全球能源转型背景下的油气行业技术创新管理新动向

吕建中 杨 虹 孙乃达

（中国石油集团经济技术研究院）

在全球能源转型过程中，虽然煤炭、石油的发展在一定程度上受到限制，但在2050年前，其主体能源的地位基本不会改变，天然气、新能源、核能发展更受关注。面对新环境，国际石油公司优化资产组合、调整业务结构，技术创新重点向降本增效的实用技术和优势技术调整，创新思维更加开放，科研管理体系趋向集中化、一体化。重视数据与信息的互通互联，搭建开放式的数字化平台，推动行业向清洁化数字化转型发展。

1 加强超级盆地研究，参与短周期项目

2014年油价低迷以来，国际石油公司转变战略思路，不断优化资产组合和业务结构，专注各自核心优势，保持公司核心竞争力。一方面，慎重进入投资风险大、资金回收期较长的中长期项目，如极地、重油及难开采的非常规油气；另一方面，积极向已勘探开发的“超级盆地”挖潜，从已掌握盆地的地质特征、储层类型、储量基础等地质因素进行大数据分析。在关注油气价格、人力资源、工程服务市场和现有基础设施建设等经济因素的同时，重视政府态度、准入制度、法律法规、环保要求等社会因素，通过技术创新研究降本增效的技术组合，使油气产量保持平稳或上升[1]。例如，美国二叠纪盆地，在资源状况、经济因素和社会因素的共同作用下重新“焕发青春”。

国际石油公司将资金集中投入资本密度低、灵活性高、风险小的“短周期”项目（图1），以求提高产量、实现价值最大化，例如，优化页岩油气生产，增加海底回接。为保持“供应成本”的竞争优势，石油公司转变开发理念，寻求技术变革，通过成本的削减和控制，带动上游单位成本大幅下降，从原来的100美元/bbl以上下降到30～50美元/bbl。

图1 技术研发趋向于“短周期”项目

2 研发投入转向实用与优势技术创新，加快技术转化应用

近年，油价下跌降低了企业的营业收入和净利润，石油公司与油服公司的研发投入均有所下降（图2），但以研发投入占营业收入比例的研发投入强度不降反升（图3）。近5年，斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯等油服公司的研发投入强度年均增长近0.5个百分点，埃克森、壳牌、BP、道达尔、雪佛龙、康菲等石油公司年均增加0.1个百分点。技术创新向降本增效的实用技术和公司优势单项或少数技术倾斜，并加快了产业化、商业化应用的速度[2-3]。

在上游领域，技术研发聚焦完井技术、储层改造技术、海底装备、处理设施、天然气处理厂、提高采收率与储层生产优化技术的研发投入；减少了地震获取、常规地震处理与解释、地下整合模拟、常规钻井技术与未来数字油田技术的研发投入，并加快了转化为生产力的进程。值得注意的是，在机器人和无人机、无人值守、弃置处理等方面增加了研发投入，在大数据分析、人工智能、能源效率和低碳化方面投入更为明显。

图2 国际石油公司上游研发投入与油价关系

图3 石油公司和油服公司研发投入及研发投入强度对比

3 实施开放创新，新能源、低碳产业联盟、风投活动显著增加

石油公司与油服公司围绕公司战略，以创新思维和更加开放的管理模式，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，这已成为油气行业共同的应对之策。

在技术研发方面，利用科技发展最新成果，弥补自身研发能力不足，有效缩短研发周期，降低研发成本和研发风险，用有限的研发资金创造更多价值。据IHS Markit公司调查显示，随着环境变化，石油公司也在调整技术获取的方式[1]。例如，设施及海底技术，2012—2014年多采用合作研发，2016—2018年则提高了风险投资的比例。勘探与地球物理技术、提高采收率技术以内部研发为主，数字技术多采用合作研发与风险投资（图4）。

