世界石油工業(yè)經(jīng)歷了150多年的發(fā)展，科技進(jìn)步提高了人類勘探開采油氣的能力。從上世紀(jì)90年代以來，石油勘探與開采進(jìn)入了第三次技術(shù)革命。定向鉆井與四維地震等技術(shù)的應(yīng)用，不僅使勘探鉆井的成功率上升到70%以上，而且也使得平均單井建設(shè)成本下降到120萬美元以下。
技術(shù)進(jìn)步是提高石油開采產(chǎn)量與采收率的主要途徑。隨著信息技術(shù)、生物技術(shù)等不斷向石油開采領(lǐng)域滲透，石油開采技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)出智能化、集成化、信息化的特點(diǎn)。從資源角度上看，按世界能源組織的統(tǒng)計(jì)，目前30年以上的老油田的年產(chǎn)量約占全球年產(chǎn)量的70%，而且石油新增儲(chǔ)量中有75%也來自于老油田區(qū)域。同時(shí)，低滲透油氣藏、稠油及油砂油藏和深水油氣藏在已探明儲(chǔ)量中所占比例相當(dāng)高。法國石油研究院估計(jì)，全球海洋石油儲(chǔ)量可占全球石油儲(chǔ)量的45%。所以，油氣開采技術(shù)創(chuàng)新的方向?qū)⒅饕性趯?duì)老油田、低滲透油藏、稠油及油砂油藏、深水油藏等進(jìn)行有效開采的重點(diǎn)領(lǐng)域。因此，上針對(duì)油藏表征技術(shù)、采收率技術(shù)以及低滲透油氣、稠油及油砂、海上油氣的開發(fā)技術(shù)不斷發(fā)展與創(chuàng)新。
油藏表征技術(shù)的創(chuàng)新體現(xiàn)出精細(xì)化的特點(diǎn)。在對(duì)生產(chǎn)進(jìn)入中后期的老油田，為確定剩余油的分布，必須通過集成化的精細(xì)表征。目前已經(jīng)被大多數(shù)油田工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)有四維地震油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、實(shí)時(shí)地震監(jiān)測(cè)技術(shù)、油層水淹情況動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)等。同時(shí)在地質(zhì)建模與數(shù)值模擬方面得到較好應(yīng)用的技術(shù)有確定性建模技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬識(shí)別技術(shù)等。
采收率技術(shù)的創(chuàng)新體現(xiàn)出綜合化與數(shù)字化的特點(diǎn)。微生物提高采收率技術(shù)在世界許多國家都有成功的項(xiàng)目實(shí)施，但總體規(guī)模還不大。2004年美國能源部啟動(dòng)了CO2聯(lián)產(chǎn)驅(qū)油示范項(xiàng)目，前景良好。中國也開展了納米膜驅(qū)油技術(shù)的礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。而數(shù)字油田的自動(dòng)化經(jīng)營，也是提高采收率的有效途徑。
目前，上針對(duì)低滲透油氣的開發(fā)技術(shù)還不是非常成熟，主要問題是油藏表征準(zhǔn)確度不高，單井產(chǎn)量低，企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益不大。因此這類技術(shù)創(chuàng)新主要是從國家能源安全角度出發(fā)，由政府主導(dǎo)。如美國能源部從上世紀(jì)70年代開始進(jìn)行相關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，目前開展的微井眼鉆井項(xiàng)目等也均出于推廣共性技術(shù)與能源戰(zhàn)略的目的。
稠油及油砂的關(guān)鍵技術(shù)主要分為熱采技術(shù)與冷采技術(shù)兩類，在熱采技術(shù)上，蒸汽驅(qū)技術(shù)目前可以達(dá)到30%左右的采收率。蒸汽輔助重力驅(qū)技術(shù)結(jié)合了水平井與熱采技術(shù)的特點(diǎn)，在加拿大等國成功的應(yīng)用，可將采收率提高到60%。在冷采技術(shù)的創(chuàng)新上有電泵、螺桿泵在水平井、分支井上的利用技術(shù)，將稠油開采的成本降低了40%，這種技術(shù)在委內(nèi)瑞拉等國得到成功的應(yīng)用。另外還有如微波采油技術(shù)、微生物采油技術(shù)、離子電弧技術(shù)等前沿技術(shù)正在研發(fā)階段。稠油及油砂將成為未來重要的石油資源。
海上油氣開采對(duì)海上鉆井生產(chǎn)裝備的技術(shù)有很高的要求。目前優(yōu)質(zhì)的半潛式鉆井平臺(tái)工作水深可以超過3000米，鉆井浮船的主尺度可以達(dá)到300米乘60米。2003年BP與殼牌公司合作開發(fā)的無限制工作水深的采油平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了無須將所有設(shè)備置于海底的目的，可節(jié)約20%-40%的鉆井時(shí)間與費(fèi)用。另外海上油氣開采的新工藝也在不斷創(chuàng)新。
中國石油開采技術(shù)仍落后西方
