尽管世界对新能源的呼声越来越高，对环保的要求越来越苛刻，但世界对油气资源的强大需求仍然势不可遏，这就要求石油上游技术在以下方面进行创新：

　　地质勘探

　　物探采集新系统

　　法国地球物理赛赛尔公司４２８ＸＬ采集系统可应对更多地震道数、更高精度数字检波器以及观测系统更大灵活性的需求。系统数字检波器芯片采用微机电传感器系统，倾斜角度可达±１８０度；电源功耗降低３０％；３个水平分量可置入地下与大地更好地耦合；实时带道能力达１０万道；以太网无线传输速度达１００兆字节／秒。

　　菲尔佛尔德公司深水独立节点地震数据采集系统Ｚ－３０００系统只需常规拖缆方法１／３的时间就能完成测量任务，以同样的成本可同时满足长偏移距和宽方位角采集，在各个方向能解决倾斜一致性问题，是解决复杂构造成像的理想工具。数据记录的环境噪声极低，可以实现多分量采集。

　　输入／输出公司无缆陆上地震采集系统ＦｉｒｅＦｌｙ系统采用微型采集站方式、无缆连接、单站单道、三分量（全波）数字检波器采集；内置ＧＰＳ可自由摆放以避免复杂地表的影响；重量轻、易搬运；可以相对自由地开展野外采集，大幅度提高采集道数。

　　岩石物理与油藏地质分析

　　美国TerraSciences公司开发的油藏地质与岩石物理分析系列软件TerraStation，在微机和Unix工作站上皆可运行，是一个岩石物理与油藏地质分析一体化软件，适用于油田勘探开发研究的整个过程。Ter鄄raStation可利用任意测井曲线进行交互对比，剖面对比既可单独处理直井、斜井，又可对两者同时进行处理；具有先进、完整的对单井和多井测井资料进行处理并进行岩石物理解释的功能，能对众多测井公司采集或处理的数据进行井眼校正，具有确定性和随机性解释模型；提供成像测井处理与解释两个功能模块；可提供快速合成地震记录；可根据标准测井系列计算一系列烃源岩地球化学参数；提供了确定断层是否具有封堵性的分析工具。

　　三维可视化

　　三维可视化技术对于提高地震勘探、钻探的精确度和成功率有重要意义。美国AVS公司的核心产品——AVS/EXPRESS开发版，包括图形显示、数据可视化、图象处理、数据库管理和用户接口等5个软件包，形成了一个具有交互式开发功能的先进的可视化软件系统。地震勘探三维可视化技术是对各种复杂的地质模型和三维地震数据进行描述，并在三维立体空间显示，可提高地震勘探和钻探的准确度和成功率，也是地震成像处理的重要技术基础。

　　远探测声波反射波测井仪

　　远探测声波反射波测井仪器可探测井眼周围１０米的地质结构，了解井外储层横向变化或裂缝向外延伸发育情况，以适应复杂非均质储层勘探要求。该仪器源距加长；发射探头工作频率低、功率大，并采用相控阵方式发射；接收探头采用宽频、高灵敏度接收探头，径向分辨率和纵向分辨率都大为提高。

　　海底测井

　　海底测井技术仍处在发展的初期阶段。英国电磁地质服务公司(EMGS)正在研究优化稀疏海底测井几何学，该方法的成功将使后续地震采集投资锁定于油气发现概率更高的地区。
　
　　根据已进行的三维数据测量结果可以更好地优选和确定井位，并可能在钻井之前提供储量估算值。对于更深的探测目标，已经开发了室内软件包，可以模拟任何水深的三维测量网格，以评价特定目标是否可以探测。对于浅水目标，目前已在60米浅水区进行了成功测试。

　　由于海底测井能直接测量流体饱和度值，随着分辨率的提高，海底测井数据在油藏监测中将发挥重大作用，该技术对气体监测尤其有用，因为海底测井数据对高气体饱和度敏感。将海底测井数据与其他地球物理数据进一步综合，可改善碳酸盐岩、火成岩和盐岩体周围复杂地质环境的解释。高分辨率三维测量需要使数据密度在现有水平上提高100～1000倍，利用测量船或自动水下船只拖拽的接收器拖船取代大量的海底接收器节点，是今后10年的努力方向。

