1、发展方向预测
今后较长的一个时期内，油气开发将主要集中在老油田、低渗透油藏、重油及油砂油藏、深水油藏、天然气藏和非常规油气藏(煤层气、油页岩、天然气水合物等)六大领域。这对油气开发技术提出了挑战，21世纪初世界油气开发技术发展将主要集中在以下几方面:
(1)精细油藏表征技术;
(2)经济有效、环保友好的提高采收率新技术;
(3)建立更畅通有效的油气通道技术(水平井、分支井、智能井等);
(4)解决井眼堵塞、腐蚀和其他生产问题的新技术;
(5)更准确描述油藏与环境变化的数学建模技术;
(6)非常规资源的开发新技术;
(7)各种环保节能新技术等。
2、发展重点预测
美国石油工程师学会（SPE）2009年4月进行的一项调查结果显示，尽管全球金融危机下油气需求减缓、油价陡降，然而国外石油公司、技术服务公司和学术机构对上游技术的研发投入基本未受影响，但出现一些新的趋势：科研投入方向将发生较大转变，如放缓提高采收率技术研发，而加快经济性钻井、完井和增产技术研发；石油公司在研发决策上将更加审慎，服务公司则可能被迫削减研发经费；仍然重视深水和海底开采技术，以及重油、油页岩等非常规资源开发技术的研发。
（1）致力完善深水和海底开采技术
在易开采油气资源不断减少、深水开采成本日益增加的情况下，油气资源丰富而技术尚不成熟的深水领域技术研发，成为众多公司的关注热点。
目前深水或海底开采技术研发主要集中在以下几个方面：深水井高温高压作业技术（贝克休斯休斯顿技术中心），用于分析超深水开发难题的模拟工具和实验室建设（Nalco公司），深水或海上稠油开发新技术（挪威StatoilHydro公司），用于深水浮式生产系统的悬链立管连接与布管系统（SBM海洋公司），深水开采多相流测量工具以及小型海上油田采出气的就地转化技术（美国西南研究院），以及深水生产数据传输系统和深水电力分配网络（Aker公司）。
（2）研发更经济有效的钻井与完井技术
全球钻井行业的投资占勘探开发投资的50%以上，开发高效低成本的钻完井技术是实现油气田勘探开发经济目标的重要保证。
目前的研发内容主要集中在以下方面：开发降低当量循环密度的工具，以增强井眼稳定性、提高井眼完整性、减少套管层数，从而降低循环漏失和压差卡钻的风险（威德福公司）；研发可用于小井眼井、大位移井、水平井钻井的新一代核磁共振随钻测井工具（沙特阿美与贝克休斯公司）；研发提高普通水泥在极端环境下寿命的新方法（BJ技术服务公司）。
（3）持续研发非常规油气开采技术
据估算，全球约有8219亿吨重油资源，最终可采量为2740亿吨，重油等非常规石油资源将成为21世纪重要的能源资源之一。另据美国能源部能源信息中心发布的《2009能源展望》报告称，到2030年，以页岩气为代表的美国非常规气产量将超过3681亿立方米，占美国6881亿立方米天然气总产量的一半以上。
在这种情况下，石油界加快了非常规油气开采技术的研发步伐，侧重的研发领域包括：开发用于生产设计的多相流预测模型和用于重油开采的新一代电潜泵系统（美国塔尔萨大学）；研发重油开采新技术和运输新技术（挪威StatoilHydro公司）；开展多相流流态的研究，用于优化非常规气藏（如含气砂岩、页岩气、煤层气）的开采（美国宾夕法尼亚大学）；开发用于提高非常规气藏生产和最终采收率的压裂液体系（BJ技术服务公司）。
（4）需要投资及重视的相关技术
SPE调查结果显示，除上述领域外，还有6个热点研发领域需要引起重视及加强投资：
开发和测试二氧化碳捕集和储存技术，解决油气生产企业减排难题；提升水利用和转化技术研发水平，实现压裂用水和产出水的有效利用；开发一次下入完井系统，发挥其在井眼封隔和清洁等方面的优势，解决系统的性价比、可靠性和能量供给等问题；
海底生产和泵送系统的技术开发应用将在更深水域解决重量、复杂结构、能量供给、液压液、抗腐蚀、水化物生成等问题方面发展；
开发更精确的油田生产测量系统，在复杂环境、遥远井场、深水条件下进行精确测量，满足有效优化产量和油藏采收率的需求；
开发具有千兆网格的新一代油藏模拟软件、深部油气藏地震评估及成像技术、四维地震和多分量地震成像技术。
