國外石油企業(yè)技術(shù)與創(chuàng)新管理特點及趨勢

楊 虹 畢研濤

中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究院

國際原油價格于2014年暴跌后，長期以40～60美元/bbl的價格低位徘徊[1]。國際原油價格受多種因素影響，但技術(shù)創(chuàng)新在本輪油價開啟下行通道中扮演了重要角色[2]。如美國非常規(guī)油氣資源開采技術(shù)取得突破，美國原油產(chǎn)量大幅增加，使全球石油市場供需寬松成為常態(tài)。同時，為有效應(yīng)對氣候變化，降低碳排放和向低碳能源轉(zhuǎn)型成為各國能源行業(yè)的必然選擇。新能源和可再生能源領(lǐng)域涌現(xiàn)出大量新生企業(yè)，技術(shù)創(chuàng)新活躍，加速了能源轉(zhuǎn)型步伐，世界能源格局出現(xiàn)新的調(diào)整和變革。

這些新形勢和新挑戰(zhàn)對國際石油公司（IOC）、國家石油公司（NOC）和油服公司的經(jīng)營及科技研發(fā)工作產(chǎn)生較大影響。近些年，國外大型油氣企業(yè)在技術(shù)與創(chuàng)新管理上采取了什么應(yīng)對舉措，呈現(xiàn)出了什么新特點與趨勢也就成為國內(nèi)石油企業(yè)關(guān)心的重點之一。

為此，本文針對石油行業(yè)的三大類市場主體（IOC、NOC和油服公司），選取12家代表性國外公司作為研究對象。其中，IOC包括?？松梨诠荆‥xxonMobil）、殼牌公司（Shell）、BP公司、道達爾公司（Total）、雪佛龍公司（Chevron）和康菲公司（ConocoPhillips）；NOC包括挪威國家石油公司（Equinor）、巴西國家石油公司（Petrobras）和馬來西亞國家石油公司（Petronas）；油服公司包括斯倫貝謝公司（Schlumberger）、哈里伯頓公司（Halliburton）、貝克休斯公司（Baker Hughes, a GE Company，BHGE）和威德福公司（Weatherford）。重點分析各公司在本輪油價波動期間的技術(shù)與創(chuàng)新管理應(yīng)對之舉，并從技術(shù)創(chuàng)新理念、研發(fā)投入、技術(shù)獲取方式、技術(shù)發(fā)展重點、專利布局等方面進行了分析與總結(jié)。

1 國外石油技術(shù)與創(chuàng)新管理特點

1.1 技術(shù)創(chuàng)新理念

一般認為，大型企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新管理理念歷經(jīng)四代演變[3]，即第一代的“直覺驅(qū)動”、第二代的“項目驅(qū)動”、第三代的“戰(zhàn)略驅(qū)動”和第四代的“價值驅(qū)動”。目前世界一流的石油公司和油服公司已經(jīng)跨過“戰(zhàn)略驅(qū)動”進入到第四代的“價值驅(qū)動”。通過對12家石油企業(yè)的比對分析，“價值驅(qū)動”型技術(shù)創(chuàng)新管理理念的特點是：主張技術(shù)創(chuàng)新要在圍繞公司發(fā)展戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上，進一步突出價值管理，重視投資回報，推動創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈及價值鏈的有機融合；更加強調(diào)提升研發(fā)效率，降低研發(fā)成本、研發(fā)風(fēng)險和研發(fā)過程中的不確定性，更好地利用有限的研發(fā)資金，為公司創(chuàng)造更大的價值。在實際操作層面表現(xiàn)為：進一步明晰公司核心能力，厘清研發(fā)重點，優(yōu)化技術(shù)組合，而不是面面俱到；充分利用外部科技發(fā)展的最新成果，彌補自身研發(fā)能力存在的不足。

1.2 研發(fā)架構(gòu)

