知识产权协同保护助力钻井液全产业链高质量发展

姚如钢 张铁铭

（中国石油集团长城钻探工程有限公司）

钻井液作为钻井的“血液”，在钻井提速提效、促进勘探开发方面至关重要。随着油气勘探开发持续深入，复杂地层井、复杂结构井、超大位移水平井日渐增多，对钻井液性能要求越来越严苛，高性能钻井液技术市场需求日益增长。然而，国际公司严格封锁相关核心产品和技术信息，构建了严密的技术与知识产权壁垒，严重阻碍了我国企业技术提升和国际化发展进程。中国石油集团长城钻探工程有限公司（简称长城钻探）作为中国石油天然气集团有限公司（简称中国石油）最先走出去的钻探企业，打破国际公司技术与知识产权壁垒、构建钻井液全产业链知识产权保护体系的需求尤为迫切。关键核心技术是公司立足之本，对推动公司高质量发展影响深远。习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上讲到“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”[1]。围绕核心技术，开展原创性、系统性攻关，打科技研发持久战，引领行业技术发展方向，是当前石油钻探公司面临的首要任务，也是助力公司高质量发展的必经之路。

1 专利布局策略

常见的专利布局定位有保护型、对抗型和储备型3 种[2]。保护型专利布局，侧重保护核心产品和关键技术；对抗型专利布局，侧重围绕国际公司技术现状、发展方向进行突围式专利布局；储备型专利布局，则侧重对前瞻性技术、预研性技术和标准型储备技术的布局[3]。

长城钻探以行业前景和市场需求为导向，突出知识产权“体系化、技术化、产品化”路线，确定了保护型、对抗型和储备型专利布局策略，明确专利布局的“四维九向”（即产品技术维度、变形扩展维度、竞争对手维度、行业/产业维度4 个维度及其9 个方向），筑牢知识产权保护三重“防护墙”。近年来，长城钻探持续完善了61 个专利体系布局，形成15 个专业技术链，支撑钻完井工程、录井工程、储层改造工程等六大业务方向的发展，构建一批核心技术专利群。同时，按照中国石油统一规划部署，根据申报专利技术的业务需求、先进性、实用性、反向工程难易程度等指标组织专家进行评判，按照得分由高到低将专利分为A（核心）、B（重要）、C（普通）3 类。

长城钻探围绕高效能水基钻井液技术需求，布局“高性能钻井液体系及核心处理剂”专业技术链知识产权保护体系，形成抗饱和盐抗高温高密度水基钻井液、高性能环保钻井液等5 个二级子链、17个三级子链（图1）。截至2022 年底，申报专利22件，其中A 类5 件、B 类专利15 件、C 类专利2件，2 项成果入选中国石油自主创新重要产品目录，为长城钻探石油工程技术全产业链业务高质量发展提供了有力支撑。

图1 高性能钻井液体系及核心处理剂专业技术链图谱

2 知识产权管理措施

“制之有衡，行之有度”，要提升知识产权保护工作实效，必须坚持制度先行，首先要完善和落实各项知识产权管理制度。

2.1 加强知识产权制度建设

长城钻探为保护专利技术的核心竞争力，在中国石油专利管理办法等知识产权制度和配套奖励办法的指导下，结合实际，制修订了公司知识产权管理办法、自主知识产权内部优势产品认定管理办法、自主知识产权技术创新成果推广应用创效奖励办法，对专利申请、维持与保护、实施许可、转让与引进等全过程进行管理，形成了严密科学的工作流程[4-7]，强化了自主知识产权技术成果的“后评估”制度体系，引导科技工作者将成果落地落实，为企业高质量发展提供强劲动力。

2.2 健全考核机制，完善激励措施

为了鼓励发明创造，增加公司专利申请量和高质量专利数量，形成更有价值的自主知识产权体系，长城钻探建立了从项目立项、成果转化、知识产权、标准制定，到优秀团队、先进个人的全过程全方位一体化激励机制，激发了科研人员的创新热情。近两年，长城钻探密集制修订知识产权相关管理办法，增设知识产权奖励类别，明确科技奖励中对知识产权的要求，在绩效考评、职级提升、课题立项、成果评奖等环节加大知识产权成果所占比重，各类科技进步奖、发明奖获奖条件应以取得相应专利权为前提，有关职级提升工作与是否获得专利权挂钩，在同等条件下形成专利的优先[8-9]。

2.3 将知识产权纳入科技管理全过程

一是科研项目必须设定阶段性知识产权考核指标，严格落实项目长负责制，在项目立项初期同步规划知识产权顶层设计，加强研发过程管理，项目结题验收前，需完成相关知识产权指标方可提出验收申请。长城钻探2023 年推行重点项目“揭榜挂帅”制度，进一步明确了揭榜人担任项目知识产权专员及开展知识产权顶层设计的要求。

