史 政，陶 成，趙國偉

（1. 中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無錫214126；2. 中國石化油氣成藏重點實驗室，江蘇無錫214126）

0 引言

頁巖油氣作為油氣接替和可持續(xù)發(fā)展的重要領域，對于保障戰(zhàn)略性能源的安全具有重要意義?？v觀世界石油工業(yè)發(fā)展史，結合我國近20 年的非常規(guī)勘探開發(fā)實踐可以看出，科技進步和創(chuàng)新對石油工業(yè)的影響和作用巨大。通過對行業(yè)重要技術專利進行深入研究，可促進企業(yè)有效開展技術創(chuàng)新工作，縮短研發(fā)時間，降低研發(fā)成本，同時加強對該技術的知識產(chǎn)權保護，研究制定出突破已有專利制約的對策［1-2］。

作為非常規(guī)油氣的一種，頁巖油氣在儲層中的賦存狀態(tài)復雜［3-4］，對其儲層的勘探識別通常是在整個盆地中進行。非常規(guī)油氣的勘探不同于常規(guī)油氣勘探通過地震進行識別，而是通過對重點井及巖心巖石物理特征的詳細分析來進行，一旦這些特征顯示儲層具有商業(yè)開采潛力，在已確定盆地形態(tài)的基礎上，可利用地震幫助識別儲層與儲層邊界。非常規(guī)油氣勘探過程注重“甜點”區(qū)識別［5］。對非常規(guī)油氣的勘探和評價主要有兩個方面內(nèi)容：一是井位確定和勘探目標要立足“甜點”區(qū)；二是對巖心的詳細分析和測井資料的準確獲取，對油氣分布進行有效預測。

1 重點技術分解與檢索結果

對頁巖油氣“甜點”通常從烴源特征、儲集特征、工程參數(shù)及經(jīng)濟條件等方面來判別，因此按照這4項技術領域，將頁巖油氣勘探重點技術分為4 個技術分支：（1）地球化學評價技術；（2）儲層分析測試技術；（3）井筒及現(xiàn)場分析評價技術；（4）資源評價與預測技術。

地球化學評價技術主要包括：（1）水分析技術，涵蓋了礦化度分析、氣分析和同位素分析等技術。（2）氣分析技術，涵蓋了同位素分析和氣體組分分析等技術。（3）油分析技術，涵蓋了可動性分析、運移、含油氣性、分子力學、滲流量分析、擴散量分析、芳烴分析等技術。（4）巖石分析技術，涵蓋了吸附量、游離量、含氣量、有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)成熟度、孔喉分布、孔徑大小、含油非均質(zhì)性、含油飽和度、賦存狀態(tài)等技術。

儲層分析測試技術包括：（1）定性分析及觀測技術，涵蓋了聚焦離子束拋光-電鏡掃描技術分析、場發(fā)射掃描結合能譜分析、二次電子/背散射電子分析、微米CT 成像技術、納米CT 成像技術等技術。（2）物性、孔隙結構、可壓性分析測試技術，涵蓋了高壓壓汞法、N2和CO2低壓吸附法、小角X射線散射法、小角中子散射、超小角中子散射、核磁共振、數(shù)字巖心/3D 巖心、儲層評價、儲集物性下限、可壓性、脆性指數(shù)、破裂壓力、脆延轉化、可壓性評價、泊松比、楊氏模量、脆性礦物、黏土礦物、頁巖厚度、壓裂技術（室內(nèi)模擬）。（3）巖性識別評價，涵蓋了礦物骨架、非均質(zhì)性、儲層預測、巖性巖相預測/分類、礦物組成、黏土、碎屑巖、碳酸巖、鹽巖、脆性礦物、黏土礦物等技術。（4）吸附能力評價，涵蓋了吸附能力測試技術和等溫吸附模型等技術。

井筒及現(xiàn)場分析評價技術包括：（1）測井識別與評價，涵蓋了巖性識別、孔隙度計算、含油氣飽和度計算方法等技術。（2）錄井識別與評價，涵蓋了錄井識別與評價技術、氣測全烴、組分分析、氣測異常分析技術。（3）含氣量測試，涵蓋了含氣量測試技術，解吸氣分析技術和損失氣計算方法等技術。（4）鉆井及壓裂改造，涵蓋了壓裂改造、可壓性、體積壓裂、破裂壓力、鉆井技術、鉆井液、鉆井液黏度和鉆井液密度等技術。