組織方式影響技術(shù)創(chuàng)新效率，并直接關(guān)系到創(chuàng)新的成敗。近年來，石油公司普遍強化技術(shù)創(chuàng)新活動的集中組織與管理，將原本分散在各業(yè)務(wù)單元的技術(shù)研發(fā)、項目實施、采購等整合到一個部門，組織方式呈現(xiàn)出集中化、一體化、標準化等特征。如殼牌公司成立與各業(yè)務(wù)板塊平行的“技術(shù)項目采購部”，將研發(fā)、技術(shù)解決方案、工程設(shè)計、工程建設(shè)、合同談判和采購等緊密結(jié)合，實行集中管理。油服公司采用技術(shù)研發(fā)、推廣、支持一體化的技術(shù)創(chuàng)新組織方式。如斯倫貝謝公司將各業(yè)務(wù)板塊的研發(fā)與工程組織進行整合，建立統(tǒng)一的“技術(shù)創(chuàng)新組織體系”，之后將各業(yè)務(wù)板塊的供應(yīng)鏈、運輸、設(shè)備管理、后勤、維修、分銷等服務(wù)支持組織進行整合，建立統(tǒng)一的“服務(wù)支持管理平臺”，為各個業(yè)務(wù)板塊和地域組織提供共享式的后臺支持服務(wù)，實現(xiàn)資源協(xié)同，提高服務(wù)質(zhì)量，降低管理成本。

1.3 研發(fā)投入

12家石油企業(yè)的技術(shù)戰(zhàn)略和定位不同，但它們普遍重視研發(fā)投入，確保企業(yè)持續(xù)獲得最先進的技術(shù)創(chuàng)新資源[4-15]。油價下跌降低了公司的營業(yè)收入和凈利潤，導(dǎo)致各公司都大幅削減了資本投資金額，研發(fā)投入金額總體略有下降（圖1、圖2），如斯倫貝謝、哈里伯頓、貝克休斯3家油服公司研發(fā)投入總和在2014—2016年間年均減少4億美元，埃克森美孚、殼牌、BP、道達爾、雪佛龍、康菲6家國際石油公司研發(fā)投入總和在2014—2016年間年均減少7億美元。但以研發(fā)投入占營業(yè)收入比例衡量的研發(fā)投入強度，從整體上看不降反升。斯倫貝謝、哈里伯頓、貝克休斯3家油服公司研發(fā)投入強度在2014—2016年間年均增長近0.5個百分點，埃克森美孚、殼牌、BP、道達爾、雪佛龍、康菲6家國際石油公司研發(fā)投入強度在2014—2016年間年均增加0.1個百分點以上；貝克休斯和斯倫貝謝公司研發(fā)投入強度達到3.5%以上，道達爾公司研發(fā)投入強度達到0.8%以上。

圖1 四大油服公司2002—2017年研發(fā)投入

圖2 六大國際石油公司2002—2017年研發(fā)投入

1.4 技術(shù)獲取方式

對于企業(yè)來講，技術(shù)獲取方式主要有企業(yè)內(nèi)部的研發(fā)活動和來自企業(yè)外部的開放式創(chuàng)新。其中，企業(yè)內(nèi)部的研發(fā)活動包括內(nèi)部研發(fā)機構(gòu)開展的研發(fā)工作、作業(yè)現(xiàn)場的技術(shù)改進、技術(shù)革新等；來自企業(yè)外部的開放式創(chuàng)新則包括與大學(xué)科研機構(gòu)合作研究、建立合作伙伴（Partnership）、業(yè)界技術(shù)聯(lián)盟（Joint Industry Projects，JIP）及企業(yè)風(fēng)險投資（Corporate Venture Groups）等。油價下跌導(dǎo)致各公司研發(fā)預(yù)算降低，為了保證足夠的技術(shù)創(chuàng)新成果，優(yōu)化技術(shù)獲取方式，更多地利用外部資源，提高研發(fā)資金投入效率，成為石油行業(yè)三大類市場主體共同的應(yīng)對之策。

IHS Markit公司2016年對國內(nèi)外16家石油公司技術(shù)創(chuàng)新來源進行了調(diào)查[6]，將石油公司正在研發(fā)的技術(shù)分為勘探與地球物理技術(shù)、建井技術(shù)、設(shè)施及海底技術(shù)、提高采收率技術(shù)、數(shù)字技術(shù)5類。調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果（圖3）顯示，對于不同的技術(shù)，石油公司選擇的技術(shù)獲取方式有所差異，但各公司均通過技術(shù)獲取方式的優(yōu)化組合，提高研發(fā)投入產(chǎn)出的效率。如建井技術(shù)和設(shè)施及海底技術(shù)更多地采用合作研發(fā)和技術(shù)聯(lián)盟；勘探與地球物理技術(shù)、提高采收率技術(shù)以內(nèi)部研發(fā)為主；而數(shù)字技術(shù)更多地采用風(fēng)險投資的方式。

