世界石油行業(yè)跨界創(chuàng)新的觀察與思考

（中國石油集團經(jīng)濟技術研究院）

石油工業(yè)的發(fā)展史是一部跨界融合、持續(xù)創(chuàng)新的歷史。所謂跨界創(chuàng)新，是指為獲取更多資源，跨越某種邊界進行資源共享合作，以期更好地實現(xiàn)創(chuàng)新的一種行為?？缃鐒?chuàng)新可以打破知識結(jié)構對技術發(fā)展軌跡的束縛，為企業(yè)提供參與技術融合、產(chǎn)業(yè)融合的機會[1]。由于石油行業(yè)本就是一個應用導向、多學科多專業(yè)交叉的技術密集型行業(yè)，本文所指的“跨界創(chuàng)新”特指石油企業(yè)在本行業(yè)之外進行技術跨界搜索與合作，包括與ICT（信息與通信技術）、醫(yī)療、材料、航空航天等行業(yè)或領域的合作。

1 新形勢、新機遇、新挑戰(zhàn)

近年來，我國能源對外依存度不斷加大，2019年我國石油和天然氣的對外依存度分別達到70.8%和45.2%。我國石油企業(yè)承擔著保障國家能源安全的重要使命，迫切需要持續(xù)依靠技術創(chuàng)新實現(xiàn)油氣工業(yè)增儲上產(chǎn)、降本增效。

1.1 石油工業(yè)面臨新挑戰(zhàn)，亟需跨界創(chuàng)新

石油工業(yè)自誕生以來，始終圍繞提高“資源發(fā)現(xiàn)率、油氣采收率、資源轉(zhuǎn)化率與資源利用率”不斷進行技術創(chuàng)新。近年來，石油工業(yè)面臨著資源類型多元化、開發(fā)條件復雜化、環(huán)保要求嚴格化等一系列挑戰(zhàn)。油氣資源從常規(guī)向頁巖氣、致密氣、致密油、油頁巖、煤層氣、天然氣水合物等非常規(guī)油氣擴展。開發(fā)條件從環(huán)境好的陸地向深水、深層、沙漠、極地邊遠地區(qū)擴展，面臨更深、更遠、更極端環(huán)境的挑戰(zhàn)[2]。

世界能源轉(zhuǎn)型與低碳發(fā)展大幕拉開，要求石油公司向能源供給低碳化、過程綠色化、產(chǎn)品清潔化、安全環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展，這些都對技術創(chuàng)新提出了更高要求。具體而言，石油工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，從勘探開發(fā)、工程技術服務（物探、測井、鉆完井）、地面工程、儲運到煉油化工，迫切需要解決包括高清度成像、高性能計算、海量數(shù)據(jù)處理與快速傳輸、耐高溫高壓材料、高強度輕量化等功能性材料、防腐耐蝕抗菌、自動化智能化、無人操作與遠程操控、本質(zhì)安全等技術問題。石油工業(yè)對技術的需求涵蓋了包括機械、電子、化學等幾乎全部技術學科領域，面臨著與醫(yī)藥、航空航天、電子、汽車等行業(yè)類似的技術挑戰(zhàn)，迫切需要石油公司主動跨界、深度融合，從行業(yè)外尋找新的技術解決方案。

1.2 高新技術蓬勃發(fā)展為石油工業(yè)跨界創(chuàng)新提供了機遇

目前，新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命正以前所未有的廣度和深度席卷全球，大數(shù)據(jù)、云計算、3D打印、虛擬現(xiàn)實、人工智能、量子計算、DNA、量子通信、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等高新技術快速發(fā)展，給人類生產(chǎn)生活方式帶來巨大影響[3]。特別需要強調(diào)的是，當今技術發(fā)展不再是單一、孤立的技術突破，而表現(xiàn)為互相滲透、互為支撐的群體技術突破。制造技術的發(fā)展得到了信息技術和材料技術的支撐；基因技術的突破，與近年來生物芯片測量和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展密切相關；材料技術對信息技術、制造技術和能源技術的發(fā)展起到基礎性支撐作用。