　　钻井工程

　　水平井技术

水平井钻井技术发展的趋势是向自动化、智能化、轻便化和经济化方向发展。在多学科交叉的影响下，大位移钻井技术、侧钻水平井钻井技术、分支井技术、径向水平井技术、欠平衡钻井技术、连续油管技术应运而生。当前的导向钻具、测试工具和作业控制都日趋智能化，系统中单一工具的智能化正促进全系统的智能化，并向着微型化发展。钻井信息日益数字化，钻进过程逐步变成一个可用数字描述的确定性过程。

　　全旋转指向钻头的导向系统

　　全旋转指向钻头的导向系统能够更好地控制井斜和方位，寿命更长，与钻头选择无关，可降低卡钻和失效等风险。系统由导向部分、电子和传感器部分和动力模块组成。这是第一套利用井底钻具组合全部都可以旋转的指向钻头的旋转导向系统，具有防止岩屑在井底钻具组合周围积聚、减少压差卡钻和倒划眼等优点。

　　固井技术

　　壳牌公司新型“钻井”固井液技术提高了钻井液和固井液的相溶性，实现了第一、二界面的良好分隔和胶结强度。

　　新型泡沫固井技术美国哈里伯顿公司研制的泡沫水泥浆由净浆、氮气、稳泡剂及水泥浆处理剂组成，密度最低可达到0.72克/立方厘米，有利于提高泥浆顶替效率，在高温高压条件下具有更好的韧性，渗透率较低，作业成本低廉。

　　“短候凝”固井水泥浆体系是一种短候凝、短过渡、高早强、低失水、微膨胀的水泥浆体系。由BJ公司开发的“短候凝”固井水泥浆体系已成功运用于泰国湾油田。

　　防窜固井技术美国塔拉巴尼等人通过室内实验证明，通过磁铁矿可消除发生在套管和水泥之间的气窜；通过添加一种特殊的材料能在一定程度上消除井壁上滤饼对水泥胶结的不利影响，防止井眼与水泥之间的气窜；添加合适的弹性材料，可消除水泥凝固期间的压力变化。

　　高强度钻杆

　　复合材料钻杆通过在卷筒上缠绕碳纤维然后应用一种环氧基复合材料覆盖并密封而成，重量轻，具有高强度重量比、超高的抗腐蚀能力以及增强的抗疲劳能力。

　　铝合金钻杆铝合金钻杆与复合钻杆的优点基本相同，可以用于某些大位移井和水平井中，不足之处是屈服强度相对较低。

　　钛合金钻杆在大位移井和深水钻井应用中优势明显势，具有高度抗腐蚀、冲蚀和良好的耐疲劳特性，但对疲劳缺口相当敏感，成本高昂。

　　超高强度钢是较好的解决方案。165级钢使其产品的强度重量比相对S-135钻杆提高了22%，仅比钛钻杆低15%。但其应用障碍是钢的延展性和刚性之比降低。

　　陆上钻机技术

　　由Veristic技术公司设计的具有快速安装和拆卸特点的火箭钻机，井架部分可以压缩，无需拆卸即可运输；通过井架底座上面的专有起升装置，井架和整个钻台可以一次升到工作高度，在运输过程中保持不动；在钻机运输过程中，游动滑车和顶部驱动装置在井架上部不动。

　　Nabors公司的254型钻机是现代化的可控硅整流器电动钻机，拥有高容量的泥浆和气体处理能力，可选泥浆处理，具有在垫块钻井井位短距离滑动的能力，配备远程遥控井控和井下钻柱组合。

　　套管钻井和尾管钻井

　　套管钻井和尾管钻井可以应用于衰竭砂岩、孔隙压力变化快的问题区域的钻井中，已逐渐进入主流钻井市场。套管钻井技术是指用套管代替钻杆向钻头传递水力和机械能量，对钻头施加扭矩和钻压，在钻井同时下套管的钻井技术。尾管钻井是指用常规钻井工艺钻到一定井深后，用钻杆柱与尾管钻井系统连接，并通过该系统实施钻井，钻进和下尾管在同一个作业过程中完成的钻井技术。套管/尾管钻井的井底钻具组合(BHA)有多种选择，包括带有传统测量和测井仪器的可回收式BHA，和钻达设计深度后固入井中的不可回收式BHA。

