世界石油工程技术研发管理动向及启示

闫 娜 王敏生 张大军

1.中国石化石油工程技术研究院；2.中油国际尼罗河公司

自2014年油价断崖式下跌以来，石油工程服务领域历经3年低迷，在“量价齐跌”的市场中，技术始终是公司生存和发展的关键。低油价形势下，石油工程科研管理所面对的矛盾更加突出：首先是客户对技术需求的提升与研发费用缩减之间的矛盾加剧，油公司依靠工程技术降低吨油成本的需求更加迫切，而油服公司经营恶化使得研发费用普遍降低；其次是油公司对于需求响应速度的提升与科研管理体系之间的矛盾凸显，为及时适应市场变化，油公司希望自身的需求能够得到更迅速的响应，这对石油工程技术科研组织方式和运行管理机制提出了更高要求。

在需求提升和投入收紧的双重压力下，石油工程服务业要用更少的科研投入，来驱动更多的资源服务于更紧迫的需求。石油工程领域各类市场主体，以推动技术研发和应用速度为重点，以管理方式和运营模式创新来推动技术发展，有效保证了适用技术更快更准确地响应需求。

1 新形势下石油工程技术研发的管理 重点

石油工程技术具有专属性强、配套要求高、应用效果评价难度大等特点，很多技术无法跨越发展中的障碍而中途夭折，导致科研投入产出率较低。据统计，一项石油工程技术从开发到形成一定规模的商业化应用一般需要5～10年的时间[1]，发展速度较慢。制约石油工程技术研发速度和产出效率的研发价值点问题、现场试验问题、规模扩张中的投资问题及技术应用中的支撑等一系列问题都指向一个关键点，那就是油气业务链上各环节参与者众多，在技术研发中追求的利益各异，因此，要推动技术加速发展，协调各参与者的关系就成了科研管理的重点。

1.1 石油工程技术研发过程中的参与者及其关注点

石油工程技术研发领域的参与者，可以分为最终用户、技术集成者、技术创新者和技术投资人四大类，他们的相互关系及交互界面如图1所示[2]。

图1 油气技术研发中的主要参与者及其交互界面

1.1.1 最终用户

（1）油田作业者。新油田的项目部、老油田的生产作业者是最终用户，无论是技术的油田首次试验，还是在商业化应用，都需要他们论证所选技术的适用性，并批准预算。（2）作业者的合作伙伴与规则影响者。他们提出的需求和限制条件，是技术应用的前提。

1.1.2 技术集成者

（1）提供一体化服务的大型油服公司。他们的服务中整合了多个公司的创新成果，是中小企业和初创企业的产品接触最终用户的主要渠道。（2）油公司的项目组（内部研发技术的客户化）。资助创新观点向产品转化，主要通过制定内部应用标准和应用程序认证来推动技术应用。

1.1.3 技术创新者

（1）技术类中小企业。倾向于独自研发一种技术或服务，多侧重于全生命周期的管理，从产品概念设计开发、原型制造，直到产品市场发布。（2）学术界与孵化器。主要通过产权授权或转让的形式获得收益。（3）油服公司的研发部门。通过技术进步推进现有业务的持续健康发展，不断开发下一代新技术，或开发新技术进入新的服务领域。（4）油公司的研发或创新支持部门。从事石油工程领域对于竞争优势有较大影响的基础研究。

1.1.4 技术投资人

（1）创新公司投资人（传统的风险投资、油公司的投资机构、种子投资等）。主要投资目的是通过获得新兴技术的股份来获取投资回报。（2）公众支持基金。支持项目研发的目的是刺激地方经济发展或促进当地资源开发（如北海的苏格兰企业协会）。（3）工业联合项目。几个最终用户与一个技术提供者展开合作，通过分摊成本和风险的方式资助技术发展，通常发生在参加的最终用户没有竞争的领域。（4）公司内部的预算审批者。管理研发活动，推动创新成果由研发部门向其他部门转化。

在技术发展的不同阶段，各参与主体的关注点会有所不同，如在技术的概念设计阶段，技术投资人关注的是投资规模、市场规模和潜在风险与收益；创新者关注的是新设计能否解决客户的问题；技术集成者则关注开发该概念将对自身现状有何影响；最终用户倾向于用创新概念与拟替代的方案进行比较，从而确定新技术的主要机会和风险。各阶段不同参与者的关注重点如表1所示。

1.2 参与者的利益协调成为管理重点

在以往的石油工程技术研发中，最终用户参与度有限，技术商业模式设计欠缺或滞后，在技术研发成功后再设计商业化推广方案，或者市场推广全凭碰运气，运行中不可避免地会出现风险与回报不匹配，合作机制对各参与者激励、约束不足的情况，导致相互之间开放协同不够，最终出现成果转化不顺、科技支撑不足同时存在的局面。