在转型发展过程中，设立了清洁能源板块，对新能源和低碳化技术，广泛开展了公司与公司、公司与大学/研究机构的合作研发，建立产业联盟，引入风险投资，参与工业联合项目。积极培育技术创新生态圈，把用户、供应商，甚至竞争者引入企业创新链，形成跨界融合。在基础应用研究和新兴、前沿技术领域的合作与技术联盟更加活跃，特别是与数字化、自动化相关的技术，如移动/通信/过程自动化、计算机、机器人/无人机/自动驾驶、钻井自动化、分析处理等技术。近5年，石油公司的合作和联盟数量增长1倍以上。

2018年，全球能源风险投资公司数量达22家，其中清洁能源技术10家、数字化技术4家（图5）。清洁能源的产业联盟和风投多集中在能源转型、可再生能源、新燃料和低碳化方面。如StoreDot与BP的能源转型联盟，AutoGrid Systems与道达尔的可再生能源联盟，HyEt Hydrogen的新燃料风险投资，GHGSat和斯伦贝谢降低作业碳排放的联盟等。

图4 石油公司对技术获取方式的优化组合

图5 风险投资企业数量增长

4 技术创新重点调整，数字化转型突显，重视数据信息互联互通

石油公司经历了电气化、自动化阶段，数字化转型将给企业带来全新的运营模式，这是石油公司发展的必由之路。数字化转型要历经3个阶段：物联网技术已经实现了自动化和实时数据采集；云技术是数据无缝接入、存储，实现知识共享的关键；大数据分析、机器学习技术，对数据进行分类和预测，通过人工智能、人机交互展现数据内部的巨大价值。数据与信息标准统一是互联互通瓶颈，通过应用技术创新管理工具与方法，可以加快决策过程、优化研发流程、缩短研发周期、有效降低研发成本。

目前，油气公司关注的技术可分为勘探与地球物理、建井、设施及海底设备、提高采收率、数字与自动化等5类。近两年，储层与开发优化、数据科学与集成优化等技术研发重视程度提升。在计算能力、物联网技术、虚拟化技术、云计算、模拟等技术驱动因素作用下，数字化相关的核心技术占比不断提升。相比石油公司，油服公司的数字化转型力度更大，注意力已从成像和提高采收率方面的研究，转向数字化、自动化、智能化方面（图6、图7）。

图6 石油公司技术发展方向变化

图7 石油公司数字化转型

哈里伯顿从2013年开始数字化转型，以提供上游油气产业软件的下属兰德马克公司为核心，将每一条产品线的技术都整合到兰德马克。公司成立了大数据科学团队，研究算法，并将其融入公司产品。哈里伯顿打造了一体化“Decision Space”技术平台，可实现油田现场数据流的实时捕捉、处理和传输的无缝对接；通过应用深度学习模型可实现钻井和油气生产优化。2017年，哈里伯顿与微软达成战略协议，共同推进油田智能化。合作研究储层描述的深度学习、建模及模拟应用，利用机器学习、工业物联网、增强现实技术（AR）和嵌入式计算等技术优化公司现有的上游业务解决方案[4]。

数字化转型强调的是知识共享，哈里伯顿发起并搭建了开放式的数字化云平台OEC，这是一个可供油公司、软件公司、硬件厂商、服务厂商协同合作的环境。平台成员可以利用其中资源，进行软件开发、模型建设、方案规划。目前，已有近300家公司在OEC上注册，接近2000名活跃用户，运行开发的项目多达200个。在该平台开发项目，产品经理、开发人员、合作方、业务方在一起协作、创新和开发，开发周期可以从数月缩短到几天或几星期（图8）。

图8 哈里伯顿公司数字化转型与项目管理

在数字化方面，跨界融合的特点十分突出。例如，斯伦贝谢与谷歌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；BP联合GE推动3D打印在油气行业应用；埃克森美孚、雪佛龙等7家大型油气公司成立油气区块链联盟；GE+贝克休斯、道达尔+谷歌云、雪佛龙+微软、壳牌+惠普、威德福+英特尔等跨界融合。数字化转型的快速发展将改变未来寻找油气方式，石油公司将竞相着力打造这一技术优势。

