国外石油企业技术与创新管理特点及趋势

杨 虹 毕研涛

中国石油集团经济技术研究院

国际原油价格于2014年暴跌后，长期以40～60美元/bbl的价格低位徘徊[1]。国际原油价格受多种因素影响，但技术创新在本轮油价开启下行通道中扮演了重要角色[2]。如美国非常规油气资源开采技术取得突破，美国原油产量大幅增加，使全球石油市场供需宽松成为常态。同时，为有效应对气候变化，降低碳排放和向低碳能源转型成为各国能源行业的必然选择。新能源和可再生能源领域涌现出大量新生企业，技术创新活跃，加速了能源转型步伐，世界能源格局出现新的调整和变革。

这些新形势和新挑战对国际石油公司（IOC）、国家石油公司（NOC）和油服公司的经营及科技研发工作产生较大影响。近些年，国外大型油气企业在技术与创新管理上采取了什么应对举措，呈现出了什么新特点与趋势也就成为国内石油企业关心的重点之一。

为此，本文针对石油行业的三大类市场主体（IOC、NOC和油服公司），选取12家代表性国外公司作为研究对象。其中，IOC包括埃克森美孚公司（ExxonMobil）、壳牌公司（Shell）、BP公司、道达尔公司（Total）、雪佛龙公司（Chevron）和康菲公司（ConocoPhillips）；NOC包括挪威国家石油公司（Equinor）、巴西国家石油公司（Petrobras）和马来西亚国家石油公司（Petronas）；油服公司包括斯伦贝谢公司（Schlumberger）、哈里伯顿公司（Halliburton）、贝克休斯公司（Baker Hughes, a GE Company，BHGE）和威德福公司（Weatherford）。重点分析各公司在本轮油价波动期间的技术与创新管理应对之举，并从技术创新理念、研发投入、技术获取方式、技术发展重点、专利布局等方面进行了分析与总结。

1 国外石油技术与创新管理特点

1.1 技术创新理念

一般认为，大型企业的技术创新管理理念历经四代演变[3]，即第一代的“直觉驱动”、第二代的“项目驱动”、第三代的“战略驱动”和第四代的“价值驱动”。目前世界一流的石油公司和油服公司已经跨过“战略驱动”进入到第四代的“价值驱动”。通过对12家石油企业的比对分析，“价值驱动”型技术创新管理理念的特点是：主张技术创新要在围绕公司发展战略的基础上，进一步突出价值管理，重视投资回报，推动创新链、产业链及价值链的有机融合；更加强调提升研发效率，降低研发成本、研发风险和研发过程中的不确定性，更好地利用有限的研发资金，为公司创造更大的价值。在实际操作层面表现为：进一步明晰公司核心能力，厘清研发重点，优化技术组合，而不是面面俱到；充分利用外部科技发展的最新成果，弥补自身研发能力存在的不足。

1.2 研发架构

组织方式影响技术创新效率，并直接关系到创新的成败。近年来，石油公司普遍强化技术创新活动的集中组织与管理，将原本分散在各业务单元的技术研发、项目实施、采购等整合到一个部门，组织方式呈现出集中化、一体化、标准化等特征。如壳牌公司成立与各业务板块平行的“技术项目采购部”，将研发、技术解决方案、工程设计、工程建设、合同谈判和采购等紧密结合，实行集中管理。油服公司采用技术研发、推广、支持一体化的技术创新组织方式。如斯伦贝谢公司将各业务板块的研发与工程组织进行整合，建立统一的“技术创新组织体系”，之后将各业务板块的供应链、运输、设备管理、后勤、维修、分销等服务支持组织进行整合，建立统一的“服务支持管理平台”，为各个业务板块和地域组织提供共享式的后台支持服务，实现资源协同，提高服务质量，降低管理成本。

1.3 研发投入

12家石油企业的技术战略和定位不同，但它们普遍重视研发投入，确保企业持续获得最先进的技术创新资源[4-15]。油价下跌降低了公司的营业收入和净利润，导致各公司都大幅削减了资本投资金额，研发投入金额总体略有下降（图1、图2），如斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯3家油服公司研发投入总和在2014—2016年间年均减少4亿美元，埃克森美孚、壳牌、BP、道达尔、雪佛龙、康菲6家国际石油公司研发投入总和在2014—2016年间年均减少7亿美元。但以研发投入占营业收入比例衡量的研发投入强度，从整体上看不降反升。斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯3家油服公司研发投入强度在2014—2016年间年均增长近0.5个百分点，埃克森美孚、壳牌、BP、道达尔、雪佛龙、康菲6家国际石油公司研发投入强度在2014—2016年间年均增加0.1个百分点以上；贝克休斯和斯伦贝谢公司研发投入强度达到3.5%以上，道达尔公司研发投入强度达到0.8%以上。