在速度要求提升的条件下，要保证技术从研究开发、现场应用，直到商业化应用的顺畅推进，更好地协调各参与者的利益关系成为推动技术发展的重要影响因素。以小公司为例，公司既要开发、测试、生产创新产品与服务，还要找到合适的现场试验场所，进行可商业化应用程度的验证（现场应用水平）；既要能与大型油服公司密切合作，保证自己的产品和服务能够与现有系统兼容，可被集成应用到现有系统中，又要与最终用户进行很好的沟通，以切实了解和满足商业需求和价值需求，同时还要具有运作技术商业化所需资金的能力。在整个过程中，对研发目的、成本、时间、节点的控制，以及研发管理的协调能力都提出了更高要求，这种协调能力在实践中表现为合作机制、技术商业化模式的设计能力。

在技术发展速度要求提升的新形势下，先进的科研管理机构采用灵活的方式，推动技术研发顺利跨越障碍，形成了持续健康的发展生态环境。

2 石油工程领域研发管理新动向

2.1 以对客户需求做出敏捷反应为核心，以开放 的思维加速推进各方合作

以内外部资源融合为特点的合作创新在创新程度、行业影响力，以及客户需求响应速度和程度等方面有很大优势。主要形式包括开放外部创意进入的通道、跨行业技术观察等，如壳牌公司设有创意孵化项目（GameChanger）、技术风险基金（STV）、技术工厂（STW）、小企业创新方案（SSBII）4 种支持外部创新的基金和组织。雪佛龙成立了科技风险投资公司，作为接受来自社会各界创意的窗口和新技术的搜寻器。

表1 技术发展不同阶段各类参与者的关注重点

随着石油工程技术发展的紧迫性不断提升，开放思维的进一步融入，油服公司在新形势下以快速了解或引导客户需求，提升开发、执行和交付能力为核心，开创了新的技术与产品研发方式。GE公司应用Brightidea软件平台，将初创企业、技术孵化者和创新者联系到一起，广泛汇聚优秀创意，创建灵活的制造社区，将产品创新与商业模式设计合二为一，彻底变革了产品开发和技术创新的过程。GE称该模式将把从创意到最终产品的时间削减50%，从而有可能完全重建整个企业。

在现在的技术研发模式逻辑中（图2），以合作共赢、迅速准确响应需求为核心来设计。即技术创新者了解或引导客户需求，在明确客户需求之后，把客户需求和自身发展转化为合作的要约，寻找合作伙伴，并用灵活的机制迅速达成合作，共同开发，通过企业内外资源的整合协同，提升技术的开发、执行和交付能力。有专家预言，在未来，管理合作比管理竞争更重要，未来的成功不取决于战胜了谁，而是跟谁站在了一起。

2.2 以降低研发风险为目的，以基于TRL的技 术评价作为加强科技管理的重要工具

TRL（技术成熟度评价）是由NASA提出的技术管理工具，可以应用到立项论证、阶段评审、检查验收等管理环节中，对准确把握技术状态具有非常重要的作用。目前油气行业两个主要的技术评价指导性文件——美国石油协会（API）的API RP17N和挪威船级社的DNV RP A203，都是以TRL为主要支撑架构，在应用中，各企业根据自身管理和技术的特点做了细化或客户化处理[3-5]。

阿布扎比国家石油公司（ADNOC）以TRL为基础开发了技术管理工具Tech Qual[6-10]，依据石油行业特点对技术功能特性的描述和技术发展阶段的判断标准进行了细化，根据关键绩效参数设置了决策点和决策标准（图3）。Tech Qual中的技术评价包括3个方面：

第一，战略与作业影响力评价。评价技术与ADNOC的发展战略，以及与OPCO（ADNOC的工程公司）面临挑战之间的契合度。

第二，技术评价，对于技术的可行性、成熟度及其与现有技术组合契合度的评价。

第三，商业化潜力评价，评价投资回报率、可能碰到的知识产权障碍等。

图2 技术研发与商业模式设计逻辑图

外部的研发机构、ADNOC和OPCO的研发部门，以及OPCO现场作业部门在共同参与研发过程中，依据Tech Qual的判断，明确各阶段的主导者。技术处于1～3级时，外部研究机构处于主导地位，ADNOC、OPCO的研发机构与之保持密切联系，掌握其技术研发的新动态；在4～6级时，ADNOC、OPCO的研发机构处于主导地位，OPCO的使用者开始介入；在7～9级时，OPCO处于主导地位。该体系在基础研究和技术商业化之间架起桥梁，保证了各参与者及时介入。更重要的是，Tech Qual为跨部门或跨单位合作构建了交流平台，为识别技术发展过程中的风险、达成规避或降低风险的协同措施创造了条件、打好了基础。该标准流程2015年在ADNOC进行试点，对新技术的发展产生了积极影响，2016年在全公司正式部署应用。