5 科研管理体系向集中化、一体化方向发展

近年，公司科技管理体系由总部集中统一规划、统一管理，凸显集中力量办大事的一体化优势。科技管理部门负责制定公司中长期规划，与其他业务部门平等合作，开展基础性和前沿技术研究，为各业务部门提供所需的技术研发，进行技术支持、培训和推广。这种管理体系有利于公司对技术创新活动整体把握，有利于对技术发展方向、科技创新活动进行宏观指导，有利于监控科技创新战略和科技计划实施情况。目的是追求精益管理，优化创新管理流程，提高创新管理的敏捷性，降低管理成本。高度一体化的技术创新体系，能够综合利用整个集团内的技术力量，在集团层面进行知识管理，实现集团内部的知识和技术共享，为具体业务部门提供最优化的技术解决方案。

这种集中一体化的技术创新组织模式在国际油气公司日渐普遍，壳牌、挪威国家石油公司等都进行了技术创新组织的一体化整合[5]。雪佛龙将技术创新活动集中在技术与服务业务板块，与公司的上游、天然气与中游、下游等业务板块并列。雪佛龙技术公司由总部CTO直接管理，下设3个专业公司：能源技术公司（Energy Technology Company）、科技风险投资公司（Chevron Technology Ventures）和信息技术公司（Information Technology Company）（图9）。

图9 雪佛龙公司科技管理体系

能源技术公司是公司主要科研机构，包括地球科学、钻井与完井、油藏与开发工程、设备工程技术、技术计算、全球储量规划、HSE、下游技术与服务共8个研究部门，负责制定公司中长期的技术规划，开展基础性和前沿技术研究，满足公司发展战略以及当前和未来的业务需求，为各业务部门提供战略研究、技术开发、解决方案及技术服务，其中战略研究子项目经费由公司总部提供，技术开发项目经费由业务单元分摊，技术服务费用由各业务单元承担；战略研究和技术开发由公司R&D管理层统一管理。

科技风险投资公司关注世界前沿技术领域，面向社会寻找和发现未来在油气领域具有应用前景的技术，选择符合公司发展战略、有应用潜力的前沿和新兴技术，进行风险投资，促进技术的开发和商业化，适时将新技术整合应用于公司业务部门，投资领域包括石油天然气、新兴和替代能源、先进材料、通信及网络、信息技术等。信息技术公司负责整合公司信息技术，保障人员、想法、流程和数据互联互通。

6 启示与建议

在全球能源加快转型的大背景下，技术创新已成为国际石油公司、技术服务公司的核心竞争力。我国石油企业迫切需要重视技术创新，推进企业转型升级，找到降本增效的新技术、新工艺、新方法，提升技术创新能力。

6.1 进一步明确技术创新战略定位

国际大石油公司根据自己实力和市场定位确定技术创新战略，聚焦核心优势技术，采用差异化领先的技术战略是新形势下多数公司的选择。建议我国石油企业聚焦战略发展需求，按照选择性领先的技术策略，突出重点领域和关键环节，在主营业务领域中形成一批世界领先、具有自主知识产权的核心技术，在部分领域成为引领全球油气行业技术发展的领军企业[6]。

6.2 扩大开放式创新，打造技术创新生态系统

开放式创新可以帮助企业以快捷、低成本的方式获得实用的技术，其中既包括向企业外部的开放，也包括向科研系统外部的开放，核心是发挥好各种创新资源的作用。建议石油企业积极参与或主导有关产业技术联盟，探索建立风险投资和外部创新基金，广泛吸引和利用外部创新资源，打造我国油气行业技术创新生态圈[7]。在应用基础研究领域，与高校、科研院所建立长期、稳定合作与深度融合；在新兴、跨界技术领域，积极加入业内的有关产业联盟，或探索风险投资和外部创新基金。同时，认真落实好各项科技激励政策，充分调动企业员工参与技术创新和推广的积极性主动性，大力营造鼓励创新创造、宽容失败的文化氛围。

