李波

摘 要：文章從專利分析的角度對(duì)國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)對(duì)專利申請(qǐng)的技術(shù)領(lǐng)域、技術(shù)演進(jìn)以及重要申請(qǐng)人等信息的分析，歸納出國(guó)內(nèi)企業(yè)在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)地位以及研究發(fā)展方向等結(jié)論，對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行頁(yè)巖氣的專利技術(shù)開(kāi)發(fā)、布局的實(shí)踐起到重要引導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣；技術(shù)領(lǐng)域；技術(shù)演進(jìn)；重要申請(qǐng)人

中圖分類號(hào)：TE37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）03-0005-02

Abstract： From the point of view of patent analysis， this paper makes a statistical analysis of shale gas development patents both at home and abroad， and analyzes the technical fields， technological evolution and important applicants of patent applications. The technical status and research direction of domestic enterprises in the field of shale gas development are summarized， which plays an important guiding role in the practice of patent technology development and layout of shale gas in domestic enterprises.

Keywords： shale gas； technical field； technological evolution； important applicants

1 基本概念

頁(yè)巖氣是主體位于暗色泥頁(yè)巖或高碳泥頁(yè)巖中，表現(xiàn)為游離狀態(tài)或吸附狀態(tài)的天然氣聚集物，屬于天然氣生成之后在碳源巖層內(nèi)就近聚集的結(jié)果，化學(xué)成分以甲烷為主的干氣[1]。

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)主要包括地震勘探、鉆井、測(cè)井、頁(yè)巖氣含量錄井和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、固井技術(shù)、完井技術(shù)、儲(chǔ)層改造以及監(jiān)測(cè)監(jiān)控。頁(yè)巖氣的地震勘探包括三維地震技術(shù)和井中地震技術(shù)，而鉆井主要是垂直鉆井和水平鉆井，隨著2002年Devon能源公司7口Barnet頁(yè)巖氣實(shí)驗(yàn)水平井取得突破，水平井已經(jīng)成為頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的主要鉆井方式，鉆井技術(shù)包括旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)、隨鉆測(cè)井技術(shù)、控壓貨欠平衡鉆井技術(shù)、泡沫固井技術(shù)。固井技術(shù)主要是泡沫水泥、酸溶性水泥等技術(shù)。儲(chǔ)層改造技術(shù)主要包括多級(jí)壓裂、清水壓裂、同步壓裂、水力噴水和重復(fù)壓裂等技術(shù)，其中，水平井鉆井技術(shù)和水裂壓裂技術(shù)是頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵核心技術(shù)，同時(shí)也是美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)成功的重要促成因素[2]。

2 分析方法

檢索過(guò)程中，限定截止日期為公開(kāi)日或公告日在2015年12月31日之前的發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯＠?，檢索在CNABS數(shù)據(jù)庫(kù)、CNTXT數(shù)據(jù)庫(kù)以及DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行，檢索模式為分類號(hào)加關(guān)鍵詞。將檢索獲得的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行除重、數(shù)據(jù)加工、篩選整理后建立專利樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行分析研究，最后確定6442篇有效的相關(guān)專利文獻(xiàn)。

3 分析結(jié)果

3.1 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)重點(diǎn)專利技術(shù)領(lǐng)域

為了展現(xiàn)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域整體專利技術(shù)的分布情況，本文利用IPC分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該領(lǐng)域各個(gè)申請(qǐng)人技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)和熱點(diǎn)進(jìn)行分析。對(duì)于檢索到的文獻(xiàn)按照IPC大組出現(xiàn)的頻次提取前10個(gè)主要的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行分析，得到圖1的數(shù)據(jù)，從圖1中可以看出，本領(lǐng)域主要的專利都分布在E21B43、E21B47、E21B21，即頁(yè)巖氣的鉆井、壓裂技術(shù)方面。其次就是E21B49、E21B33，即頁(yè)巖氣的測(cè)井、井封隔。E21B44、E21B7分別對(duì)應(yīng)鉆井自動(dòng)控制、鉆井特殊設(shè)備。G01V3、G01V1、G06F19分別對(duì)應(yīng)頁(yè)巖氣的地震勘探、勘探數(shù)據(jù)處理。

從圖1中可以看到，前10個(gè)IPC大組涉及的技術(shù)內(nèi)容基本上涵蓋了頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)分支，可見(jiàn)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)是勘探、鉆井、壓裂以及壓裂監(jiān)測(cè)，說(shuō)明這些技術(shù)屬于應(yīng)用較為成熟的技術(shù)。而上述技術(shù)中，關(guān)于地震勘探以及勘探數(shù)據(jù)處理方面所涉及的分類號(hào)所占比重最低，僅為9%，這也說(shuō)明了在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，勘探技術(shù)方面技術(shù)發(fā)展緩慢，并未出現(xiàn)大量專利申請(qǐng)。

3.2 專利技術(shù)發(fā)展演進(jìn)

