世界石油工業經歷了150多年的發展，科技進步提高了人類勘探開采油氣的能力。從上世紀90年代以來，石油勘探與開采進入了第三次技術革命。定向鉆井與四維地震等技術的應用，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成本下降到120萬美元以下。
技術進步是提高石油開采產量與采收率的主要途徑。隨著信息技術、生物技術等不斷向石油開采領域滲透，石油開采技術創新體現出智能化、集成化、信息化的特點。從資源角度上看，按世界能源組織的統計，目前30年以上的老油田的年產量約占全球年產量的70%，而且石油新增儲量中有75%也來自于老油田區域。同時，低滲透油氣藏、稠油及油砂油藏和深水油氣藏在已探明儲量中所占比例相當高。法國石油研究院估計，全球海洋石油儲量可占全球石油儲量的45%。所以，油氣開采技術創新的方向將主要集中在對老油田、低滲透油藏、稠油及油砂油藏、深水油藏等進行有效開采的重點領域。因此，上針對油藏表征技術、采收率技術以及低滲透油氣、稠油及油砂、海上油氣的開發技術不斷發展與創新。
油藏表征技術的創新體現出精細化的特點。在對生產進入中后期的老油田，為確定剩余油的分布，必須通過集成化的精細表征。目前已經被大多數油田工業化應用的技術有四維地震油藏動態監測技術、實時地震監測技術、油層水淹情況動態監測技術等。同時在地質建模與數值模擬方面得到較好應用的技術有確定性建模技術、神經網絡模擬識別技術等。
采收率技術的創新體現出綜合化與數字化的特點。微生物提高采收率技術在世界許多國家都有成功的項目實施，但總體規模還不大。2004年美國能源部啟動了CO2聯產驅油示范項目，前景良好。中國也開展了納米膜驅油技術的礦場實驗。而數字油田的自動化經營，也是提高采收率的有效途徑。
目前，上針對低滲透油氣的開發技術還不是非常成熟，主要問題是油藏表征準確度不高，單井產量低，企業經濟利益不大。因此這類技術創新主要是從國家能源安全角度出發，由政府主導。如美國能源部從上世紀70年代開始進行相關技術實驗，目前開展的微井眼鉆井項目等也均出于推廣共性技術與能源戰略的目的。
稠油及油砂的關鍵技術主要分為熱采技術與冷采技術兩類，在熱采技術上，蒸汽驅技術目前可以達到30%左右的采收率。蒸汽輔助重力驅技術結合了水平井與熱采技術的特點，在加拿大等國成功的應用，可將采收率提高到60%。在冷采技術的創新上有電泵、螺桿泵在水平井、分支井上的利用技術，將稠油開采的成本降低了40%，這種技術在委內瑞拉等國得到成功的應用。另外還有如微波采油技術、微生物采油技術、離子電弧技術等前沿技術正在研發階段。稠油及油砂將成為未來重要的石油資源。
海上油氣開采對海上鉆井生產裝備的技術有很高的要求。目前優質的半潛式鉆井平臺工作水深可以超過3000米，鉆井浮船的主尺度可以達到300米乘60米。2003年BP與殼牌公司合作開發的無限制工作水深的采油平臺，實現了無須將所有設備置于海底的目的，可節約20%-40%的鉆井時間與費用。另外海上油氣開采的新工藝也在不斷創新。
中國石油開采技術仍落后西方
中國油氣田的種類比較復雜，主要有中高滲透多層砂巖油氣田、復雜斷塊油氣田、低滲透砂巖油氣田以及稠油油田。根據不同的地質條件和油田類型，中國形成了具有特色的油氣開采技術。目前，中國三次采油技術中化學驅提高原油采收率技術已經處于世界地位，但中國的石油開采普遍采用注水技術，平均原油采收率只有約32%，在已開發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，三元化學復合驅對提高中國可采儲量具有明顯的效益，約可以提高5億噸左右石油開采量。在大慶、勝利等油田進行的先導性試驗和礦場實驗，都取得了良好的效果，原油采收率平均可以提高15%-20%。此外，中國對其他提高原油采收率的新技術，如微生物采油、納米膜驅油等也進行了研究與試驗。
盡管中國石油開采技術經過50多年發展已經取得很大發展，但是同西方優質國家相比，總體上應該還有5至10年的差距。而且從具體的技術上看，不會屬于中國原始創新的技術比較少，一部分具有中國知識產權的優質技術，如聚合物驅、化學復合驅技術等，最早也是在模仿學習理論和方法上發展起來的。
中國石油的開采行業以中石油、中石化和中海油三家企業為主，因此在技術創新方面，投資的主體也主要集中在這三家國有企業。各石油公司都建立了總公司級和油田分公司級的研究和設計機構，擁有一支約4萬人的專業研究隊伍。人數不少，但研究能力還有待于大幅度提高。