图1 四大油服公司2002—2017年研发投入

图2 六大国际石油公司2002—2017年研发投入

1.4 技术获取方式

对于企业来讲，技术获取方式主要有企业内部的研发活动和来自企业外部的开放式创新。其中，企业内部的研发活动包括内部研发机构开展的研发工作、作业现场的技术改进、技术革新等；来自企业外部的开放式创新则包括与大学科研机构合作研究、建立合作伙伴（Partnership）、业界技术联盟（Joint Industry Projects，JIP）及企业风险投资（Corporate Venture Groups）等。油价下跌导致各公司研发预算降低，为了保证足够的技术创新成果，优化技术获取方式，更多地利用外部资源，提高研发资金投入效率，成为石油行业三大类市场主体共同的应对之策。

IHS Markit公司2016年对国内外16家石油公司技术创新来源进行了调查[6]，将石油公司正在研发的技术分为勘探与地球物理技术、建井技术、设施及海底技术、提高采收率技术、数字技术5类。调查统计结果（图3）显示，对于不同的技术，石油公司选择的技术获取方式有所差异，但各公司均通过技术获取方式的优化组合，提高研发投入产出的效率。如建井技术和设施及海底技术更多地采用合作研发和技术联盟；勘探与地球物理技术、提高采收率技术以内部研发为主；而数字技术更多地采用风险投资的方式。

1.4.1 合作开发

近10年，越来越多的石油企业关注开放式创新，更多地利用外部创新资源，将大学、科研院所，以及用户、供应商，甚至竞争者都引入企业创新链。如在数字技术领域，斯伦贝谢公司与谷歌公司合作研究最新信息化技术、可视化技术在油服行业的应用，打造综合性的解决方案技术平台；哈里伯顿公司与微软公司合作研究储层描述的深度学习、建模及模拟应用；威德福公司联手英特尔公司，通过云计算，将物联网技术应用到油田服务领域，以建立一个端到端的数字油田解决方案；雪佛龙公司和微软公司建立合作伙伴关系；BP公司联合GE公司推动3D打印在油气行业的应用。在低油价期间，国际石油公司也明显加大了研发合作与技术共享力度，2017年石油公司的合作和联盟数量比2012年增长1倍以上。

图3 石油公司中不同技术采用的技术获取方式组合

1.4.2 风险投资

石油公司风险投资兴起于20世纪90年代中后期，壳牌率先参照硅谷风险投资的生态模式，启动了GameChanger（游戏变革者）计划，作为传统研发计划外的技术补充获取方式。当前，为实现低油价下的可持续发展，壳牌、雪佛龙和挪威国家石油公司等公司均已设置了专门的风险投资机构。风险投资基金重点投资各类初创企业，寻找超前性、颠覆性技术，成为石油公司长期，特别是成本敏感时期，获取创新来源的重要方式[17-18]。IHS Markit公司对油气行业主要公司的调查结果（图4）表明[16]，2000—2016年间国内外石油公司设立的风险投资机构数量从2个增加至19个，投资经费增长近10倍。从投资技术领域来看，风险投资机构重点关注上游技术、数字技术及清洁技术等。

1.5 技术发展重点

为应对挑战，石油公司与油服公司不断优化技术组合，聚焦核心技术研发[19-21]。石油公司重点发展“提升效率”和“降低成本”技术，重视技术的标准化，提高技术和产品的可重复性和应用范围。油服公司也关注“提高产量”和“降低成本”技术，重点发展一体化技术，提高集成解决方案的适用性，为一体化服务提供支撑。其中，数字化与智能化技术成为降本增效的重要手段，备受重视；可再生能源及低碳能源解决方案涉及的相关技术投资也不断增加。

1.5.1 一体化技术平台

斯伦贝谢公司技术开发重点从单项技术研发转变为技术平台创建，借助大数据分析和机器学习手段，通过软件控制和优化技术，将原有的硬件设备和产品组合，以“技术集成、一体化平台”的形式向客户提供系统化解决方案。如新推出了将各个钻井和水力压裂流程中分散环节集成的陆地钻井技术平台和水力压裂技术平台，为钻井和水力压裂作业提供解决方案。哈里伯顿公司打造“Decision Space”一体化技术平台，实现了油田现场数据流的实时捕捉、处理和传输的无缝对接。

1.5.2 数字化与智能化技术

斯伦贝谢、贝克休斯等油服公司纷纷和科技巨头开展战略协作，利用数字技术推动下一代油气高效勘探开发技术的发展。2014年，斯伦贝谢在硅谷建立了专注于高性能计算和工业互联网等技术的软件技术创新中心；贝克休斯将自己定义为全世界第一家也是唯一的全产业链数字化油气工业公司，以GE的Predix工业互联网操作平台为基础，打破各技术单元和业务板块之间的信息壁垒，实现设备互联、信息互通，实现油气生产的完全整合和全面控制。

图4 2000—2016年石油公司不同技术领域风险投资情况

国际石油公司和国家石油公司同样高度重视数字化技术的发展规划。道达尔公司设立了集团数字化指导委员会和集团首席数字官（CDO）；挪威国家石油公司2017年发布了数字路线图，并建立了数字卓越中心和数字学院；埃克森、壳牌等公司聚焦于智能钻井技术研发；BP公司对3D打印技术进行了重点研究。近10年，道达尔、雪佛龙公司数字化专利占比更是分别达到其专利申请总量的21.6%和18.9%。