1.4.1 合作開發(fā)

近10年，越來越多的石油企業(yè)關(guān)注開放式創(chuàng)新，更多地利用外部創(chuàng)新資源，將大學(xué)、科研院所，以及用戶、供應(yīng)商，甚至競爭者都引入企業(yè)創(chuàng)新鏈。如在數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域，斯倫貝謝公司與谷歌公司合作研究最新信息化技術(shù)、可視化技術(shù)在油服行業(yè)的應(yīng)用，打造綜合性的解決方案技術(shù)平臺；哈里伯頓公司與微軟公司合作研究儲層描述的深度學(xué)習(xí)、建模及模擬應(yīng)用；威德福公司聯(lián)手英特爾公司，通過云計算，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到油田服務(wù)領(lǐng)域，以建立一個端到端的數(shù)字油田解決方案；雪佛龍公司和微軟公司建立合作伙伴關(guān)系；BP公司聯(lián)合GE公司推動3D打印在油氣行業(yè)的應(yīng)用。在低油價期間，國際石油公司也明顯加大了研發(fā)合作與技術(shù)共享力度，2017年石油公司的合作和聯(lián)盟數(shù)量比2012年增長1倍以上。

圖3 石油公司中不同技術(shù)采用的技術(shù)獲取方式組合

1.4.2 風(fēng)險投資

石油公司風(fēng)險投資興起于20世紀90年代中后期，殼牌率先參照硅谷風(fēng)險投資的生態(tài)模式，啟動了GameChanger（游戲變革者）計劃，作為傳統(tǒng)研發(fā)計劃外的技術(shù)補充獲取方式。當前，為實現(xiàn)低油價下的可持續(xù)發(fā)展，殼牌、雪佛龍和挪威國家石油公司等公司均已設(shè)置了專門的風(fēng)險投資機構(gòu)。風(fēng)險投資基金重點投資各類初創(chuàng)企業(yè)，尋找超前性、顛覆性技術(shù)，成為石油公司長期，特別是成本敏感時期，獲取創(chuàng)新來源的重要方式[17-18]。IHS Markit公司對油氣行業(yè)主要公司的調(diào)查結(jié)果（圖4）表明[16]，2000—2016年間國內(nèi)外石油公司設(shè)立的風(fēng)險投資機構(gòu)數(shù)量從2個增加至19個，投資經(jīng)費增長近10倍。從投資技術(shù)領(lǐng)域來看，風(fēng)險投資機構(gòu)重點關(guān)注上游技術(shù)、數(shù)字技術(shù)及清潔技術(shù)等。

1.5 技術(shù)發(fā)展重點

為應(yīng)對挑戰(zhàn)，石油公司與油服公司不斷優(yōu)化技術(shù)組合，聚焦核心技術(shù)研發(fā)[19-21]。石油公司重點發(fā)展“提升效率”和“降低成本”技術(shù)，重視技術(shù)的標準化，提高技術(shù)和產(chǎn)品的可重復(fù)性和應(yīng)用范圍。油服公司也關(guān)注“提高產(chǎn)量”和“降低成本”技術(shù)，重點發(fā)展一體化技術(shù)，提高集成解決方案的適用性，為一體化服務(wù)提供支撐。其中，數(shù)字化與智能化技術(shù)成為降本增效的重要手段，備受重視；可再生能源及低碳能源解決方案涉及的相關(guān)技術(shù)投資也不斷增加。