資源評價與預測技術包括：（1）“甜點”預測技術，涵蓋“甜點”預測技術、資源評價技術、評價參數(shù)選區(qū)和指標體系建立等技術。（2）資源量及產(chǎn)能預測技術，涵蓋了資源量預測技術、產(chǎn)能預測等技術。

對全球?qū)＠麛?shù)據(jù)進行檢索與清洗，研究共獲得頁巖油氣勘探技術相關專利1 417 件，含申請公開850件，授權公開567 件。從法律狀態(tài)的角度來看，有效專利數(shù)量為1 173件，失效專利數(shù)量244件，有效專利包含484件有效授權專利和689件審查中的專利。從專利法律角度來看，頁巖油氣勘探技術有效專利比例遠超失效專利比例，其中有效授權達到41.2%，表明該技術領域處于高速發(fā)展階段。

從專利數(shù)量角度來看：儲層分析測試技術和井筒及現(xiàn)場分析技術件數(shù)較多，分別為511 和381 件，占35.9%和26.8%；地球化學評價技術298件，占20.9%；資源評價與預測技術233 件，占16.4%。中國專利與全球?qū)＠臄?shù)量排序相同：儲層分析測試技術369件，占37.2%；井筒及現(xiàn)場分析評價技術315 件，占31.7%；地球化學評價技術167件，占16.8%；資源評價與預測技術142件，占14.3%。美國專利與全球?qū)＠?、中國專利的?shù)量排序略有不同：儲層分析測試技術24 件，占40.0%；地球化學評價技術17 件，占28.3%；資源評價與預測技術14 件，占23.3%；井筒及現(xiàn)場分析評價技術5件，占8.3%。從簡單同族數(shù)量來看依次是：儲層分析測試技術411 個，占36.4%；井筒及現(xiàn)場分析評價技術336 個，占29.8%；地球化學評價技術207 個，占18.4%；資源評價與預測技術174 個，占15.4%（見表1）。

2 主要申請人分析

頁巖油氣勘探技術研究的主要參與者包括各大石油公司、研究院所以及大學的油氣地質(zhì)實驗室。

國內(nèi)頁巖油氣勘探技術主要參與者之中，中國石化、中國石油、高等院校、中國科學院系統(tǒng)一直是國內(nèi)石油企業(yè)中頁巖油氣勘探領域?qū)＠暾埓髴?。由于各主要研究機構研究的側重點不同，導致不同機構在專利技術布局方面各具特點。比如在地球化學方面，中科院系統(tǒng)以生烴模擬方向為主，中國石油與中國石化既有生烴模擬方面的布局，又有在頁巖油氣烴源巖評價方法等直接應用于勘探方面的專利布局。一些石油石化私人企業(yè)也有少量專利，但這些企業(yè)更多地注重與產(chǎn)品銷售相關聯(lián)的專利布局。一些高等院校也是頁巖油氣勘探技術研究的主要參與者，主要包括中國石油大學、中國地質(zhì)大學、西南石油大學、成都理工大學等。

國外頁巖油氣勘探技術參與者主要有?？松梨?、哈里伯頓、斯倫貝謝等公司和相應的研究機構。不同公司研究的側重點有所不同，形成了各自的技術布局特點。如?？松梨诠局饕杏谟晚搸r層加熱生烴過程，通過研究地層加熱后油氣生成的過程及其運移行為、生烴作用對原始地層孔滲條件的影響以及加熱方式與裝置等，在地層原位加熱生烴方面取得了大量具有獨立知識產(chǎn)權的成果。哈里伯頓公司主要集中于地層測試、核磁測井、地層三相流體評價，以及巖石孔隙度、滲透率、流體測試等方面；斯倫貝謝公司側重于非常規(guī)樣品吸附特性、孔隙微觀結構，以及地層流體識別評價方向。

總結來看，國內(nèi)頁巖油氣勘探技術的參與者主要為石油公司、高校及研究機構，而國外則主要集中在各大石油公司，且國外主要競爭者更側重于油氣勘探開發(fā)密切相關的領域和方向，直接服務于生產(chǎn)的目的性非常明確。

3 重點技術專利布局分析

3.1 地球化學評價技術

地球化學評價技術相關專利申請趨勢，除有專利未到公開時間的2017 年和2018 年，總體保持上升的趨勢。其中2009—2012 年是快速增長階段，2013 年起增長開始放緩（見圖1）。

