漫长的石油工业史，总能看到不同国家的石油公司在同一个项目中广泛合作，分享油气资源带来的收益。20世纪以来，巴西深水领域不断取得发现，吸引了荷兰皇家壳牌、埃克森美孚等一众石油公司的广泛参与。2019年11月，在巴西能源局举行的布兹奥斯区块招标中，由中国石油、中国海油与巴西国家石油公司组成的联合体成功中标。为什么油气行业广泛存在国际合作？事实上，正是不同国家油气资源的禀赋差异，以及油气行业的高投资、高技术水准特征，驱使不同资源国开展大量的国际合作。
石油是影响一国经济命脉的重要资源，各国发展均需要足够多的油气资源支撑。然而，不同国家油气储量差异显著。在石油方面，2020年，全球约有1/5的原油探明储量分布在委内瑞拉，另有1/6的原油分布在沙特阿拉伯，全球超87％的原油分布在前十大储油国中；在天然气方面，俄罗斯天然气探明储量占比接近1/5，伊朗天然气占比略超17％，世界前十大储气国探明天然气储量占比约为81％。由此可见世界各国油气资源禀赋差异显著。资源禀赋的差异性使匮乏油气资源的国家需要积极参与国际油气合作，获得海外权益油气资源，用以保障能源安全。
油气勘探开发具有高投资、高技术水准、高风险、长回收周期等特征。从开始寻找油气田到生产油气产品需要经过地质勘查、物探、钻井、录井、测井、固井、完井、射孔、采油（气）、修井、增采、运输、加工等诸多环节，以上每一环节都需要巨大的人力、财力和物力的投入。打探井是油气田勘探过程中必备的环节，其费用巨大但是也仅占整个投资的一小部分，例如中原油田在东濮老区打一口探井需要1500万元，在普光探区打一口探井需要上亿元，而大中型的油气田勘探开发投资往往高达数十亿甚至上百亿美元。作为世界最大的深海整装油田，布兹奥斯项目最大水深接近2100米，总投资额超过400亿美元。
随着常规油气资源开发殆尽，油气藏越来越深，部分深度达到8000米；油气资源也由常规油气资源转变为非常规油气资源；开发环境也更加恶劣，大量油气藏位于戈壁滩、沙漠、超深水中，这使油气田开发所需的技术也越来越高，如中国专门研发了981深水半潜式钻井平台用于开发超深水油气资源。勘探开发还具有高风险特征，即使拥有先进的勘探设备和经验丰富的专家，也无法保障油气藏一定是商业发现。此外，油气勘探开发周期往往可达30年左右，长周期将增加投资，提高风险暴露程度。勘探开发的特征使石油参与方更倾向于借助合作来共享技术、共担投资和风险。
沙特阿拉伯石油资源丰富，常年出口原油使其积攒了丰厚的资金，但由于现有油田较易开发，致使其缺乏先进的开发技术，因而需要借助其他参与方技术开发新油田。土库曼斯坦拥有全球7．2％的探明天然气，但缺乏资金，也缺乏相应的开采技术，同样需要与其他国家合作。日本缺乏油气资源，但资金较为丰厚，且掌握了一定的先进技术，因而，日本积极参与国际油气开发，在不同产油国都积极参与油气田勘探开发项目。中国有一定的油气资源储量，也掌握一定的资金与技术，但一些资源开发难度高，为共担投资、降低风险，中国同样开放油气田，与其他参与方共同开发。例如，中国海油同外国公司一起成功建成了埕北油田、涠洲10—3油田、惠州油田群等一大批合作油气田，这些合作油田贡献了我国接近50％的海洋油气产量，有力支撑了中国海洋石油工业的高效、高速发展。
国际油气合作模式可划分为租让制、产品分成制和服务制三大类，不同合作模式是不同时代背景下的产物，资源国主要依据自身特征和偏好选择适合自身的合作模式。
1．租让制合作模式
租让制属于特许经营模式，在此模式下石油公司对矿区具有管辖权，石油公司通过生产油气资源获取利益，资源国则通过矿税和税收获得收益。租让制合同的起源可追溯至19世纪初美国的石油繁荣时期，随后因碧辟公司的发展而盛行于全世界。
丘吉尔成为英国海军大臣后，意识到油驱轮船比蒸汽轮船更先进。为保障英国海军的战备优势，丘吉尔认为必须获得充足的石油资源，因而他将目标瞄准到碧辟公司的前身英波石油公司，通过注资的方式获得了该公司51％的股份，并利用低价购置等方式获得大量原油。其他资本强国也纷纷效仿英国，与殖民地政府签署租让制合同，攫取石油资源。
租让制产生于帝国主义盛行的时代，处于劣势地位的资源国将油气田管理权完全转移给石油公司，仅能通过税收和矿税分得部分收益。后期随着资源国的独立，租让制有所改革，但石油公司拥有资源所有权这一核心理念并未发生变化。目前，产权明晰或资源不确定性高的资源国倾向于采用租让制合同。
2．产品分成制合作模式
产品分成制属于合同经营模式，在此模式下油气资源的所有权重新归资源国所有，项目产生收益后，石油公司可回收生产成本，剩余收益双方按照协议进行分配。
产品分成合同是由印度尼西亚国家石油公司在1966年提出的。印度尼西亚政府认为租让制合同是帝国主义和殖民时代的遗留问题，为完成资源国有化，印度尼西亚借鉴了本国农场主与佃农间针对农作物的分配模式，提出了油气行业中的产品分成的概念。1967年，为开发西爪哇近海区块，印度尼西亚与美国财团签订了产品分成合同，这一事件使更多产油国了解并开始学习产品分成合作模式。目前，资源风险适中且资源国有化程度高的产油国倾向于采用产品分成合作模式。
3．服务制合作模式
服务制同样属于合同经营模式，在此模式下油气资源的所有权归资源国所有，石油公司仅为服务商，在油气田产生收益后，可回收其勘探开发成本，获取约定的报酬费。20世纪80年代末、90年代初，部分拥有丰富油气资源的产油国一方面期望继续提高资源所有权，另一方面则期望借助国际石油公司资金及专业技能开发油气资源，因而提出了服务合同模式。目前，资源风险小的国家倾向于采用服务合同，如伊拉克、科威特等国。2009年伊拉克油气田重新对外开放，伊拉克地质风险和资源风险低，且招标的部分油气田是已开发油气田，因而，伊拉克在招标过程中根据油气区块的状态采取了不同形式的服务合同。