中國油氣田的種類比較復(fù)雜，主要有中高滲透多層砂巖油氣田、復(fù)雜斷塊油氣田、低滲透砂巖油氣田以及稠油油田。根據(jù)不同的地質(zhì)條件和油田類型，中國形成了具有特色的油氣開采技術(shù)。目前，中國三次采油技術(shù)中化學(xué)驅(qū)提高原油采收率技術(shù)已經(jīng)處于世界地位，但中國的石油開采普遍采用注水技術(shù)，平均原油采收率只有約32%，在已開發(fā)的油藏中還有大量原油滯留地下。從全國先后兩次提高采收率的情況表明，三元化學(xué)復(fù)合驅(qū)對(duì)提高中國可采儲(chǔ)量具有明顯的效益，約可以提高5億噸左右石油開采量。在大慶、勝利等油田進(jìn)行的先導(dǎo)性試驗(yàn)和礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，都取得了良好的效果，原油采收率平均可以提高15%-20%。此外，中國對(duì)其他提高原油采收率的新技術(shù)，如微生物采油、納米膜驅(qū)油等也進(jìn)行了研究與試驗(yàn)。
盡管中國石油開采技術(shù)經(jīng)過50多年發(fā)展已經(jīng)取得很大發(fā)展，但是同西方優(yōu)質(zhì)國家相比，總體上應(yīng)該還有5至10年的差距。而且從具體的技術(shù)上看，不會(huì)屬于中國原始創(chuàng)新的技術(shù)比較少，一部分具有中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)質(zhì)技術(shù)，如聚合物驅(qū)、化學(xué)復(fù)合驅(qū)技術(shù)等，最早也是在模仿學(xué)習(xí)理論和方法上發(fā)展起來的。
中國石油的開采行業(yè)以中石油、中石化和中海油三家企業(yè)為主，因此在技術(shù)創(chuàng)新方面，投資的主體也主要集中在這三家國有企業(yè)。各石油公司都建立了總公司級(jí)和油田分公司級(jí)的研究和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，擁有一支約4萬人的專業(yè)研究隊(duì)伍。人數(shù)不少，但研究能力還有待于大幅度提高。
制約中國石油開采技術(shù)研發(fā)的因素很多。首先是科研資金投入相對(duì)不足。按照一般標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)經(jīng)費(fèi)占產(chǎn)品銷售額5%的企業(yè)才具有一定競(jìng)爭(zhēng)力，而這項(xiàng)投入占銷售額2%的企業(yè)僅能維持生存。中國石油工業(yè)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)的資金投入不到銷售收入的1%，而大型石油公司的科研投入近10年來穩(wěn)定在5億-8億美元，科研投入占銷售收入的比例一般是2%至3%。石油技術(shù)服務(wù)公司的科技投入在收入中的比例更高。20年來，斯倫貝謝每年的科研投入占當(dāng)年?duì)I業(yè)總收入的5.5%至7%，因此，該公司一直保持著石油勘探與開采技術(shù)。
近幾年，中國石油開采技術(shù)資金投入的總量雖然呈上升趨勢(shì)，但是科技投入在整個(gè)銷售收入中的比重卻不斷下降，因此，整體的科研投入強(qiáng)度是逐年下降的。若按人均計(jì)算的科研經(jīng)費(fèi)，與大型石油公司的差距就更大，中國石油工業(yè)多年來的科研經(jīng)費(fèi)人均不足5000元，直接影響到中國石油開采技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。
其次是技術(shù)創(chuàng)新的投資主體單一。中國石油、石化工業(yè)在管理經(jīng)營體制上存在行政分割，使得在科技研發(fā)上形成了各自為政的局面，從而分散了科研力量，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目的攻關(guān)造成一定阻礙。油氣開采行業(yè)內(nèi)的許多技術(shù)難題不僅涉及到本行業(yè)，而且需要聯(lián)合如信息、生物等多個(gè)行業(yè)的科研力量才能解決。
中國石油技術(shù)創(chuàng)新的主體也比較單一。石油生產(chǎn)企業(yè)自身又同時(shí)是技術(shù)創(chuàng)新的主體，科研機(jī)構(gòu)無法自負(fù)盈虧，在研發(fā)的動(dòng)力上有所欠缺。相比之下，石油公司十分重視外部技術(shù)資源，對(duì)專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司的聯(lián)系越來越強(qiáng)。作為石油技術(shù)服務(wù)公司的代表，斯倫貝謝公司主動(dòng)與一些石油公司建立油藏管理聯(lián)盟，哈里伯頓公司曾積較參加老油田開發(fā)，美國謝夫隆生產(chǎn)公司和鮑威爾公司建立聯(lián)盟，這種聯(lián)盟或伙伴式的關(guān)系不僅為石油公司帶來了更多的利潤(rùn)，而且也實(shí)現(xiàn)了服務(wù)公司的價(jià)值。技術(shù)創(chuàng)新投資主體的多元化，促進(jìn)了整個(gè)石油產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展。