高新技術蓬勃發(fā)展及其交叉融合、群體發(fā)展的協(xié)同效應為石油工業(yè)跨界創(chuàng)新、技術融合提供了新機遇。比如，人工智能快速發(fā)展，正被加速引入油氣行業(yè)，國際大石油公司和油服公司高度重視智能化業(yè)務，將智能化作為新的技術創(chuàng)新主攻方向之一，積極加大智能化領域的研發(fā)投入，主動與IT巨頭聯(lián)手推進油氣行業(yè)的智能化技術發(fā)展，智能鉆井、納米驅(qū)油、原位改質(zhì)等新一代勘探開發(fā)智能化技術體系正在陸續(xù)形成。

2 國際大石油公司與油服公司跨界創(chuàng)新實踐

在跨界創(chuàng)新發(fā)展方面，國際大石油公司和油服公司有許多成功的案例和經(jīng)驗，值得我國石油企業(yè)關注與借鑒。

2.1 攜手ICT行業(yè)的跨界合作

國際大石油公司和油服公司在移動/通信/過程自動化、計算機、機器人/無人機/自動駕駛、鉆井自動化、分析處理等方面的跨界合作十分活躍。比如，雪佛龍公司和微軟公司建立了合作伙伴關系；BP公司聯(lián)合GE公司，推動3D打印在油氣行業(yè)的應用；道達爾公司攜手谷歌云，聯(lián)合發(fā)展人工智能技術，并率先應用于油氣勘探開發(fā)地質(zhì)數(shù)據(jù)的處理分析，為油氣勘探開發(fā)提供全新的智能解決方案。

2013年，油田服務公司哈里伯頓開始實施公司整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在智慧油氣田和智能建井方面取得了顯著效果。例如，通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)自動實時數(shù)據(jù)采集；通過云技術進行數(shù)據(jù)無縫接入、存儲，實現(xiàn)知識共享；通過大數(shù)據(jù)分析、機器學習技術，對數(shù)據(jù)進行分類和預測，挖掘數(shù)據(jù)潛在的巨大價值。哈里伯頓打造一體化“決策空間”（Decision Space）技術平臺，使油田現(xiàn)場數(shù)據(jù)流的實時捕捉、處理和傳輸無縫對接；通過應用深度學習模型，實現(xiàn)鉆井和油氣生產(chǎn)優(yōu)化等。2017年，哈里伯頓與微軟合作，共同推進油田智能化，包括儲層描述的深度學習、建模及模擬應用，利用機器學習、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實（AR）及嵌入式計算等技術，優(yōu)化現(xiàn)有的上游業(yè)務解決方案。

2.2 攜手醫(yī)療行業(yè)的跨界合作

如果把地球看作是需要診斷與治療的人體，就很好理解石油行業(yè)與醫(yī)療行業(yè)的天然聯(lián)系。比如，石油工業(yè)的地球物理勘探就是“給地球做B超”；石油開采和心臟手術都依賴于管道內(nèi)成像和導航，都十分注重管道內(nèi)的清潔和完整，所面臨的最大挑戰(zhàn)都來自管道堵塞。因此，醫(yī)療行業(yè)和能源行業(yè)都將目光聚焦在新興科技上，如自動化和納米材料，共同的目標促成了技術上的跨界創(chuàng)新合作。2007年以來，?？松梨诠緮y手衛(wèi)理公會醫(yī)院、休斯頓大學一同發(fā)起了“泵和管道研討會”。一年一度的活動匯集了能源行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)的研究人員，吸引了風險投資者和設備制造商，大家彼此交換想法，探索交叉技術。

核磁共振成像技術也是石油行業(yè)與醫(yī)療行業(yè)跨界合作的一個典范。埃克森美孚鉆井工程師利用醫(yī)院的核磁共振成像儀分析高產(chǎn)深水井井底流動情況，得到準確的模型內(nèi)流動參數(shù)，有效減小了壓降損失，提高了油井產(chǎn)能，延長了油井開采壽命，大幅提高了經(jīng)濟效益。圍繞磁共振成像技術，斯倫貝謝公司與英國劍橋大學和美國波士頓綜合醫(yī)院進行技術合作開發(fā)，大大提升了巖心樣品圖像的采集速度。最初應用在醫(yī)療領域的核磁共振成像技術，經(jīng)過石油公司的應用及改進，又促進了這項技術在醫(yī)療領域的應用。

