国内外螺杆钻具专利申请状况浅析

隗敏，张海燕，张露

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215163）

国内外螺杆钻具专利申请状况浅析

隗敏，张海燕，张露

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215163）

以CNABS和德温特世界专利库（DWPI）中公开的螺杆钻具技术领域的专利文献为基础，从中选出最具代表性的螺杆钻具的中文专利和外文专利，对筛选出的专利进行汇总和分析，主要梳理了螺杆钻具专利技术在全球的发展趋势，并对该技术领域的国内外的专利申请状况进行了统计和分析，特别是比较了主要申请人的专利布局和相关专利的侧重点，以及国内外在该领域主要的申请人。通过综合对比分析整理出来的专利，为国内生产螺杆钻具的公司提供了专利布局和专利战略的可靠建议。

螺杆钻具；专利申请；申请量；申请人

20世纪90年代，俄罗斯D型螺杆钻具得到了发展，但是随后不久就将制造的许可证转让给了法国的公司和英国的公司，并命名为“Drilex”。随后的一段时间，出现了各种各样的螺杆钻具，它们只是结构不相同，相互之间的原理都相同，竞争更加激烈，在这种市场竞争出现的情况下，螺杆钻具在质量和结构上进一步提升，寿命也进一步延长。一开始，螺杆钻具的寿命仅仅30～40 h，到了20世纪80年代，螺杆钻具的使用寿命延长到了100 h，而现在的螺杆钻具基本上可以维持在300 h以上；之后，贝克休斯生产的螺杆钻具，其最长使用寿命为累计使用高达1 000 h。

如今，螺杆钻具的生产厂家集中在加拿大和美国，虽然俄罗斯对螺杆钻具的研究较早，然而因为涡轮钻具的技术比螺杆钻具的技术更成熟，因此，在很长一段时间都是涡轮钻具占主导地位，而后随着螺杆钻具的大力发展，其已经可以与涡轮钻具展开竞争。如今的螺杆钻具技术已经被国外的几家大公司所垄断。目前，欧美国家主要从事螺杆钻具制造的大公司有ANADRILL（美国）、Baker Hughse公司、NATIONAL OILWELL Inc（美国）、Neyrfor-Weir Ltd（法英跨国经营）、DRECO（加拿大）、Telco（美国），其他以生产螺杆钻具为主业的公司有DRILL MOTOR SERVICES公司和DANA-DRILL公司。另外，以前研究螺杆钻具的公司还有俄罗斯的VNIIBT和BHИИBT彼尔姆分院，法国的石油研究院（IFP）。

本文主要在CNABS、DWPI数据库中针对分类号E21B4/00、E21B4/02、E21B7/04、E21B7/06、E21B7/08、E21B17/00、E21B7/00下的关于螺杆钻具的专利进行了检索，其中，在E21B4/＋下的分类号主要涉及井下驱动的所有装置，包括动力驱动、流体驱动和潜孔锤等，而本综述涉及的只是井下流体驱动，也叫“水力驱动”，属于该分类号下的分支；分类号E21B7/＋下的分类号涉及其他的井下驱动方式，包括定向井和水平井的井下动力装置，而本技术综述涉及的主要分类号也只是涉及井下流体驱动，属于该分类号的一个分支；而对于分类号E21B17/＋下涉及的钻杆，本综述中涉及的也只是钻杆中涉及的井下动力部分。截至2014-05-31，分析的专利数据的总量分别为：CNABS数据库259篇，DWPI数据库471篇。通过上述检索出的数据对整个领域进行统计和分析。

1 螺杆钻具专利全球分布情况

从图1中的排名可以看出，中国螺杆钻具专利申请量还是比较靠后的，美国和俄罗斯在螺杆钻具的领域申请的专利是最多的，这也说明该技术在美国和俄罗斯是最发达的，中国在该领域只是处于起步阶段。

2 国外螺杆钻具专利申请情况

2.1 国外专利申请量

图2给出了在螺杆钻具技术领域全球专利申请量的分布趋势，从中可以看出：国外的螺杆钻具起步比较早，最早于20世纪70年代就出现了螺杆钻具的相关专利，即国外螺杆钻具的申请量于20世纪70年代经历萌芽期，之后于20世纪80年代处于一个缓慢的发展期，20世纪90年代和21世纪初期处于发展迅速阶段，早于国内大约44年。

值得注意的是，在进入21世纪以后，螺杆钻具技术领域国外专利申请量相比以前反而有一定程度的下降，这说明国外的螺杆钻具已经发展到一个相对成熟的阶段。对于该特征，从国内专利发明的申请量可以明显看出，国内对于螺杆钻具的申请大多数为实用新型，这一点也可以客观反映国外的螺杆钻具已经发展到了一个相对成熟的阶段。

图1 螺杆钻具专利全球分布

图2 国外专利申请量的分布趋势

2.2 国外专利申请主要申请人分析

通过对国外主要申请人的检索发现，螺杆钻具的专利申请人主要分布于哈里伯顿、史密斯、壳牌、斯伦贝谢、贝克休斯和彼尔姆分院等，其中，哈里伯顿和史密斯申请量最靠前，而且史密斯也是最早研究螺杆钻具的企业，参见图3.