6.3 及时调整科研重点，着力优化技术组合和加快产业化应用

在全球能源加快转型的大背景下，石油企业突出强调实用性、针对性，降低投入风险，提升研发效率。建议技术研发聚焦于能够降低成本、提高效率的实用技术，并加快产业化、商业化应用的速度，如完井技术、储层改造技术、海底装备、LNG处理设施、提高采收率、储层生产优化技术以及数字化技术等。

6.4 推进数字化转型，做好知识与数据共享

石油企业数据内核是由勘探开发数据、生产经营数据、仓储物流数据和附加数据等组成。云计算技术为海量数据的分析提供了应用基础，现阶段数据安全和标准化是面临的主要挑战，也是数据互联互通的主要障碍。目前，我国石油企业的科技资源和成果、数据资源缺乏共享和各类业务系统缺少协同，迫切需要完善科技创新资源共享机制，推动科研基础设施、大型科研仪器、科研成果、数据资源、培训资源等在企业内部的开放共享，实现各类管理和生产业务信息系统互联互通，让数据在不同的系统之间无缝的连接和移动。同时，要完善信息资源授权使用机制，建立共享绩效评价与补助奖励等激励机制。对于海量各类数据，需要提前谋划，做好各类数据与信息系统的互联互通，避免“信息孤岛”。

能源转型虽然给油气企业带来了严峻的挑战，但是在未来一个相当长的时期内，油气的主体能源地位不会变，油气企业要坚定信心，跟上人工智能、大数据、新材料等的发展步伐，切实依靠技术创新，实现能源的可持续发展。油气企业要按照价值驱动理念，依靠技术创新降本增效、实施创新发展战略、转变发展方式，增强国际竞争力和价值创造力，打造世界一流能源公司。

【致谢】本文整理撰写过程中，经研院侯亮、焦姣、中国石油大学（北京）范文君提供了大力帮助，深表感谢！

相关链接：2019年石油企业技术创新管理国际研习会报道

中国石油天然气集团有限公司从2000年启动“科技项目人才引进计划”，2005年正式将“企业技术创新管理研习会”纳入该计划，委托中国石油集团经济技术研究院（简称经研院）承办，主要根据相关科研课题研究的需要，邀请国外公司、研究机构、大学等领域的专家来华参与专题研讨、分享成功实践。经过多年努力，研习会已成为重要的石油技术创新管理国际交流平台。

5月30日，经研院成功举办“2019年石油企业技术创新管理国际研习会”，邀请了国际石油公司雪佛龙、油服公司哈里伯顿以及能源咨询公司IHS Markit的高管和技术专家进行专题讲座和知识、经验分享。来自集团公司总部机关、专业板块、油气田、工程技术服务企业及科研院所的近百名领导、专家、代表参加了会议交流。雪佛龙（中国）总裁助理、非作业者合作机构资产经理赵明先生详尽介绍了公司的技术创新理念、组织构架及业务流程；哈里伯顿（中国）首席研发顾问王麒元、售前技术经理罗斌分别介绍了公司的数字化、智能化技术创新成果及其利用前景；IHS Markit公司上游研发总监Oscar先生系统介绍了全球油气行业技术创新的新变化、新特点、新趋势，特别是大型石油公司、油服公司的创新战略调整等。

集团公司原总工程师刘振武在会议结束的讲话中指出，能源转型虽然给油气企业带来了严峻挑战，但在未来一段相当长的时期内，油气的主体能源地位不会变，我们必须坚定信心，跟上人工智能、大数据、新材料等的发展步伐，切实依靠技术创新，实现能源的可持续发展。经研院吕建中副院长在会议总结时强调，面对油气行业的新形势、新挑战，经研院将继续把技术创新战略研究作为重要领域之一，用好研习会这个平台和网络，按照“改变、开放、合作、分享”的办会宗旨，促进多出成果、出好成果，为集团公司实施创新发展战略、建设世界一流示范企业，提供强有力的智力支撑和决策支持。