制約中國石油開采技術研發的因素很多。首先是科研資金投入相對不足。按照一般標準，研發經費占產品銷售額5%的企業才具有一定競爭力，而這項投入占銷售額2%的企業僅能維持生存。中國石油工業企業在技術研發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%。石油技術服務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年營業總收入的5.5%至7%，因此，該公司一直保持著石油勘探與開采技術。
近幾年，中國石油開采技術資金投入的總量雖然呈上升趨勢，但是科技投入在整個銷售收入中的比重卻不斷下降，因此，整體的科研投入強度是逐年下降的。若按人均計算的科研經費，與大型石油公司的差距就更大，中國石油工業多年來的科研經費人均不足5000元，直接影響到中國石油開采技術的創新與發展。
其次是技術創新的投資主體單一。中國石油、石化工業在管理經營體制上存在行政分割，使得在科技研發上形成了各自為政的局面，從而分散了科研力量，對關鍵技術創新項目的攻關造成一定阻礙。油氣開采行業內的許多技術難題不僅涉及到本行業，而且需要聯合如信息、生物等多個行業的科研力量才能解決。
中國石油技術創新的主體也比較單一。石油生產企業自身又同時是技術創新的主體，科研機構無法自負盈虧，在研發的動力上有所欠缺。相比之下，石油公司十分重視外部技術資源，對專業技術服務公司的聯系越來越強。作為石油技術服務公司的代表，斯倫貝謝公司主動與一些石油公司建立油藏管理聯盟，哈里伯頓公司曾積較參加老油田開發，美國謝夫隆生產公司和鮑威爾公司建立聯盟，這種聯盟或伙伴式的關系不僅為石油公司帶來了更多的利潤，而且也實現了服務公司的價值。技術創新投資主體的多元化，促進了整個石油產業的技術發展。
石油開采技術的創新主體包括石油企業與專業技術服務公司，企業內部不同部門，石油企業與服務公司以及各個石油企業之間采用了合作開發、聯合研究等組織方式，使相互之間合作變得十分緊密，從而很好地推動了石油開采技術的創新。而這些都恰是中國石油行業目前所不具備的。
再次是引進關鍵設備國產化水平低。從石油開采工程技術狀況上看，中國工程技術服務的技術和裝備開發能力很薄弱。目前技術含量比較高的主要技術裝備以及資料處理應用的軟件大都需要依靠從發達國家進口。這些技術輔助性硬件與軟件無法實現國產化，在一定程度上阻礙了中國石油開采技術的創新。而且中國吸收轉化技術設備的能力低，科技成果轉化率也不高。勝利油田的科技成果轉化率為45%左右，而大石油公司的科技成果轉化率可以達到60%-80%。這主要是由于目前石油企業的下屬科研部門的機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，不善應用開發與市場推廣。同時，這種模式還造成科研周期長，科技成果轉化為生產力的周期也長的情況，不利于石油工業技術的創新。
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科研經費投入上不僅數量少，而且資金的使用效率也不高。首先是因為科研經費使用比較分散；其次，由于多數的科技經費采用的是補貼費、啟動費的劃撥模式，無法不會激發科研主體的積較性；再次，資金比例使用失調。
中國石油開采技術待創新
面對中國石油開采技術創新存在的實際問題，以目前中國油企的實力，中國石油開采技術創新應該可以有比較大的發展。
中國油企應當加大科研投入。比如可以發揮金融市場作用、利用政府有關技術創新的貸款政策，拓寬研發資金的融資渠道。使中國石油開采企業的研究與開發經費接近產品銷售額的3%的一般標準，為企業科技創新提供必要的資金支持。
逐步改變石油行業三大國有油企原有的科研機構運行模式，合理配置科研資金，有效地保證研發過程中各種資源的可獲得性。加強部門間、企業間的橫向科技協作，特別是提高采取率的技術創新可能會涵蓋多個學科，需要進行必要的合作，促進關鍵技術特別是共用技術的創新活動，形成石油開采技術研發的綜合體系。
建立石油公司與技術服務公司的戰略合作。石油企業與專業技術服務公司經歷了“一體化”、“獨立經營”再到“戰略合作”的演變過程。從項目的規劃、設計開始，雙方就組成一種綜合各學科的聯合體，共擔風險、分享利益。
可以在國家的總體設計和指領下，由國有三大公司聯合出資組建一個自負盈虧面向全球的石油產業科技創新機構，承擔重要科技創新的重任。既可以避免科研力量的分散和創新動力的不足，又可以在國家的全局性指導下結合實際國情。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難題。