1.5.1 一體化技術(shù)平臺

斯倫貝謝公司技術(shù)開發(fā)重點從單項技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)平臺創(chuàng)建，借助大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)手段，通過軟件控制和優(yōu)化技術(shù)，將原有的硬件設(shè)備和產(chǎn)品組合，以“技術(shù)集成、一體化平臺”的形式向客戶提供系統(tǒng)化解決方案。如新推出了將各個鉆井和水力壓裂流程中分散環(huán)節(jié)集成的陸地鉆井技術(shù)平臺和水力壓裂技術(shù)平臺，為鉆井和水力壓裂作業(yè)提供解決方案。哈里伯頓公司打造“Decision Space”一體化技術(shù)平臺，實現(xiàn)了油田現(xiàn)場數(shù)據(jù)流的實時捕捉、處理和傳輸?shù)臒o縫對接。

1.5.2 數(shù)字化與智能化技術(shù)

斯倫貝謝、貝克休斯等油服公司紛紛和科技巨頭開展戰(zhàn)略協(xié)作，利用數(shù)字技術(shù)推動下一代油氣高效勘探開發(fā)技術(shù)的發(fā)展。2014年，斯倫貝謝在硅谷建立了專注于高性能計算和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的軟件技術(shù)創(chuàng)新中心；貝克休斯將自己定義為全世界第一家也是唯一的全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化油氣工業(yè)公司，以GE的Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作平臺為基礎(chǔ)，打破各技術(shù)單元和業(yè)務(wù)板塊之間的信息壁壘，實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)、信息互通，實現(xiàn)油氣生產(chǎn)的完全整合和全面控制。

圖4 2000—2016年石油公司不同技術(shù)領(lǐng)域風(fēng)險投資情況

國際石油公司和國家石油公司同樣高度重視數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。道達爾公司設(shè)立了集團數(shù)字化指導(dǎo)委員會和集團首席數(shù)字官（CDO）；挪威國家石油公司2017年發(fā)布了數(shù)字路線圖，并建立了數(shù)字卓越中心和數(shù)字學(xué)院；埃克森、殼牌等公司聚焦于智能鉆井技術(shù)研發(fā)；BP公司對3D打印技術(shù)進行了重點研究。近10年，道達爾、雪佛龍公司數(shù)字化專利占比更是分別達到其專利申請總量的21.6%和18.9%。

1.5.3 可再生能源和低碳技術(shù)

應(yīng)對全球氣候變化，國際石油公司積極發(fā)展可再生能源和節(jié)能減排技術(shù)，向低碳清潔能源轉(zhuǎn)型。2007—2016年五大國際石油公司專利統(tǒng)計結(jié)果表明，這些公司基本專利申請總量中，節(jié)能減排技術(shù)和可再生能源技術(shù)專利占比均為10%左右。其中，生物燃料和太陽能是可再生能源技術(shù)專利布局重點，其次是燃料電池、氫能等（圖5）。道達爾致力于光伏發(fā)電，殼牌重點發(fā)展生物燃料和太陽能技術(shù)，埃克森美孚重點發(fā)展先進生物燃料和燃料電池技術(shù)[22]。

圖5 2007—2016年五大國際石油公司可再生能源專利分布

2016年以來，油氣行業(yè)對清潔能源技術(shù)的風(fēng)險投資占全部風(fēng)險投資的50%以上。如挪威國家石油公司設(shè)立新能源解決方案部門，并在2016年推出了新能源投資基金，專門投資于低碳能源領(lǐng)域的成長型公司。

1.6 專利布局

石油公司和油服公司技術(shù)創(chuàng)新形成大量創(chuàng)新成果，帶動和促進了全球油氣領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量快速增加。專利申請量從1997年的5000件增加至2016年的24000件，年均增長9%。其中，煉油技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量占比由41%減到32%，減少了近10%；而鉆井領(lǐng)域的專利占比由28%提高到44%，提高了16%（圖6）。分企業(yè)來看，?？松梨?、殼牌、道達爾等國際石油公司專利申請數(shù)量基本保持穩(wěn)定（圖7），而斯倫貝謝、哈里伯頓等油服公司專利申請數(shù)量受油價影響有所下降（圖8），也表明了油服公司對油價更為敏感。為節(jié)約專利申請與維護支出，國外石油企業(yè)普遍減少了專利的全球布局強度，僅在主要競爭對手和主要目標市場國家和地區(qū)進行申請專利保護。國際石油公司和油服公司平均1件基本專利申請保護的國家和地區(qū)數(shù)量分別從4～5個和3～4個降至2～3個。同時，國外石油企業(yè)重視通過合作研發(fā)和共同申請專利降低成本。如國際石油公司合作專利申請量占比平均達到10.62%。其中，BP公司的合作專利占其基本專利總量近20%，道達爾、雪佛龍公司合作專利占比在10%以上。