從主要申請人布局國家/地區(qū)情況可以看出，與國外申請人相比，中國申請人將大部分專利都布局在中國，而?？松梨诠尽⑺箓愗愔x公司、哈里伯頓公司等企業(yè)的布局策略相對更加傾向于在多個國家布局，包括北美、澳大利亞、歐洲等國家/地區(qū)（見表2）。

表1 4個分支技術的專利數(shù)量及占比

圖1 4個分支技術相關專利申請趨勢

關于水分析申請路線，除了2012 年一件俄羅斯的PCT 申請之外，其余都是中國申請，即只在中國國內(nèi)有專利申請，沒有國外申請。氣分析路線，除了2010 年和2014 年有外國專利布局之外，其余年度都是中國申請人在中國的專利布局，且不存在前后引用關系。油分析和巖石分析技術分支中，外國申請人和中國申請人都有專利布局?？傮w來說，外國申請人的策略是不追求簡單同族數(shù)量多，但一個簡單同族下在多個國家/地區(qū)進行保護，中國申請人全部是在中國的專利申請，沒有對外國進行專利布局。

3.2 儲層分析測試技術

儲層分析測試技術專利申請在2010年后開始快速增長，2015年出現(xiàn)了短暫的下降，2016年再次開始快速增長，并且大幅度超過了下降前2014 年的申請數(shù)量。2016 單個年度的申請數(shù)量已經(jīng)超過了100 件以上（見圖1）。

從儲層分析測試技術專利主要申請人布局國家/地區(qū)情況申請數(shù)量總量上來看，排名前4位的申請人均為中國申請人，包括中國石油、中國石油大學、中國石化和西南石油大學，絕大部分申請為中國專利，少量為國外專利（見表3）。前10位中有4家國外企業(yè)，包括哈里伯頓、沙特阿拉伯石油公司、斯倫貝謝公司和貝克休斯公司，與中國申請人明顯不同的是，這些公司都是多個國家/地區(qū)進行專利布局，從布局地域上來看，相對較為分散，而非集中在公司總部所在國集中申請。

表2 地球化學評價技術主要申請人布局國家/地區(qū)情況 （單位：件）

表3 儲層分析測試技術專利申請人布局國家/地區(qū)情況 （單位：件）

定性分析及觀測技術大部分的專利為中國申請人在中國的專利申請，并且這些專利沒有海外布局，均是僅在中國申請。國外申請人包括：貝克休斯、沙特阿拉伯石油公司、韓國地質(zhì)資源研究院，除沙特阿拉伯石油公司2015年的1件申請外，其余2家都是采用同一個簡單同族多個國家/地區(qū)布局的策略。物性、孔隙結構、可壓性分析測試技術，國外申請人的專利布局力度明顯加大，10 年間的專利存在著大量的引用關系，表明該技術分支下技術競爭相對更為激烈。巖性識別評價技術，大部分的專利為中國申請人在中國的專利申請，并且大部分專利沒有海外布局，僅在中國申請。國外申請人包括：斯倫貝謝、特拉工業(yè)濟州大學、韓國地質(zhì)資源研究院，國外申請人也基本不在多個國家進行專利布局。吸附能力評價技術，除最早的2011年斯倫貝謝布局了1個簡單同族，其余專利均為中國申請人在中國的專利申請，并且沒有海外布局，僅在中國申請。

3.3 井筒及現(xiàn)場分析評價技術

井筒及現(xiàn)場分析評價技術專利申請自2009 年起，除了2015年出現(xiàn)過單個年度下降之外，其余年度均保持上升態(tài)勢（見圖1）。主要申請人的布局國家/地區(qū)，中國石化在數(shù)量方面保持大幅度領先，同其他的中國企事業(yè)單位一樣，主要專利申請均為中國申請，而國外申請人的特點是擁有多個國家/地區(qū)布局。

測井識別預評價技術，早期在2011 年康菲和哈里伯頓布局了1 個簡單同族專利，中期在2013、2015和2016 年斯倫貝謝布各布局了1 至2 個簡單同族專利，其余專利均為中國申請人在中國的專利申請，并且沒有海外布局，僅在中國申請。錄井識別與評價技術，僅有3家中國企業(yè)有相關申請，分別是：天津陸海石油設備系統(tǒng)工程有限責任公司、中國石化和中國石油。含氣量測試技術分支下，專利數(shù)量較大，所有的申請人均為中國申請人，有極少量的海外布局，且存在前后引用關系的簡單同族（見表4）。鉆井及壓裂改造技術方面，2011 年斯倫貝謝布局了1 個簡單同族，2013 年韓國申請人申請了6 件專利，2016 年Gas Sensing Technology Corp.布局了1件PCT申請，其余專利均為中國申請人在中國的專利申請，并且沒有海外布局，僅在中國申請。