图3 螺杆钻具国外主要企业

3 国内螺杆钻具申请情况

3.1 中国专利的申请总量

由图4可以看出，螺杆钻具在中国的发展主要可以分为以下4个阶段。

3.1.1 缓慢的发展阶段（1986—2000）

尚无足够的证据证明全身麻醉药物对前列腺癌根治手术患者预后有影响，现有的全身麻醉药均可应用于前列腺癌根治手术患者。

2000年之前，国内对螺杆钻具专利的申请量非常少，总数甚至不达20件，其发展速度比较缓慢。在此期间，检索到国内螺杆钻具技术的专利申请最早出现在1990年，是由石油勘探开发科学研究院机械研究所所申请。

3.1.2 快速的发展阶段（2000—2005）

2000年之后相比2000年之前发展较快，2000—2005年间有了一个比较快速的增长期。

3.1.3 迅猛的发展阶段（2005—2014）

2005年至今，螺杆钻具技术在国内专利申请量占整个阶段申请量的84.9%以上，可以认定这一期间为螺杆钻具技术的迅猛发展时期。虽然2011—2014年相比2006—2010年有所下降，但是由于其时间比2006—2010年短，但专利申请量少的数量很少，因此其整体上呈迅猛发展的趋势。

图4 国内螺杆钻具申请量分布

3.2 中国专利申请的主要厂商

从图5中可以明显地看出，中国螺杆钻具的专利申请并没有主要的单位，其中，西南石油大学、天津立林石油机械有限公司和北京石油机械厂申请的专利相对较多，但也没有占据相当大的份额，中国螺杆钻具的专利申请主要以零碎的单位为主，通过此也可以发现中国的螺杆钻具发展并不理想，并没有真正的龙头企业。

图5中国螺杆钻具专利申请主要单位

3.3 中国专利申请人地区分布

图6 统计了国内申请人在各个地区的分布情况。由图6可知，山东省螺杆钻具的申请量最多，达到了36%，其次为天津、成都、北京，分别位于第2、第3、第4位，申请量分别占全国申请量的19.7%，15%，9.6%；接下来是江苏和辽宁等省份，而部分省市尚没有该领域的专利申请。

图6 国内螺杆钻具申请人地区分布

通过图5和图6的分析得出，国内螺杆钻具的专利比较少，而且申请人和发明人不集中，但是通过对最近几年的专利进行研究发现，申请人多为“西南石油大学”，发明人多为“祝效华”，因此，以上述的关键词进行检索发现，“祝效华”的螺杆钻具的专利申请占到国内申请总量的10.84%，为近期国内的主要申请人，参见图7.

图7 西南石油大学“祝效华”所占比例

为了进一步了解申请人的类型，对其进行分析和汇总，发现螺杆钻具领域在国内还是企业申请的量较大，所占比例高达75%，高校和个人的申请量还是占少数，参见图8.

图8 国内专利申请人类型

3.4 申请类型

由图9可以看出，在螺杆钻具技术领域，国内实用新型专利的申请量明显高于发明专利申请量。实用新型专利申请比例为76.8%，发明专利申请比例为23.2%.该数据也再一次说明了国内螺杆钻具的发展还是处于比较落后的阶段。

图9 发明与实用新型所占比例

4 结束语

螺杆钻具是在石油工程钻井中应用最为广泛的一种井下动力钻具，在目前的钻井作业中起到了非常重要的作用。本文通过对螺杆钻具的专利文献进行分析，结果发现，国外对钻井工程中应用的螺杆钻具的研究相对较早，而且达到了非常高的技术水平，而国内石油工程机构对螺杆钻具的研究比较晚，而且研发水平相对较低，且国内并没有真正的螺杆钻具的龙头企业。最近，西南石油大学对螺杆钻具的研究比较多，但是并没有实质性的进步，只是在原有的螺杆钻具的基础上进行改进，所以国内的申请人应该多研究一下国外几大石油龙头企业的前沿技术，进而逐渐提高我国在石油钻井方面螺杆钻具的质量和使用寿命，进一步提高我国在螺杆钻具方面与国外大企业之间的竞争力。另外，由于现在钻井的深度不断增加，对螺杆钻具的强度和使用寿命的要求越来越高，开发螺杆钻具内部等壁厚定子的技术已经成为近几年的前沿技术。该技术的特点是定子注胶之前，在定子壳体中预先加工出定子的螺旋形状，然后再实施注胶。该技术提高了螺杆钻具每一级的密封压力，使其由原来每级压力0.8 MPa提高了50%～100%，在同等扭矩下，定子长度相对缩短，寿命有所增长。因此，国内的申请人可以考虑从这个角度出发加大研发力度。

［1］苏义脑.螺杆钻具研究及应用［M］.北京：石油工业出版社，2001：1-11.

［2］李明谦，黄继庆.螺杆钻具的应用现状及未来发展建议［J］.石油机械，2006，34（5）：73-76，84.

［3］于卫东，殷凤玲，孙伟，等.螺杆钻具在深井快速钻进中的应用［J］.石油矿场机械，2010，39（4）：92-94.

〔编辑：刘晓芳〕

TE921

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.056

2095－6835（2017）16－0056－03

隗敏（1986—），男，现从事石油机械方面的发明专利审查工作。张海燕（1988—），女，现从事石油机械方面的发明专利审查工作。张露（1987—），女，现从事石油机械方面的发明专利审查工作。