技術創新驅動油公司降本增效案例解析

安琪兒 張虎俊 曲德斌

（中國石油勘探開發研究院）

常言道，一切成本都關乎技術，一切技術都是為了成本。油氣行業更是如此。經歷了近幾年的油價重挫、低位運行、緩慢復蘇后，國際油公司采取了一系列降本增效措施，資產組合不斷優化，組織和運營水平進一步提升。其中，技術進步對成本控制的作用是持續的，而且最為顯著。

本文從重視科技投入、建立科技風險投資機制、聚焦特定區域獲取技術優勢、關注結構性成本、構建數字化技術戰略、建立體現綜合成本的優化模型6個方面，分析國際石油公司科技管理先進經驗和技術創新對公司降低上游成本的作用，為我國石油公司提供參考與借鑒。

1 重視科技投入，打造技術優勢

面對低油價和能源轉型的壓力，國際石油公司采取的戰略措施差異明顯，但對于技術研發的關注如出一轍。即使在油價最低的2016年，大石油公司的研發投入強度（即研發投入占收入的比重）依然保持在歷史高位，可見技術已經取代資源、運營等其他要素，成為油氣行業競爭獲取優勢的重點[1-2]。從近年各大石油公司技術研發情況來看，新技術對于降低成本、構建競爭優勢、最大化投資效益等方面的效果較為明顯。

埃克森美孚公司將“技術創新驅動成功”作為首要戰略，優先程度高于構建一流的投資組合、獲取一體化價值鏈、高效運營和強化財務。公司每年科研投入超過10億美元，自2008年以來僅在美國就獲得了3300項專利。埃克森美孚認為，每支付1美元的科研投入，將會獲得5美元以上的預期收益[3]。

2017年，埃克森美孚開發的cMIST（Compact Mass Transfer and Inline Separation Technology）管道吸收系統獲得專利并投入使用。該系統可用于陸上和海上天然氣脫水，與傳統脫水塔相比具有體積小、成本低的優勢。傳統脫水塔系統占地超3000ft3，質量達100t，主要通過乙二醇與天然氣充分接觸，從產出天然氣中吸收水分。cMIST系統簡化了天然氣脫水流程，提高了氣水分離效率，且占地面積和質量比常規脫水塔減少了70%左右。公司報告稱，cMIST技術可使埃克森美孚海上項目成本在短期內節省逾7.5億美元。

2 構建風投機制，吸納外部力量創新

創新管理學家克萊頓·克里斯坦森在其代表作《創新者的窘境》中指出，歷史上很多顛覆性技術來自小公司。因為，老牌企業有著更完善的管理體制和客戶基礎，習慣于優化成熟的技術，而新興企業則更善于發現新市場，具備更為靈活的創新機制來創造突破性的新技術[4]。大公司想要占領先機，必須保持敏銳的市場意識，拓寬信息渠道，采取靈活的技術管理體制和策略。在這方面，殼牌的風險投資機制是利用外部研發力量擴充內部智力的典型案例。

殼牌科技風險投資公司（Shell Technology Ventures，簡稱STV）創立于1996年，主要投資石油和天然氣技術、可再生能源、信息技術3個領域，尤其關注能顯著降低運營成本的新技術。2018年，STV投資一家美國公司Veros Systems，該公司的新技術能夠提前幾個月預測出發動機故障，可大量節省維修成本。例如，預測電動潛水泵在未來兩三個月內發生故障，從而及時更換、避免意外停機，降本幅度達100萬美元/d。在可再生技術方面，殼牌于2016年投資一家位于加利福尼亞的發展能源實驗室公司（Growing Energy Labs,Inc.，簡稱Geli）。該公司提供設計、連接和運營儲能和微電網項目的軟件，可以將屋頂太陽能電池板產生的電能與50km外的燃氣發電站的電能并網，并將其連接到地下室的電池系統。

STV每年大約收到500個提案，直接投資的有5個左右。除直接投資外，其他提案可與有可能采納的相關部門聯系。隨著市場環境變化和能源轉型深入，殼牌風險投資的領域也發生了調整。四五年前殼牌專注于硬件、設備、電力和控制系統，例如殼牌投資了制造鹽水電池的美國公司Aquion Energy、荷蘭風電公司Energy and Principle Power等。目前，隨著太陽能光伏等可再生能源技術的成熟，殼牌開始關注分布式能源和儲能技術發展，如智能電器控制系統和軟件等。