1.5.3 可再生能源和低碳技术

应对全球气候变化，国际石油公司积极发展可再生能源和节能减排技术，向低碳清洁能源转型。2007—2016年五大国际石油公司专利统计结果表明，这些公司基本专利申请总量中，节能减排技术和可再生能源技术专利占比均为10%左右。其中，生物燃料和太阳能是可再生能源技术专利布局重点，其次是燃料电池、氢能等（图5）。道达尔致力于光伏发电，壳牌重点发展生物燃料和太阳能技术，埃克森美孚重点发展先进生物燃料和燃料电池技术[22]。

图5 2007—2016年五大国际石油公司可再生能源专利分布

2016年以来，油气行业对清洁能源技术的风险投资占全部风险投资的50%以上。如挪威国家石油公司设立新能源解决方案部门，并在2016年推出了新能源投资基金，专门投资于低碳能源领域的成长型公司。

1.6 专利布局

石油公司和油服公司技术创新形成大量创新成果，带动和促进了全球油气领域专利申请数量快速增加。专利申请量从1997年的5000件增加至2016年的24000件，年均增长9%。其中，炼油技术领域的专利数量占比由41%减到32%，减少了近10%；而钻井领域的专利占比由28%提高到44%，提高了16%（图6）。分企业来看，埃克森美孚、壳牌、道达尔等国际石油公司专利申请数量基本保持稳定（图7），而斯伦贝谢、哈里伯顿等油服公司专利申请数量受油价影响有所下降（图8），也表明了油服公司对油价更为敏感。为节约专利申请与维护支出，国外石油企业普遍减少了专利的全球布局强度，仅在主要竞争对手和主要目标市场国家和地区进行申请专利保护。国际石油公司和油服公司平均1件基本专利申请保护的国家和地区数量分别从4～5个和3～4个降至2～3个。同时，国外石油企业重视通过合作研发和共同申请专利降低成本。如国际石油公司合作专利申请量占比平均达到10.62%。其中，BP公司的合作专利占其基本专利总量近20%，道达尔、雪佛龙公司合作专利占比在10%以上。

图6 2007—2016年油气行业基本专利的技术领域构成

图7 1997—2016年五大国际石油公司申请的基本专利数量

图8 1997—2016年三大油服公司申请的基本专利数量

2 国外石油企业技术与创新管理趋势

2017年以来，国际原油价格呈现缓慢回升迹象，但综合国内外多家机构的预测结果，油价短期内尚缺乏重回100美元/bbl高位的基本面支撑，所以通过技术创新降低企业投资和运营成本将成为国内外石油企业实现稳健发展的必然选择。综合来看，国外石油企业技术与创新管理呈现如下发展趋势：

（1）重视价值导向的技术创新，提高研发资金投入效率。石油企业将更加重视技术获取方式优化组合，优化完善企业研发体系，对不同类型的技术选择不同的获取方式，并充分利用外部科技资源，提高研发效率。

（2）油气行业逐步迈入自动化与数字化时代。借助数字化技术，大型石油企业不断加快数字化技术与传统业务的融合，大型油服企业将着重发展并完善一体化集成技术平台和数字油气田解决方案。

（3）发展新能源技术，向清洁低碳能源转型。壳牌计划在2020年前每年对新能源业务投资10～20亿美元，新能源业务的研发投入将占公司研发预算的20%；BP为了更好地促进新能源业务的发展，专门调整了公司的组织结构和管理模式；道达尔公司预计2030年新能源资产占比将达到20%。

3 启示与建议

面对高质量发展新阶段和建设具有全球竞争力世界一流企业新目标，国内石油企业可以充分借鉴国际一流企业的实践与经验，快速提升技术与创新管理能力。

（1）拓宽技术获取方式，优化研发架构，扩大研发合作，探索风险投资。通过研发要素的有效配置及共享，与高校、科研院所的深度融合，与产业链上横向或纵向企业深层次合作等方式，提升企业基础研究、共性关键技术、创新人才培养等方面的能力。通过风险投资运作提高企业技术创新活力动力，弥补自身创新资源不足，规避技术研发及知识产权风险。

（2）传统油气业务基础上拓展新能源业务，积极向低碳能源企业转型。在保障国家油气供给安全前提下，积极组建专门部门或公司，科学组织和管理地热、生物质、氢能等清洁能源的产业化、规模化开发，拓展形成能源供给的多元格局。

（3）加快数字化技术与传统业务的融合。通过数字化、自动化、集成化、智能化、网络化等手段，实现劳动力、技术、设备、资本、服务、知识等资源的优化配置，实现从要素驱动向创新驱动转变、从传统的制造型向服务型转变、从单兵作战向协同发展转变，最终实现企业的可持续发展。