圖6 2007—2016年油氣行業(yè)基本專利的技術(shù)領(lǐng)域構(gòu)成

圖7 1997—2016年五大國際石油公司申請的基本專利數(shù)量

圖8 1997—2016年三大油服公司申請的基本專利數(shù)量

2 國外石油企業(yè)技術(shù)與創(chuàng)新管理趨勢

2017年以來，國際原油價格呈現(xiàn)緩慢回升跡象，但綜合國內(nèi)外多家機構(gòu)的預(yù)測結(jié)果，油價短期內(nèi)尚缺乏重回100美元/bbl高位的基本面支撐，所以通過技術(shù)創(chuàng)新降低企業(yè)投資和運營成本將成為國內(nèi)外石油企業(yè)實現(xiàn)穩(wěn)健發(fā)展的必然選擇。綜合來看，國外石油企業(yè)技術(shù)與創(chuàng)新管理呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：

（1）重視價值導(dǎo)向的技術(shù)創(chuàng)新，提高研發(fā)資金投入效率。石油企業(yè)將更加重視技術(shù)獲取方式優(yōu)化組合，優(yōu)化完善企業(yè)研發(fā)體系，對不同類型的技術(shù)選擇不同的獲取方式，并充分利用外部科技資源，提高研發(fā)效率。

（2）油氣行業(yè)逐步邁入自動化與數(shù)字化時代。借助數(shù)字化技術(shù)，大型石油企業(yè)不斷加快數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的融合，大型油服企業(yè)將著重發(fā)展并完善一體化集成技術(shù)平臺和數(shù)字油氣田解決方案。

（3）發(fā)展新能源技術(shù)，向清潔低碳能源轉(zhuǎn)型。殼牌計劃在2020年前每年對新能源業(yè)務(wù)投資10～20億美元，新能源業(yè)務(wù)的研發(fā)投入將占公司研發(fā)預(yù)算的20%；BP為了更好地促進新能源業(yè)務(wù)的發(fā)展，專門調(diào)整了公司的組織結(jié)構(gòu)和管理模式；道達爾公司預(yù)計2030年新能源資產(chǎn)占比將達到20%。

3 啟示與建議

面對高質(zhì)量發(fā)展新階段和建設(shè)具有全球競爭力世界一流企業(yè)新目標，國內(nèi)石油企業(yè)可以充分借鑒國際一流企業(yè)的實踐與經(jīng)驗，快速提升技術(shù)與創(chuàng)新管理能力。

（1）拓寬技術(shù)獲取方式，優(yōu)化研發(fā)架構(gòu)，擴大研發(fā)合作，探索風(fēng)險投資。通過研發(fā)要素的有效配置及共享，與高校、科研院所的深度融合，與產(chǎn)業(yè)鏈上橫向或縱向企業(yè)深層次合作等方式，提升企業(yè)基礎(chǔ)研究、共性關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)等方面的能力。通過風(fēng)險投資運作提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活力動力，彌補自身創(chuàng)新資源不足，規(guī)避技術(shù)研發(fā)及知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險。

（2）傳統(tǒng)油氣業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上拓展新能源業(yè)務(wù)，積極向低碳能源企業(yè)轉(zhuǎn)型。在保障國家油氣供給安全前提下，積極組建專門部門或公司，科學(xué)組織和管理地?zé)帷⑸镔|(zhì)、氫能等清潔能源的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；_發(fā)，拓展形成能源供給的多元格局。

（3）加快數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的融合。通過數(shù)字化、自動化、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等手段，實現(xiàn)勞動力、技術(shù)、設(shè)備、資本、服務(wù)、知識等資源的優(yōu)化配置，實現(xiàn)從要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變、從傳統(tǒng)的制造型向服務(wù)型轉(zhuǎn)變、從單兵作戰(zhàn)向協(xié)同發(fā)展轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。