水平井分段压裂专利分析

2018-11-29王飞

科技与创新 2018年11期

关键词：喷砂申请量管柱

王飞

（国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，四川成都 610213）

1 基本概念

水平井分段压裂技术：当压裂液高速通过射孔孔眼进入储层时，会产生孔眼摩阻且随泵注排量的增加而增大，带动井底压力的上升，当井底压力一旦超过多个压裂层段的破裂压力，即在每一个层段上压开裂缝，它要求各个段破裂压力基本接近，采用孔眼摩阻调节。

水平井分段压裂技术通常分为3种，即化学隔离分段技术、机械封隔分段压裂技术、水力喷砂压裂技术。

2 数据统计

本文在德温特世界专利数据库（DWPI）和中文专利文摘数据库（CPRSABS）中进行了检索，检索对象则限定在全球公开或公告日在2016-01-01之前的发明和实用新型专利申请，并对检索结果进行分析。

3 数据分析

3.1 申请量分析

申请量年度分布如图1所示。

由图1可见，在全球范围内，水平井分段压裂技术专利申请始于20世纪80年代中期，直到20世纪90年代都处于较低水平，这一阶段属于水平井分段压裂技术的起步和萌芽阶段。20世纪80年代，由于第二次石油危机，石油的供应量骤然降低，迫使人们更加重视石油的勘探和开采，因此，世界发达国家和石油公司纷纷在石油开采方面加大科研投入；水平井笼统分段压裂技术由此产生；1990年开始，水平井分段压裂技术申请量开始攀升，在1994年达到一个小高峰；从1995年开始持续增长，直到2004年再次达到一个高峰，因此，1990—2007年是探索与试验阶段，这一阶段以北海Danish和Valhall油田为主，开始了工厂化压裂作业。

2007年至今一直处于发展高潮阶段，在2013年达到申请量鼎盛期，直至2014年开始有所下降，进而至2015年出现相对较大幅度的申请量滑坡；分析2014—2015年申请量下降的原因，关键因素在于2014年开始国际油价的持续下跌，国际油价的下跌促使科研投入下降，进而影响申请量的下降。我国水平井分段压裂技术专利申请在2001年以前数量极低甚至为0，随后呈现整体上升趋势。从时间上看，水平井分段压裂技术专利在中国明显滞后于全球范围的申请，由此可见国内相关石油企业的研究起步较晚。2001年以前国外企业在中国的申请量相对较少，这表明国外企业在此期间未重视中国市场；2003年以后，国内关于水平井分段压裂技术相关申请量与全球申请量发展趋势基本一致，且在2013年达到峰值。总体来看，这说明中国市场越来越被众多企业重视，侧面反映了我国经济正在迅猛发展的良好势头。

3.2 申请的地域分布

专利申请的地域分布可以反映企业的产品及其市场重心。由图2可以看出，美国、中国、俄罗斯（包含前苏联）、加拿大排名在前，其占据了所有专利申请的90%，这些国家和地区组织是水平井分段压裂技术最主要的技术原发和创新市场，主导该技术的动向和发展。中国申请量占据第二位，这表明随着中国石油开采能力的发展和进步，以及中国自身专利保护制度的完善和强化，我国在水平井分段压裂技术市场占据了一席之地，但与美国还仍存在较大差距。申请量地域分布如图2所示。

3.3 申请人统计分析

根据全球范围内的专利申请，对水平井分段压裂技术申请人进行统计，申请量排名前五的申请人有美国的哈里伯顿、美国的贝克休斯、美国的斯伦贝谢、中国的中国石油天然气股份有限公司、中国的石油化工股份有限公司。

哈里伯顿（HALLIBURTON）成立于1919年，国际能源服务公司，研究重点在于拖动式水力喷砂压裂技术与不动管柱水力喷砂压裂，关于水平井分段压裂技术的申请专利共计275件。研究其专利发现，该公司与普拉德公司合作申请专利较多，一般进行对水力喷射工具与封隔器的改进研发。贝克休斯（BAKER HUGHES）是提供产品和服务的大型油田技术服务公司，研究重点为裸眼封隔器分段压裂、不动管柱水力喷砂分段压裂技术，关于水平井分段压裂技术的申请专利共计216件。研究其专利发现，该公司根据客户特殊需要可提供FRAC-POINTTM系统、Frac-Point（推出时间为2001年）、Frac-Point EX、Frac-Point EX-C等，上述系统明显提高了压裂效果。斯伦贝谢（SCHLUMBERGER）是全球最大的油田技术服务公司，研究重点在于不动管柱分段压裂，关于水平井分段压裂的专利申请共计240件。研究其专利发现，针对技术准确度的提升，该公司运用滑套配合阀体实现目标地层压裂的技术方案。

中国石油天然气股份有限公司，成立于1999年，研究重点在于动管柱分段压裂与拖动式分段压裂，关于水平井分段压裂的专利申请共计187件。研究其专利发现，该公司关于桥塞+封隔器分段压裂的研究较少，着重关注如何改进桥塞的材料和结构。中国石油化工股份有限公司，成立于2000年，研究重点为裸眼封隔器分段压裂、不动管柱分段压裂、拖动式分段压裂技术，关于水平井分段压裂的专利申请共计81件。研究其专利发现，该公司提出了便于控制压裂且避免球座不一致的技术方案。