　　油气开采

　　采油设备进展

　　有杆采油设备低矮型、前置式、紧凑型无游梁长冲程等抽油机能够适应各种自然地理条件的需要；液压缸式、增大冲程游梁式等抽油机能够适应高含水、含砂、含石膏、含石蜡等石油抽汲和稠油低渗透油层的开采；斜井抽油机、丛式井抽油机、双驴头抽油机、双井平衡抽油机、紧凑型抽油机等能够适应垂下井、斜井、定向井、丛式井、水平井抽汲的需要；适应深井抽汲的大型抽油机最大载荷达到2130千牛，最大下泵深度达到4420米；美国研制出冲程长度为30.48米的超长冲程抽油机以适应长冲程抽油的需要；为节约动力消耗，还研制出异相型、前置式、大圈式、轮式、玻璃钢杆、六连杆等新型节能抽油机。

　　电动潜油泵ESP公司研制的大排量高效电潜泵可提高机组在磨蚀条件下的工作特性和延长运行寿命；俄罗斯制造的隔膜泵克服了一般电动潜油离心泵在低排量时效率低的缺点；Unico公司的变频控制器功率达到22.4千瓦，可完全进行电机保护和诊断；Gentrilift公司研制的旋流分离器，通过使含气液流“旋流”转动进行气液分离。

　　螺杆泵采油美国泵系统服务有限公司设计出排量高达1272立方米／日的多叶片螺杆泵；BWM泵公司生产的液潜和电潜马达驱动螺杆泵，依靠动力液和井下电机以及齿轮减速装置在井下实现对螺杆泵的传动；高地公司生产的螺杆泵专用变频驱动装置易于调整泵速，无需水力驱动和变换传动带及滑轮槽轮就可使其与实际生产吻合；巴赫自动泵控制器能根据给定程序和油井状态使螺杆泵以最佳速度工作。

　　气举采油技术美国图尔萨大学研制的气举优化设计软件，综合应用多相流理论研究、井筒内温度分布研究、套管压力不稳定性研究等多项新成果，使得模型更精确、界面更友好。在气举方式上，国外出现了一种喷射气举，借助射流泵注入高压高速气体，实现对油管内液体的举升。

　　智能油田技术

　　壳牌公司开发的新一代无线远程终端设备，可以发射高强度输出信号，还可对井间信号智能处理和多次反射。安装在每口井上的这种设备都可作为一个自转发器，信号经几次跳转可最终到达主接收站。

　　新型微生物采油

美国泰坦采油公司利用油田现有的微生物，注入一种无葡萄糖的配方营养素，通过改变微生物的表皮特性，促使它们在油藏中变得活跃，主动寻找并包围砂岩和碳酸盐岩地层中的油滴，驱替并分裂油滴，显著增加原油采收率。该技术只使用当地原有的微生物，并可以使用喜氧和厌氧细菌。该技术培养微生物的频率为3～6个月，简单、高效、廉价、对环境完全无害。

　　碳捕集和封存技术

　　碳捕集和封存每年可减少1.91亿吨温室气体排放量。据此可以假设，到2030年碳捕集和封存能够将油气工业的排放量减少30%，2050年减少60%。

　　常规钻井只能采收大约40%的原油，通过将二氧化碳泵入地层，不仅可减少排放，而且可以提高采收率，同时大大节约用水。该技术对于开采煤层甲烷气、致密地层天然气和其他非常规资源也很重要。
　
　　重油开采

　　重油降黏比较突出的有两个新装置：精确燃烧公司（PCI）的催化燃烧蒸汽发生器和EDSG系统公司的电热井下蒸汽发生器，两种新装置都将有源元件放置在井底接近稠油油层的位置。PCI公司的催化燃烧蒸汽发生器系统需要的进料是空气、甲烷和水，蒸汽和燃烧产物在原油中溶解，降低原油黏度，同时加压的气流驱使降黏的重油进入生产井。EDSG公司的电热井下蒸汽发生器需要的进料只有水和电流，使用碳电极生产等离子控制电弧，使水蒸发成为蒸汽，水膨胀产生的压力迫使高温蒸汽进入地层，降黏增产。

　　水平井火烧油层英国巴斯大学研发的水平段注空气技术(THAI)系统使用一种将空气通过一口垂直深井喷射到油层的系统，然后再点燃。矿床内升高的热度能够减少重油黏性，使其排入一口水平井，然后再升到地面，采收率高达70%～80%。

　　重油稳定性快速分析仪由法国与英国合作研制，能在15分钟内完成重油中所含沥青质的稳定性测定，测量结果准确、重复性高。