道达尔以TRL为框架，开发了技术评价管理工具ProQual（图4）[11]。支撑该体系的包括技术成熟度评价、绩效等级评价、风险评价等方法。技术成熟度评价包括技术的成熟度和应用的熟练度评价。绩效等级评价包括性能评价、财务回报评价和未来重复利用的可能性评价。风险评价包括健康及风险影响评价、生产效率影响评价、成本超支风险评价、项目超时风险评价及知识产权风险评价等，通过因果分析、发生的可能性判断并提出规避或减小风险的措施。

图4 ProQual的阶段划分及评价内容

油服公司Wood Group以DNV技术评价方法为蓝本，将技术升级与设备管理相结合，提出了装备废弃管理框架[12]。

2.3 与认证及标准制定机构合作，共同推动技术 发展

技术标准是产业竞争的制高点，在知识经济时代，往往是标准先行，这在高新技术产业表现尤为明显，技术标准已经成为抢占石油工程技术服务产业制高点的有力手段。近年来，相关学科的发展对石油工程技术的促进作用进一步呈现，信息化、智能化、新材料技术的发展和互联网、物联网、云计算、大数据技术的应用，推动了石油工程技术快速发展。在全新的跨学科领域，很多公司正探索与标准制定机构合作共同研发，将研发过程与标准的制定相统一，以推动新技术的发展。

在增材制造（Additive Manufacturing，简称AM）领域，如果传统制造商想通过AM改进设计或加快生产速度，并保证最终产品通过认证，还没有明确的指导文件。同样，对于用户来说，使用AM元件也没有认证的条款。为了推动AM技术的广泛应用，英国焊接学会（TWI）与英国船级社（DNV-LR）共同发起了一项工业联合项目——深水勘探开发中使用激光粉末AM部件的认证。除以上两家机构之外，还有几家赞助商参与进来。其中，赞助商负责提出所需部件及其功能要求，TWI负责确定制造参数、方法、产品后期处理等技术支撑，DNV-LR负责对设计、工艺及最后产品的认证等。各方在各个阶段的协作如图5所示。各阶段间可能有反复，但每个阶段的成果都被写入AM认证的指南中，同时还包含控制方法、各阶段过程以及判断可接受程度的标准。

该工业联合项目研究了设计者、制造者和观察认证各方共同需要完成的工作，明确了在海上油气勘探开发中应用AM元件的标准和合规性的优先级，起草了标准操作流程和试验报告，列举了影响元件稳定性的各种因素，并对项目赞助商提出的一些元件进行认证，形成了能满足赞助商近期需求的认证框架。

更为重要的是，该联合项目创新了新技术的认证方法，在研发过程中利用TWI和LR专家，缩短了研发和认证的时间和成本。该方法给出了各类组织推进AM技术的详细路径，沿着这些路径最终形成的产品可顺利通过认证，为产品上市推广做好准备。

图5 深水勘探开发中使用激光粉末AM部件认证项目各环节及各方职责

2.4 公司及技术收并购后的融合及协同成为管理 要点

技术并购是快速将组织外部的技术资源转化为组织内部的技术资源、迅速提升自身创新能力的重要手段。从在法律意义上拥有一家公司及其技术，到真正实现技术共享、吸收应用再创新，是一个艰难且微妙的过程，高度整合后才能实现从拥有到有用的真正转化。要在激烈竞争的市场中快速发展，收并购及并购后的整合管理是必须掌握的重要技能。

技术整合最重要、最具难度的部分是隐性知识，它与关键人物、团队密切相关，只有处理好人的整合，深度的技术整合才有可能。2012年，威德福公司并购美国钻机生产商EWECO（Ellis Williams Engineering Co）后，只注重资产和库存的合并，对人员进行大换血，导致核心技术人员半年之内全部流失，无法实现技术的真正融合。

斯伦贝谢通过对100多家企业的并购，成功塑造了行业领导者的形象，这与公司熟练掌握收并购及整合技巧密切相关。斯伦贝谢一般先与目标公司进行业务合作或组建合资公司，全面了解目标公司的业务特点和运营方式之后，再进行并购。海上油气装备制造技术（Cameron International）及水力压裂技术（Onestim）等多项技术的获取都采取了“合作—参股—控股—兼并收购”这种循序渐进的模式，为技术融合奠定了基础。并购后，斯伦贝谢按照业务链条将新旧业务的同类项进行归并，将研发系统纳入智能化管理平台统一管控，以促进其按照公司的整体战略发展。这种处理方式切实推动了公司研发能力的提升。以一体化陆地钻井系统（IDS）研发为例，IDS以斯伦贝谢英国剑桥钻井中心及钻井事业部的井下技术专家5年的研究成果为主体，集成了卡麦隆（Cameron International，2015年收购）的顶驱、管柱处理系统和防喷器技术，以及T&T（T&T Engineering Services，美国陆地钻机设计公司，2015年收购）的钻机设计技术，通过与Bauer（Bauer Maschinen GmbH，德国油气装备制造公司）的合资协议，获得德国高超制造技术的支撑；系统中的软件，包括钻井设计、操作设计及钻井优化等，由休斯顿和北京的软件中心完成；整个系统由大数据和云计算中心提供支持。并购整合后的多机构顺畅合作，保证了技术研发的高速度和先进性。