3 聚焦特定區域，強化關鍵能力

現階段，國際油氣上游業難動用儲量占比越來越大已成為基本常態。致密油、超深水、開發后期、EOR/IOR等項目在國際油氣組合中的地位越來越重要，不僅在產量構成中比重加大，而且成為影響油價的重要因素。

在油價下行、復蘇乏力和資源劣質化的雙重背景下，國外獨立石油公司普遍采用集中策略，即收縮業務范圍，深入特定區塊，通過熟悉當地政策、資源特征、規模化作業來降低生產成本，提高公司效益。當一個公司掌握了特定區域足夠大的面積，就擁有足夠的自由來進行勘探開發優化，還可以通過合作和外包方式，實現資產、技術和經驗的價值最大化[5-6]。

IHS Markit將在北美從事致密油、頁巖油開發的油公司的關鍵能力總結為三大類型：特定區域獨特能力、運營能力、公司整體競爭力（圖1）。其中，特定區域獨特能力包括資產收購和出售、土地和租約管理、致密油、頁巖氣供應鏈管理、油氣井交付（鉆、完井）、盆地、區塊技術和經驗、社會許可證和規章制度，以及運營、可靠性和HSE等[7]。

圖1 致密油、頁巖氣開發關鍵能力

從美國經驗來看，特定區域的相對規模對致密油和頁巖氣的經濟開發至關重要。達到一定規模可顯著減少勘探開發成本，主要因為相鄰協同效應。具體表現在：可以鉆水平距離更遠的井，擁有更多的當地經驗，充分利用租約，減少土地浪費，更多地利用多井平臺，選擇井位具有更大自由度，有助于優化鉆完井方案，服務合同議價能力強，租約管理更為高效等。

4 注重可持續、可推廣的結構性降本

油價下跌以來，油公司把控制成本當成首要任務，壓縮資本支出、運營支出，提高生產率。但一些控制成本的措施不可持續、難以推廣。例如，壓低服務價格使供應商的利潤率下降到2008年華爾街金融危機時的水平，這是短期行為，隨著需求回升、油價企穩，短期降本行為會迎來快速反彈。此外，短期收效往往與公司戰略和長期目標不一致，如增加產量、提高儲量替換率和資本回報率。例如，在油價持續走低的2015年和2016年，全球上游油氣投資每年下降26%，2016年上游投資已不足2014年峰值的一半[8]。上游節支很大一部分來源于鉆探活動減少，這屬于周期性成本，并不具備可持續性。

IHS Markit咨詢公司將油公司采取的各類降本增效措施按照可持續性、可推廣性分為4個象限（圖2）。其中，第一象限是能夠獲得長期收益、可大范圍推廣的降本措施，例如技術進步、效率提升、管理流程優化等；第二象限是可持續性很強、但可推廣性欠佳的行為，例如優化資產組合、項目再設計、提高資源品位、稅收優化等；第三象限指可大范圍推廣、但只能獲得短期收益的措施，例如壓縮成本、供應鏈管理等；第四象限是指不可推廣、且只能獲得短期收益的措施，例如縮減勘探活動、項目延遲和取消等。

圖2 降本增效措施分類

通常認為，降低成本的因素包括周期性因素和結構性因素兩大類，只有結構性降本因素才能獲得長期收益。根據斯倫貝謝公司成本統計，美國頁巖油成本從2014年的67.2美元/bbl降至2016年的36.8美元/bbl，降幅達45.2%[9-10]。其中，周期性降本包括選取甜點地區、壓低價格，累計降本約為16.8美元/bbl，占比為54%；結構性降本包括提高單井產量、提高鉆井效率，累計降本幅度約為14.5美元/bbl，占比為46%。結構性降本能夠長期維持（圖3）。

圖3 美國頁巖油成本變化因素

5 數字化、自動化、人工智能

數字化被稱為是繼蒸汽化、電氣化、自動化以后的第四次工業革命，將對各行各業產生根本影響。就能源行業而言，數字化將改變能源生產、能源需求、能量轉化、交通運輸等各個方面，重塑能源體系。

油氣行業數字化技術集中在12個領域：大數據、高性能計算、用戶交互、自動化、物聯網、虛擬現實、實時分析、模擬建模、智能設備、移動終端、機器人。例如，物聯網可以使用功能日益強大的智能化軟件進行監控和控制；傳感器可以傳輸數據并提供機械系統的數字顯示，監控石油鉆塔、煉油廠、車輛和電力系統；大數據軟件可快速處理和分析傳感器網絡生成的大量數據，使模擬能夠在運行前和運行中建模和優化結果。