2.3 建立跨界多個行業(yè)的創(chuàng)新機制

殼牌公司認為，受環(huán)境、資源和技術的限制，油氣田的開發(fā)成本不斷上升，而新思想和新技術卻難以趕上開發(fā)的腳步。為此，2013年殼牌啟動了全新的技術工坊項目（Shell Techworks，STW），旨在利用其他行業(yè)的成熟技術，跨界合作來促進殼牌技術（解決方案）從示范階段向推廣應用階段轉(zhuǎn)變。STW團隊成員部分由社會招聘的創(chuàng)業(yè)型人才組成，與網(wǎng)絡科技公司、大學、風險投資者和企業(yè)家進行聯(lián)網(wǎng)合作。STW關注的主要科技領域包括航空航天、國防、汽車、機器人、水下勘探、半導體、生物技術與理論科學等。具有代表性的項目包括：具有特殊探測能力的無人水下運輸車（人機交互）、自動化鉆井部件（軟硬件設計與開發(fā)）、復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)植入式高敏型重力傳感器（傳感器開發(fā)與集成）、減少關鍵應急設備故障率（容錯系統(tǒng)）。STW辦公室設在全球創(chuàng)新中心，第一家辦公室設在美國波士頓。殼牌對STW團隊的定位是短小精悍、速戰(zhàn)速決，每個項目在兩年內(nèi)完成，將技術成功推向應用。

斯倫貝謝公司通過與麻省理工大學（MIT）合作，了解相關技術在其他行業(yè)的發(fā)展應用，將頂尖技術引入油氣行業(yè)。例如，向航空業(yè)學習如何利用材料，改進極端條件下的傳感技術，以及向生物醫(yī)藥行業(yè)學習遠程控制成像和數(shù)學建模等。

3 影響跨界創(chuàng)新的主要因素

新一輪產(chǎn)業(yè)革命正在全球孕育興起，世界石油工業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)，我國石油企業(yè)比以往任何時候都更加需要跨界創(chuàng)新。而要實現(xiàn)跨界創(chuàng)新，需要具備基本前提和基礎條件。

3.1 良好的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)是實現(xiàn)跨界創(chuàng)新的基本前提

俗話說，隔行如隔山，說的就是由于專業(yè)性差別、信息渠道不同及管理語言體系差異帶來的認知與溝通障礙。在一個封閉、官僚的制度體系下，即使是同一家企業(yè)的不同部門之間要做到信息共享與合作都非常困難，同一行業(yè)的不同企業(yè)之間，尤其是跨行業(yè)的信息交流與創(chuàng)新合作就更為困難。這一切皆緣于市場機制不完善，沒有形成健康的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)中包括研究、開發(fā)和應用者，具有3種主要特征，即多樣性共生、自組織演化、開放式協(xié)同。在這個系統(tǒng)中，創(chuàng)新要素有機集聚，發(fā)生聚合反應，創(chuàng)新主體共生共榮，系統(tǒng)不斷演化和自我超越。有了良好的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，企業(yè)就能進行跨界信息搜索，相互信任、多方共贏，實現(xiàn)高效跨界合作。

2004 年，美國發(fā)布《維護國家的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)：保持美國科學和工程能力之實力》報告強調(diào)，美國的經(jīng)濟繁榮和在全球經(jīng)濟中的領導地位得益于一個精心編制的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，包括發(fā)明家、技術人才和創(chuàng)業(yè)者，積極進取的勞動力，世界水平的研究性大學，富有成效的研發(fā)中心（包括產(chǎn)業(yè)資助和聯(lián)邦資助），充滿活力的風險資本產(chǎn)業(yè)，政府資助聚焦于高潛力領域的基礎研究。特別是在研究型大學及科研機構周圍，會聚集一大批活躍的科技創(chuàng)新參與者，包括初創(chuàng)企業(yè)、積極尋找技術新苗頭的風險投資機構、大型企業(yè)的科研機構等。他們與高校和科研院所人員的就近交流會形成自然活躍的創(chuàng)新生態(tài)，產(chǎn)生獨立個人無法創(chuàng)造的創(chuàng)新結(jié)果[4]。