二是设置公司、所属单位两级专利管理人员，负责专利全流程管理，组织专家对专利进行A（核心）、B（重要）、C（普通）评价分类。同时，建立专利“后评估”制度，筛选权利要求保护范围合理、法律稳定性较高和市场推广前景较好的专利。对高价值核心专利技术，鼓励在具体技术方案方面进一步优化以降低成本、提高效能，随着研究深入，不断提出后续的专利申请，相应开发新的保护方式，实现对原始创新的延续性保护；对连续3 个评估周期（3 年）都处于低价值范围的专利，按要求逐级报审后废弃，持续优化知识产权资产结构。

三是评选科技进步奖、申请技术鉴定和论文发表前，必须对项目是否申请专利、是否涉及技术秘密和密级等进行确认。

上述管理措施切实增强了科研人员知识产权的创造意识和保护意识[10-11]。

2.4 技术—专利—标准三者有机结合

长城钻探明确了“研发技术、申请专利、制定标准”三者有机结合的知识产权战略，积极推进技术专利化、专利标准化、标准国际化。2022 年，以4 项核心专利为支撑的“页岩油气油基钻井液技术要求和评价方法”标准研究项目获批列入中国石油国际标准培育计划，成为中国石油首家牵头负责该培育计划项目的所属钻探企业。同时，长城钻探着力在优势特色领域逐步形成“标准必要专利”，积极推动由单一实施专利技术向产业化、规模化的转变。

2.5 强化分级培训，打造知识产权专业团队

为培养壮大知识产权专业团队，长城钻探根据所属企业需求，针对知识产权审核人员、一般管理人员、研发人员开展分级分类培训，提高公司员工的知识产权保护意识。组织各单位知识产权审核人员参加专利代理师考试培训，提升综合能力；组织一般管理人员参加制度政策、管理流程培训，提高管理能力；组织研发人员参加专利挖掘、布局及技术交底书撰写培训，提高专利挖掘和撰写能力。同时，为保障公司的合法利益，组织涉及专利技术的研究人员、应用企业等签订“保密协议”，有效保障核心技术的安全，为专利技术的创新创效和产业化提供有力支撑[12]。

3 核心技术专利群构建及成效

以胺基抑制剂与配套胺基钻井液体系研发、相关专利技术及其延伸专利技术的知识产权保护与运用为例，详细介绍长城钻探基于核心产品构建系列专利技术保护群的思路和具体做法。

3.1 围绕亟待攻克的核心技术，对标国际先进找方向

泥页岩井壁失稳引发的事故复杂严重制约油气安全、高效、绿色开发。钻井液抑制性不足时，滤液侵入泥页岩地层引起地层坍塌压力上升，造成井壁岩石解理，发生掉块、坍塌，引起卡钻。部分复杂泥页岩地层不得不采用油基钻井液施工，随之带来高成本和环境风险。为此，国际公司早在20 世纪90 年代就纷纷研发高性能水基钻井液技术，到“十一五”期间已发展成熟，并对中国企业实施技术封锁。如美国Newpark Resources 公司主打的高性能水基钻井液体系EVOLUTION®[12]，曾获得有石油界奥斯卡之称的World Oil Awards（世界石油大奖）2010 年度最佳钻井、完井液和增产液体类大奖、2011 年度HART 特别价值工程发明奖，到“十二五”末已累计应用2400 余口井，其中页岩气井约2000口，但技术不转让，只提供昂贵的技术服务。

我国早期主要采用以磺化处理剂为核心的“三磺”钻井液、KCl 聚合物钻井液等，高性能水基技术核心材料研发进展缓慢，与国外技术差距大。要想打破国外技术垄断，经济、高效开发复杂地层油气资源，缩短与国外先进技术差距，就必须研发出具有自主知识产权的高性能水基钻井液技术，其核心是高效抑制剂的研发。

3.2 基于核心产品，构建系列专利技术保护群

（1）核心产品研发。“十二五”以来，在国家科技重大专项及产业化相关研究项目的支持下，长城钻探科技工作者久久为功，对标MI-SWACO 公司胺基抑制剂UltraHib 等先进产品，研发出低分子量胺基抑制剂GWIN-E（图2），通过引入醇羟基、羧基、胺基，改善产品亲水性及对井壁的吸附能力，与其他材料的配伍性好，抑制黏土膨胀能力大幅提升。产品理论分子量介于165～591，分子量分布窄，属于短链分子结构，分子直径小，易于在黏土表面吸附，并实现对黏土片层插层，束缚其水化膨胀。1%加量条件下，黏土造浆抑制率和8h 泥岩线膨胀降低率分别比UltraHib 提高16.6%和12.4%。

图2 胺基抑制剂分子结构示意图

围绕核心产品，分步开展配套纳微米成膜封堵剂、降滤失剂、高效增黏剂、高效极压润滑剂等的研制，逐一解决抑制防塌、封堵承压、井眼清洁和润滑防卡等关键技术难题，研发了GWHP-FLEX®强抑制高润滑水基钻井液体系，构筑维持井壁稳定的两道防线。第一道防线由高效封堵剂、降滤失剂构建，主要是保障致密且坚韧的泥饼特性，降低钻井液及其滤液向地层侵入，减缓孔隙压力传递。第二道防线则是尽最大努力降低侵入地层液相对地层岩石强度的弱化作用，主要由高性能胺基抑制剂、大分子包被剂及有机/无机盐协同构建，三者协同作用下，由表及里抑制黏土水化膨胀，进而有效提高井壁稳定性。