通過(guò)對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的各個(gè)時(shí)期的專利文獻(xiàn)進(jìn)行整理和分析，可以得到該領(lǐng)域的專利技術(shù)演進(jìn)路線，如圖2所示。

圖2顯示了，頁(yè)巖氣早期涉及的技術(shù)手段主要是地震勘探，地面監(jiān)測(cè)裂縫。對(duì)于地震勘探，具有代表性的是1995年由邁克爾·巴哈瑞奇等人申請(qǐng)的WO1996018915A1，內(nèi)容涉及一種碳?xì)浠衔锟碧降娜S地震方法，此后對(duì)于頁(yè)巖氣地層三維地震勘探的研究一直是這個(gè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，始終受到企業(yè)的關(guān)注。而對(duì)于地面監(jiān)測(cè)裂縫，典型申請(qǐng)是SEN-N科學(xué)公司于1971年申請(qǐng)的US3739871A，涉及水力壓裂地圖方法，具體技術(shù)手段為利用地面檢波器（裂縫產(chǎn)生的微震波）陣列對(duì)壓裂裂縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此后，在壓裂監(jiān)測(cè)方面，一直延續(xù)著通過(guò)監(jiān)測(cè)微震情況以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓裂施工中裂縫擴(kuò)展的監(jiān)測(cè)。

隨著水平井鉆井和壓裂增產(chǎn)技術(shù)取得突破，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)正式進(jìn)入商業(yè)開(kāi)采階段。其中典型的代表專利是哈里伯頓公司于1992年申請(qǐng)的US5249628A，該專利涉及一種水力噴射開(kāi)口的扇形壓裂方法；斯倫貝謝公司于1999年申請(qǐng)的EP1008717 A1，該專利涉及一種滑套旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。以這些專利技術(shù)為代表的水平井鉆井和壓裂技術(shù)的取得突破，使得哈利伯頓、斯倫貝謝這樣的大型綜合性油田服務(wù)公司之外在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)服務(wù)方面處于領(lǐng)頭羊位置。endprint

3.3 重要申請(qǐng)人統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)申請(qǐng)量分析，并結(jié)合前期的統(tǒng)計(jì)結(jié)果將頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域較為重要的申請(qǐng)人總結(jié)如圖3。

參見(jiàn)圖3，可見(jiàn)美國(guó)在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域的專利共有551件，專利技術(shù)主要分布在哈里伯頓（HALLI

BURTON）斯倫貝謝（SCHLUMBERG

ER）、貝克休斯（BAKER HUGHES）、BJ服務(wù)（BJ SERVICES）。由此可見(jiàn)，僅排名前三位的這三家美國(guó)大型綜合性油田服務(wù)公司的專利申請(qǐng)量就占前十位總和的60%以上，并一直保持較穩(wěn)定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這表明美國(guó)經(jīng)過(guò)近20年的研發(fā)和實(shí)踐，在頁(yè)巖氣開(kāi)采領(lǐng)域形成了相對(duì)完整的技術(shù)體系，無(wú)論從專利數(shù)量還是影響力上看，美國(guó)都在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)地位。

中國(guó)在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域的專利共有183件，以中國(guó)石油天然氣集團(tuán)為代表的國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)者自2005年才開(kāi)始關(guān)注頁(yè)巖氣資源，但在該領(lǐng)域表現(xiàn)較為活躍，多家國(guó)內(nèi)企業(yè)或機(jī)構(gòu)的專利數(shù)量已躋身前10位。其中，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)、中國(guó)石油大學(xué)、中國(guó)石油化工三家企業(yè)的專利申請(qǐng)量（165件）與排名第一的哈里伯頓（228件）差距較大，表明國(guó)內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的國(guó)際技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力較弱。此外，除了申請(qǐng)專利數(shù)量與國(guó)外企業(yè)差距較大外，國(guó)內(nèi)企業(yè)或機(jī)構(gòu)還存在專利申請(qǐng)多數(shù)屬于國(guó)內(nèi)申請(qǐng)，國(guó)際化程度不高、缺乏核心技術(shù)專利的特點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)重點(diǎn)分析本領(lǐng)域重要技術(shù)領(lǐng)域、技術(shù)演進(jìn)以及重要申請(qǐng)人，本文分析、整理了頁(yè)巖氣專利技術(shù)。中國(guó)從2005年開(kāi)始關(guān)注頁(yè)巖氣資源，國(guó)內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的國(guó)際技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力較弱。因此，在關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)集中研發(fā)力量進(jìn)行攻關(guān)，爭(zhēng)取掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并形成中國(guó)的特色的核心專利族群，依據(jù)現(xiàn)有的專利資源制定合理的專利戰(zhàn)略，著眼未來(lái)，布局專利申請(qǐng)，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力和資源開(kāi)發(fā)效率。

參考文獻(xiàn)：

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[2]曾凡輝，郭建春，等.北美頁(yè)巖氣高校壓裂經(jīng)驗(yàn)及對(duì)中國(guó)的啟示[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，3（20）.

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