殼牌公司之所以在全球創(chuàng)新中心設置STW辦公室，也是希望能充分融入當?shù)貏?chuàng)新生態(tài)網(wǎng)絡，獲取更為開放、前沿的技術信息，盡管波士頓并非傳統(tǒng)意義上的油氣技術創(chuàng)新中樞。前面的案例表明，不少跨界合作都是以某家大學或研究機構作為橋梁，三方共促來實現(xiàn)的，可見靠近頂尖研究機構的重要性。

3.2 鼓勵創(chuàng)新的文化與管理機制是促進跨界創(chuàng)新的基礎條件

對于個體（企業(yè)），一方面要善于搜尋和融入創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，另一方面要構建有利于創(chuàng)新的文化氛圍和組織機制。如果一個企業(yè)的文化漠視創(chuàng)新、制度僵化，便很難找到適合的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，即使找到了也難以融入其中，最終被邊緣化甚至退出。如何從內(nèi)部體制機制上做到鼓勵跨界創(chuàng)新，殼牌公司最先從公司層面明確提出，需要通過跨界來加速技術創(chuàng)新，并建立了相關的專業(yè)團隊。

西門子公司的“創(chuàng)新無域”理念也非常值得借鑒。20世紀末，西門子工廠自動化部門成功將金融領域的應用技術引入公司的工業(yè)無線通信領域，有效提升了網(wǎng)絡服務質(zhì)量。西門子意識到，盡管公司內(nèi)部研發(fā)力量雄厚，但外部研發(fā)和創(chuàng)意也能成為重要的創(chuàng)新來源。于是，1999年西門子在美國硅谷成立了第一個技術轉(zhuǎn)化中心，并建立一套流程，尋找外部初創(chuàng)技術，將其引入西門子的商業(yè)應用。西門子研究院指出：“曾經(jīng)，實驗室是我們的整個世界，而在21世紀的今天，整個世界是我們的實驗室?！?/p>

4 對我國石油企業(yè)的建議

面對新形勢，國際大石油公司與油服公司積極行動、主動跨界，攜手ICT、醫(yī)療、材料、航空航天等行業(yè)進行了一系列跨界創(chuàng)新。當今國際競爭焦點已從單一科技創(chuàng)新，轉(zhuǎn)向基于創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的整合創(chuàng)新能力。國內(nèi)石油企業(yè)亟需順應創(chuàng)新大勢，在開放式創(chuàng)新的基礎上，進一步融入或參與構建創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，切實提升跨界創(chuàng)新水平。

第一，強化跨界創(chuàng)新意識，打破石油系統(tǒng)的封閉性和局限性，持續(xù)推進開放式創(chuàng)新[5]。主動與世界頂級研究機構和其他行業(yè)的優(yōu)秀企業(yè)溝通，獲取相關資源，提升創(chuàng)新水平。在一些共性的應用基礎研究問題上，要主動與頂尖研究機構開展合作；在提升效率、改進性能等應用性技術上，要主動了解其他行業(yè)的解決方案，“他山之石，可以攻玉”。同時，積極參與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)建設，提高創(chuàng)新影響力。

第二，練好內(nèi)功，提升基礎管理能力，實現(xiàn)內(nèi)部知識與數(shù)據(jù)共享。鑒于國內(nèi)石油企業(yè)現(xiàn)狀，特別需要打破科技資源和成果、數(shù)據(jù)資源的“孤島”現(xiàn)象，推動科研基礎設施、大型科研儀器、科研成果、數(shù)據(jù)資源、培訓資源等在企業(yè)內(nèi)開放共享，實現(xiàn)各類管理和生產(chǎn)業(yè)務信息系統(tǒng)互聯(lián)互通，讓數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)之間無縫連接和移動。

第三，鼓勵創(chuàng)新文化，建立跨界創(chuàng)新機制[6]?？缃缬酗L險，俗話說“跨界找死，不跨界等死”。國內(nèi)石油企業(yè)需要營造“鼓勵創(chuàng)新、寬容失敗”的公司文化，系統(tǒng)梳理公司跨界技術需求，借鑒西門子、殼牌等公司的成功做法，建立與本企業(yè)管理相適應的跨界創(chuàng)新機制，全面促進企業(yè)跨界創(chuàng)新。