BP公司按數字化技術在油氣行業的成熟度和利用程度分為4個層級（圖4）[11]。第一個層級已經在油氣領域得到廣泛應用，例如利用機器學習的算法建立預測系統和行為模型；第二個層級已經在一些油氣領域開始部署，有進一步擴大的潛力，例如高級成像技術、區塊鏈技術等；第三個層級是油氣行業正在進行創新突破的領域，例如機器自主智能、認知計算、全息影像、自主汽車等方面；第四層級的數字技術還處于早期階段，在未來具備很大潛力，包括量子計算，可見光無線通信（Light Fidelity，簡稱LiFi）等。

圖4 BP公司提出的油氣行業數字化路徑

數字化技術正深刻影響著油氣行業的運營管理、投資決策和業務組合。油價下跌使數字化成為降低成本的有效工具，油公司紛紛尋找合作伙伴建設數字產能。隨著數字化進程加快，海量數據使學習和進展速度更快、程度更深。各類油公司都在積極探索數字化和信息化以優化生產運營，但獨立石油公司和大型跨國石油公司關注的領域有所不同。獨立石油公司更關注能夠短期見效、直接降低成本的數字化方案，而跨國石油公司更偏好能夠給公司帶來整體效率提升的綜合平臺和一體化方案。近年來，油公司數字化投入力度持續加大，IHS Markit公司數據表明，數字化投資占科技投入比例升高，已成為油公司與服務商進行技術合作的首要領域。

6 優化成本，而非最小化成本

成本控制的目標是優化成本，而非最小化成本。如果成本控制僅以單井成本作為指標，會使行動與總目標偏離，從而只能達到次優效果。例如，致密油和頁巖油的產量遞減快，為了達到更高的產量和最終采收率，作業人員傾向于鉆探更長的水平井段、更多的壓裂階段、使用更多的支撐劑，這些做法都會提高單井成本，對提高峰值產量、降低桶油成本都有積極作用[7]。IHS Markit公司認為與井成本或單位進尺成本相比，單位峰值成本和桶油鉆井成本是更適合作為目標函數的指標。

致密油和頁巖油產量遞減較快，生產的經濟效益很大程度上取決于鉆井成本及其驅動因素。其中，鉆井成本包括鉆機租賃費、人員費、材料費、承包費等；鉆井成本驅動因素包括每年鉆井總數、鉆井總天數、每口井鉆井天數、總垂直深度（TVD）、水平段長度、總深度（TD）、單日鉆井總深度、單位深度成本、單位水平長度成本。

IHS Markit公司分析了加拿大Montney頁巖油田幾個主要運營商的鉆井參數、鉆井成本和高峰產量，發現成本最低并不意味著效果最好。采用更大的井深雖然增加了單井成本，但整體效益有顯著提升。

分析幾個主要運營商的單井成本（圖5），P25表示1/4位數的成本。綠色陰影表示P25—P75的成本范圍，紅色線條表示P50，即單井成本的中位數。黑色方形表示平均鉆井深度。5個運營商中，Progress公司成本較低，單井成本約為300～410萬美元，同時鉆井深度較小，不足4000m。而Encana公司的鉆井成本明顯高于Progress公司，單井成本為400～530萬美元，同時鉆井深度較大，約為4700m。

圖5 Montney油田運營商單井成本分布

各公司的桶油鉆井成本與單井鉆井成本存在很大差異（圖6）。Encana公司的桶油鉆井成本是所有作業商中最低的，約為3～4.5美元；而單井成本最低的Pogress公司，桶油鉆井成本則為6.5～9.5美元。換句話說，由于增加井深、增加水平段長度等措施，單井成本會相應提高，但這類井高峰產量較高，平均到每桶原油的鉆井成本就降下來了。因此，桶油鉆井成本、單位峰值產量鉆井成本是比單井鉆井成本更為重要的指標。

7 結束語

目前世界石油市場正處于變革期，對于油氣上游業務而言既是挑戰也是機遇。石油資源的劣質化、長期的中低油價、成本費用上漲等因素不斷擠壓上游業務的利潤空間，同時各領域技術不斷突破、勘探開發能力和生產效率不斷提高、市場競爭愈加激烈。因此，上游業務的技術創新對于油公司的經營績效和長期發展尤為重要。本文介紹了技術創新驅動石油公司降本增效的6個方面案例，目的是在復雜的行業轉型升級中找到一些具有可操作性的方法，為我國油公司制定科技戰略和降本增效措施，以及抓住變革機遇、走在轉型前沿提供參考。

圖6 Montney油田運營商桶油鉆井成本分布