3.4 資源評價與預測技術

資源評價與預測技術專利申請呈現(xiàn)波浪式：第1個小高峰出現(xiàn)在2011 年，主要是由于國外申請人開始在多個國家/地區(qū)進行專利布局；第2 個小高峰是2014 年，主要是由于殼牌等國外申請人與中國的眾多申請人專利布局疊加；隨著國外申請人專利申請活躍度下降，由中國申請人支撐起在2015 年以后形成的申請上漲趨勢（見圖1）。排名前10 位的申請人中包括中國申請人和外國申請人各5位，外國申請人的專利分散在中國、北美、澳大利亞、歐洲等地，中國申請人的專利較為集中地布局在中國。

“甜點”預測技術專利申請在2009—2013 年間，國外申請較為活躍，簡單同族下對韓國、北美、澳大利亞、南美的阿根廷和巴西等國家/地區(qū)進行專利布局。中國籍申請人進入2013 年后逐漸開始活躍，但申請以中國專利為主，僅有少量專利有PCT專利和美國專利同族。中國專利間存在大量的引用關系。資源量及產(chǎn)能預測技術專利申請在2010—2015 年間，外國申請人較為活躍，包括康菲、雪弗龍、哈里伯頓、首爾國立大學、斯倫貝謝，均有一定數(shù)量的專利布局，其中雪弗龍、哈里伯頓采用了簡單同族下多個國家/地區(qū)布局的策略。中國申請人在2010年后活躍程度逐漸上升，但絕大部分專利都是中國專利申請，僅有少量同步布局的外國專利。從引用關系上來看，2016年以前的多件專利存在引用關系。

表4 井筒及現(xiàn)場分析評價技術申請人的布局國家/地區(qū)情況 （單位：件）

研究表明，2009 年以來，地球化學評價、儲層分析、井筒及現(xiàn)場分析評價技術的專利申請量總體上保持增長趨勢。2009—2014 年處于快速增長階段，2014—2015 年油價低迷導致專利申請量出現(xiàn)大幅下滑，2016 年油價的反彈又帶動了相關領域?qū)＠暾埩糠磸?，并出現(xiàn)反超。資源評價與預測技術在時間軸上則是呈現(xiàn)多個高峰并排出現(xiàn)。需要說明的是，2017和2019 年檢索到的專利數(shù)量減少，是由于這兩年的專利尚處于未完全公開狀態(tài)。從空間布局來看，中國申請人的專利申請最多，且基本只在國內(nèi)進行布局，國外申請人比較分散，且與中國申請人不同的是，國外的專利申請在多個地區(qū)/國家進行了布局保護。

4 結論與建議

自2012 年起，中國頁巖油氣勘探技術專利開始成為全球?qū)＠季值闹饕α?，從專利法律狀態(tài)的角度來看，頁巖油氣勘探技術有效專利比例遠超失效專利的比例，這表明該技術領域處于高速發(fā)展階段。從技術分布來看，儲層分析測試和井筒及現(xiàn)場分析評價技術的專利數(shù)量最多，地球化學評價和資源評價與預測技術次之。

國內(nèi)的專利申請人主要是大石油公司以及高等院校、研究機構，而國外的技術競爭者主要是各大石油公司，且國外競爭者的技術主要側重于與油氣勘探開發(fā)密切相關的領域和方向，且直接服務于生產(chǎn)的目的非常明確。

2009年以來，地球化學評價、儲層分析測試和井筒及現(xiàn)場評價技術的專利申請量總體上保持增長趨勢，在2014—2015年出現(xiàn)下滑后，2016年出現(xiàn)反彈并反超，而資源評價與預測技術專利申請在時間上呈現(xiàn)多個小高峰。從空間布局來看，中國申請人的專利申請最多，且基本只在國內(nèi)進行布局，國外申請人比較分散，且與中國申請人不同的是，國外的專利申請在多個地區(qū)/國家進行了布局保護。

目前，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)和研究機構只有知識保護的概念，尚未形成知識產(chǎn)權轉化和運營的理念［6］。我國企業(yè)要想實現(xiàn)走出國門，開拓海外市場，必須要前瞻性地評估國外市場和競爭對手，落實戰(zhàn)略布局，對接國際標準的制定，提高話語權，搶占國際競爭的制高點。