3 对中国石油工程技术研发的启示

技术创新并不是“魔法”，它是系统性的学科，通过吸收先进的管理理念，进行创新思维的转变和创新要素的重新整合，任何机构都可以提升自身的创新能力。从以上的分析中，我们可以得到如下启示。

3.1 开放思维是快速提升技术水平的重要理念

重大突破要靠科学、数据和洞察来推动，封闭式的、从研发到生产和市场推广全部靠一己之力完成的方式，已经不适应现代的技术发展速度。石油工程技术企业必须保持开放的态势，推动企业内外部资源有机融合，积极谋求外部的合资、技术特许、委外研究、技术合伙、战略联盟、风险投资等多渠道合作模式，尽快把创新思想转变为产品和利润，取得竞争优势。以信息数字技术为支撑，营造活跃的创新生态系统和全流程交互的氛围是取得竞争优势的重要保障。

3.2 技术商业模式设计能力成为技术研发能力的 重要组成部分

商业模式是利益相关者的交易结构，技术商业模式设计的理念反应了企业对于合作伙伴、竞争对手、研发难度、市场规模、研发速度的判断，高超的商业模式设计能力可调动各方的积极性，达到精准锁定客户需求、降低成本、节约时间、收益倍增和形成系统性生态链的目的。中国国有石油工程技术公司与客户间的关系相对紧密，技术市场化推广意识较弱，要深度融入国际市场，需强化技术商业模式设计，提前介入，充分发现利益相关者，设计出合理的交易结构，从而取得在研发速度和成本控制上的优势。

3.3 灵活柔性的组织结构运行机制是快速研发的 基础

中国石油工程企业受长期计划经济的影响，适应市场的能力还需进一步历练。要积极适应技术融合发展迅速、业务结构不断调整的市场环境，把深化改革作为一项长期性的任务，使体制机制能够支撑和适应广泛合作、敏捷反馈的要求，把公司打造成在满足监管要求的前提下，最有利于资源配置、风险管控、创收盈利的组织。保证组织运行的灵活和柔性，确保对市场的变化做出迅速反应，营造广泛合作，创造健康的发展生态。

【参考文献】

[1] 闫娜,叶海超,邸伟娜.石油工程技术商业化模式选择策略研究[J].科技管理研究,2013,33(16):119-123.Yan Na, Ye Haichao, Di Weina. Research on the strategy of the petroleum engineering technology commercialization mode selection[J]. Science and Technology Management Research,2013,33(16):119-123.

[2] Sequeira M, Elshahawi H. A more holistic approach to oilfield technology development[C].OTC 27806-MS.Houston Texas,2017.

[3] Joanna Ye, Angelo L D. Comparison of technology qualification approaches[C]. OTC 27527-MS.Houston Texas,2017.

[4] Jacobs S, Donnelly J. Crossing the technology chasm:managed pressure drilling[J]. Journal of Petroleum Technology,2011, 63(2): 30-35.

[5] Jacobs S, Donnelly J. Crossing the technology chasm:seismic while drilling[J]. Journal of Petroleum Technology,2011, 63(3): 30-35.

[6] Mcgeorge D, Ahjem V, Viteri M, et al. Enhanced technology qualification: a reliable path when facing changing conditions and demands[C].OTC 23118.Houston Texas,2012.

[7] El-Gharbawy S, Beydoun W, Abdul-Halim A, et al.Piloting the ADNOC Group process for new technology development and qualification[C]. OTC 27558-MS.Houston Texas,2017.

[8] El-Gharbawy A, Beydoun W. Technology qualification for ADNOC group operations in the Arabian gulf[C].OTC 27058-MS.Houston Texas,2016.

[9] Whitfield S. ADNOC case studies illustrate importance of technology qualification process[J].Journal of Petroleum Technology,2017,69(8):40-43.

[10] Hosani E A, Meribout M, Al-Durra A, et al. A new optical-based device for online black powder detection in gas pipelines[J].IEEE Transactions on Instrumentation& Measurement,2014,63 (9): 2238-2252.

[11] Sillett M, Naurois H J D. Maximizing the benefit of technology by evaluation qualification from early R&D and concept stages of development[C].OTC 23064.Houston Texas,2012.

[12] Strouse J M, Sutherland J. Obsolescence management through technology qualification processes[C].OTC 25170-MS. Houston Texas,2014.