石油開采技術(shù)的創(chuàng)新主體包括石油企業(yè)與專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司，企業(yè)內(nèi)部不同部門，石油企業(yè)與服務(wù)公司以及各個(gè)石油企業(yè)之間采用了合作開發(fā)、聯(lián)合研究等組織方式，使相互之間合作變得十分緊密，從而很好地推動(dòng)了石油開采技術(shù)的創(chuàng)新。而這些都恰是中國石油行業(yè)目前所不具備的。
再次是引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化水平低。從石油開采工程技術(shù)狀況上看，中國工程技術(shù)服務(wù)的技術(shù)和裝備開發(fā)能力很薄弱。目前技術(shù)含量比較高的主要技術(shù)裝備以及資料處理應(yīng)用的軟件大都需要依靠從發(fā)達(dá)國家進(jìn)口。這些技術(shù)輔助性硬件與軟件無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，在一定程度上阻礙了中國石油開采技術(shù)的創(chuàng)新。而且中國吸收轉(zhuǎn)化技術(shù)設(shè)備的能力低，科技成果轉(zhuǎn)化率也不高。勝利油田的科技成果轉(zhuǎn)化率為45%左右，而大石油公司的科技成果轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到60%-80%。這主要是由于目前石油企業(yè)的下屬科研部門的機(jī)制還是保持著原研究所的模式，除了研究能力較低外，還是重理論研究、論文成果，不善應(yīng)用開發(fā)與市場(chǎng)推廣。同時(shí)，這種模式還造成科研周期長(zhǎng)，科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的周期也長(zhǎng)的情況，不利于石油工業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新。
最后是有限的資金未能得到合理配置。中國在石油開采技術(shù)科研經(jīng)費(fèi)投入上不僅數(shù)量少，而且資金的使用效率也不高。首先是因?yàn)榭蒲薪?jīng)費(fèi)使用比較分散；其次，由于多數(shù)的科技經(jīng)費(fèi)采用的是補(bǔ)貼費(fèi)、啟動(dòng)費(fèi)的劃撥模式，無法不會(huì)激發(fā)科研主體的積較性；再次，資金比例使用失調(diào)。
中國石油開采技術(shù)待創(chuàng)新
面對(duì)中國石油開采技術(shù)創(chuàng)新存在的實(shí)際問題，以目前中國油企的實(shí)力，中國石油開采技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)該可以有比較大的發(fā)展。
中國油企應(yīng)當(dāng)加大科研投入。比如可以發(fā)揮金融市場(chǎng)作用、利用政府有關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的貸款政策，拓寬研發(fā)資金的融資渠道。使中國石油開采企業(yè)的研究與開發(fā)經(jīng)費(fèi)接近產(chǎn)品銷售額的3%的一般標(biāo)準(zhǔn)，為企業(yè)科技創(chuàng)新提供必要的資金支持。
逐步改變石油行業(yè)三大國有油企原有的科研機(jī)構(gòu)運(yùn)行模式，合理配置科研資金，有效地保證研發(fā)過程中各種資源的可獲得性。加強(qiáng)部門間、企業(yè)間的橫向科技協(xié)作，特別是提高采取率的技術(shù)創(chuàng)新可能會(huì)涵蓋多個(gè)學(xué)科，需要進(jìn)行必要的合作，促進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)特別是共用技術(shù)的創(chuàng)新活動(dòng)，形成石油開采技術(shù)研發(fā)的綜合體系。
建立石油公司與技術(shù)服務(wù)公司的戰(zhàn)略合作。石油企業(yè)與專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司經(jīng)歷了“一體化”、“獨(dú)立經(jīng)營”再到“戰(zhàn)略合作”的演變過程。從項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)開始，雙方就組成一種綜合各學(xué)科的聯(lián)合體，共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)、分享利益。
可以在國家的總體設(shè)計(jì)和指領(lǐng)下，由國有三大公司聯(lián)合出資組建一個(gè)自負(fù)盈虧面向全球的石油產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，承擔(dān)重要科技創(chuàng)新的重任。既可以避免科研力量的分散和創(chuàng)新動(dòng)力的不足，又可以在國家的全局性指導(dǎo)下結(jié)合實(shí)際國情。上也有這樣成功的例子，如加拿大政府積較參與下，由10家石油公司合資組建了Syncrude有限公司，并因此成功突破了油砂利用的技術(shù)難題。