（2）加强专利技术保护。为保护胺基抑制剂及配套胺基钻井液体系知识产权，针对具体的技术方案，深入剖析其创新点内在机制，形成概况化方案，有效扩大“小分子胺基抑制剂GWINE”（ZL 201710785388.4）专利保护范围。在其权利要求1～4 中公开钻井液用胺基抑制剂成分主要包括多元醇酸丙基氯化铵和烯基聚醚类聚合物。在权利要求5～9 中公开其制备方法，包括所述胺基抑制剂由多元醇胺和氯丙烷类化合物混合制得多元醇酸丙基氯化铵，再和烯基聚醚类聚合物混匀得到，并明确了所述多元醇胺、氯丙烷类化合物、烯基聚醚类聚合物的可能组成。在该专利权利要求10 中公开了一种水基钻井液体系组成成分及比例。每项权利要求的类型清楚，且权利要求的主体名称与权利要求的技术内容相适应。在本专利申请过程中，基于专利说明书公开的内容，概括得出需要保护的技术方案，形成10 项权利要求，并通过适当限定成分类别及明确多种可能的成分组合，有效扩大了专利技术保护范围。

（3）知识产权保护体系建设。工欲善其事，必先利其器。好的产品，离不开好的辅助配套技术支撑。长城钻探持续优化顶层设计，围绕配套废弃物处理技术、性能评价及智能化软件等产业链环节，布局开展系统性研究，突破性研发了“卡脖子”油田化学材料，大幅降低成本；开发了随钻井眼清洁监测与分析软件、早期井涌井漏监测与评价系统，为提高施工效果提供了信息化保障；配套发明了水基废弃物无害化、分质分离回收利用装备。完成了处理剂研发、高性能胺基钻井液体系及废弃物处理一体化技术专利布局（图3）。该专利技术及其延伸技术提高了水基钻井液的重复利用率，为中国石油主营业务提质增效和高质量发展作出了积极贡献。同时，围绕该技术注册了GWHP-FLEX®、GWHP Flex Seal®、GW AMAC® 3 个商标，对该技术领域实现全方位专利覆盖，确保了专利权人的技术优势和核心竞争力，逐步建立健全钻井液全产业链知识产权保护体系，进一步树立和巩固了品牌形象。

图3 围绕核心技术构建钻井液全产业链知识产权保护体系典型案例

3.3 用好核心专利技术，助力高质量发展

为加快胺基抑制剂与配套胺基钻井液体系相关专利技术的有效实施，长城钻探充分结合国际、国内石油勘探开发对该专利技术及其延伸技术的市场需求，采取基础研究、高性能胺基钻井液技术及产品、配套信息化软件与废弃物减量化、无害化、资源化处理装备技术的有机组合营销策略，基于核心产品自主生产的成本优势，针对国内外不同项目用户的需求，制定个性化实施方案，实现了专利价值的最大化，促进了相关专利技术的运用和实施，有效提升了相关专利及其延伸技术的市场竞争力和经济效益。

在乍得项目，为甲方提供胺基钻井液产业链一体化技术服务，钻井复杂时效降低80%以上，电测一次成功率提高到95%，钻井废弃物减量59%，液相处理后BOD5≤25mg/L，COD ≤125mg/L，有效满足了环境敏感区绿色、安全、高效开发需求。产业链一体化技术的实施，有效降低甲方开发成本，为乍得项目2021 年实现600×104t/a 产能建设及年产量超500×104t 的目标提供了有效的技术保障；在尼日尔项目，自2019 年底推广应用胺基钻井液相关专利技术及延伸技术以来，井径扩大率得到有效控制，定向井电测一次成功率从36%提高到92.5%以上，平均通井电测耗时由119.2h 降低到60.2h，降低49.5%，钻井周期同比缩短约20%，为甲方450×104t/a 产能建设提供了有效技术保障；在伊拉克格拉芙三期项目，3 口井试验应用胺基钻井液相关专利技术及其延伸技术，平均钻井周期25.99d，比二期合同缩短36.87%，完井周期45.03d，比二期合同缩短33.18%。此外，胺基钻井液相关专利技术及其延伸技术在四川叙永浅层页岩气和辽河油田兴古、雷家等国内区块亦实现成功应用，提速提效效果凸显。

胺基抑制剂与配套胺基钻井液体系相关专利技术及其延伸专利技术以更好的施工质量和更低的成本优势，在海内外项目成功应用480 余井次，打响了中国石油品牌，树立了中国石油良好形象。

4 结束语

纵观当前，各企业、团队主要根据自身市场需求和预期，相对独立地开展科研攻关、知识产权保护与运用工作，研发同质化、内部恶性竞争等问题较为突出，降低了行业整体研发效率，也不利于行业有序发展。展望未来，各大钻探企业、油田、研究院所等应加强分工与协作，充分发挥各自优势，集中力量围绕关键核心技术针对性开展研发，夯实钻井液全产业链知识产权保护体系建设工作，为中国企业增强海外市场竞争力贡献更多力量，提供更全面有效的知识产权保护与支撑。