废水、报废井场泥浆池等亦造成水土环境污染。陕西靖边安塞油田位于大理河上游，从1990年到2001年，靖边青阳岔215km2的范围内先后打成近千口油井，致使这里的浅层地下水渗漏，深层高盐水上溢，地下可利用水资源衰竭，加之民采混乱，蜂窝式的滥采，使油层、水层相互渗透污染，80%的水井干枯，部分能出水的水井水质苦涩，不能饮用。2000年4月、10月中央电视台《焦点访谈》两次对该地区进行曝光。表3-6是1991、1992年长庆油田公司安塞油田开发区地面水中有害物的监测结果。其中对环境污染最严重的是石油类，最大超标32倍，硫化物最大超标120倍，挥发酚最大超标4.2 倍，化学需氧量(COD)最大超标1.71倍，生物需氧量(BOD5)最大超标5.23倍。其中超标严重的地点主要在王窑水库、杏子河冯庄上游(表3-6)。
表3-6 安塞油田区河流水中有害物监测结果 单位：mg/L
1990年以来，延安市城区饮用水源地——王瑶水库820km2流域内分布了近700口油井，平均1.2km2一口油井。油田在开发初期，由于措施不当，导致延安王窑水库一度严重污染。开发过程中的泥浆池滞留井场，石油管线输油事故、车辆运输事故等，导致落地原油不能及时清理，或落地原油就地堆放在井场周边或直接排放在井场外，造成井场土地污染。1992年以来，安塞石油区曾多次发生因管线断裂而造成的重大污染事故，加之开发区内不法分子偷盗原油，管道上打孔盗油、水面上木船偷油活动猖獗，造成水库水质严重污染。1993年7月10日至11日水库连降暴雨，滞留在井场内的原油、污水和未填埋处理的原油被洪水携带入库，致使库区130ha水面被污油覆盖，经省环境监测中心站监测，水体中石油类平均值高达1.74mg/L，超标33.8倍，表层水中石油类最高值达17.14mg/L，超标341.8倍。1994年8月31日，水库流域再降暴雨，致使整个水体再度受到严重污染，石油类最高达5.9mg/L，超标117倍。据延安市自来水公司1999年对王瑶水库的水质监测，石油类含量高达0.4mg/L，超标7倍。2000年6月的监测显示，水库泄水口石油类含量达0.2mg/L，超标3倍；进水口处石油类超标3倍。从以上监测结果看，当地水源受到了严重的石油污染。
2001年项目组在王窑水库调查时发现水质污染状况明显减轻。这归因于长庆油田公司采取了一系列积极有效的环保措施，如输油管线进行原油运送，井场建有围挡墙、落地原油收集池等，最大程度减少了石油开发对采区土地、公路路面和河流的污染。加之，陕西省政府加大了陕北地区石油开发市场的治理整顿力度，严厉打击了偷盗原油的不法分子。但是，陕北地方钻采公司及民采对环保重视不够，环保设施跟不上，小型分散开发造成石油采收率低、勘探开发的原油废水对水、土、植被污染严重局面仍未得到有效遏止。