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发表于 2014-10-23 10:23
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来自： 马来西亚
钻井专利现状分析
本文利用 TDA 软件对美国石油文摘(PA)专利库内的钻井专利进行了深入分析,并就钻井专利格局、研发特点、专业领域概况、重点研发技术及研发方向进行深入的探讨,结合钻井行业研发现状及特点,提出了钻井领域技术研发方向。
一、钻井专利概况
1、专利数量不断增加,2006 年后数量显著增多
钻井专利整体数量逐年增加,见图 1(2009 年专利统计至 2009 年 11 月 26 日)。专利总数方面,从 2001 年开始,钻井专利数量不断增加,特别是从 2006 年开始,增速明显加快, 从 2005 年的 478 增加到 2008 年的 764,增加了 60%。随着研发经费的不断增加,公司专利数量呈均匀增加态势。而个人专利方面,2006~2009 年较以往有较大提高,2001~2005 年年均专利数仅为 50,而 2006~2009 年均专利数量为提高到 180 个。
专利数量的不断增加与整个石油工业的研发投入密切相关,各国不断重视自主创新,纷纷制定提高自主创新的战略或计划,加大研发投入,积极推动公司、大学及个人进行创新活动。图 2 为 1997~2007 年美国、加拿大和挪威的油气研发投资。
图 2 1997~2007 年一些国家在油气领域的研发投资
从 2001 年开始,各国加大了技术创新的激励,不断通过政策来激励自主创新,加大对个人创新的支持,极大地刺激了个人的创新能力。比如德国政府在 2004 年 1 月正式启动“主动创新”战略,其核心内容是联合经济界和科学界的力量,在研发领域缔结“创新伙伴”,开发出更多的高新技术产品。为此,联邦政府提出要使研发投入占国内生产总值的比例到 2010 年达到3%。“创新伙伴”各方也承诺,加大研发投入。在 2005 年 6 月发布“顶尖科研资助项目”以及《研究和创新协定》,推动了各种创新活动持续进行。
2、服务公司是研发重要力量,大服务公司拥有专利数量较多
图 3 钻井专利所有者格局
至 2009 年 11 月 26 日统计,2001~2009 年钻井行业专利数量为 4567(非重复专利)。其中公司和大学共 839 家,拥有 3884 件,占 85%。个人拥有 683 件,占 15%。大学共 54 家, 拥有专利数量为 54 件。
大服务公司拥有数量较多(见图 3),专利数量位于前 8 的公司分别是贝克休斯、史密斯国际、哈里伯顿、斯伦贝谢、国民油井华高、M-I SWACO 公司(史密斯国际和斯伦贝谢合资公司,出资比例分别为 60%和 40%)、壳牌、威德福公司,共拥有专利数量为 1744,占整个钻井行业专利数量的 38%,如贝克休斯和史密斯国际公司都拥有数量都在 300 件以上。
四大服务公司(斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯和威德福公司)在油气领域的研发投入不断增加(见图 4),自 2005 年起增幅加大。
图 4 2001~2009 年 4 大服务公司专利数量及研发投入
石油工业专业技术的研发经历了由石油公司向技术服务公司和研发机构的转移,目前专业技术主要集中在服务公司手中,服务公司通过强调技术领先战略和完善科研体系,在突破性的研究领域进行一些长期的研究项目,不断提高其在工程技术服务市场的竞争力。
3、申请专利以世界专利和美国居多,专利语言集中在英语
图 5 钻井专利地区分布
图 6 地区与年度专利分布三维示意图
专利申请大部分是通过美国专利局和世界知识产权组织国际局申请,特别是从 2005 年以后专利数量大幅提升,数量增加很多,美国专利局和世界知识产权组织局所占份额不断增加,到 2008 年,所占份额已经达到 95%(图 5 和 6)。
专利语言绝大多数为英语,有 4388 件,占 96%;其他语种如法语为 94 件,德语 39 件, 俄语 23 件,中文仅为 12 件,见表 1。
表 1 专利语言统计
专利语言 数量
英语 4388
法语 94
德语 39
俄语 23
中文 12
日语 9
总计 4565
4、个人人均专利数量最多,服务公司次之
图 7 研发能力对比图
从图 7 中专利及研发人数的对比来看,个人人均研发专利数量最多,为人均专利 1.1 件, 其次是大型服务公司为 0.80 件,小型服务公司人均研发 0.75 件,石油公司人均研发 0.66 件, 而人均研发专利数量最低的为大学(0.62 件)和研发机构(0.51 件)。
5、常用技术装备领域专利较多,流体、钻头和钻机领域数量增长最快
图 8 各领域的专利分布
从服务公司专利面看,常用技术装备专利数量较多,流体、钻头专利远远多于其他专利, 定向井、海上、套管、测试方面专利次之。流体、钻头、钻机领域专利数量增幅较快,特别是 2006 年以后,增幅都在 50%以上(图 8、9 和 10)。
图 9 2001~2009 年钻机等领域专利数量变化情况
图 10 2001~2009 年流体等领域专利数量变化情况二、公司研发重点分析
1、服务公司方面,重视钻头等技术产品研发,注重服务安全,研发井下、随钻测量等提高服务公司技术竞争力
图 11 服务公司专利领域情况
流体、钻头、定向井、海上、测试、套管等领域仍是大型服务公司研发及服务的主要领域(图 11),但相对于全部专利情况看,钻头已经成为服务公司的首要研发对象,定向井相关专利、套管和测试领域专利数量也超越了海上专利数量,成为排在第三位的服务公司研发对象,另外井下钻具、套管钻井、水平井钻井相关技术也是服务公司研发重点。
2、石油公司方面,重视油层增产相关的钻完井流体、水平井和海上作业等技术领域
图 12 石油公司专利分布情况
石油公司的研发对象主要针对于油层上产方面相关的技术,比如与油气层密切相关的钻井流体、海上钻井和完井相关技术,都是石油公司的主要研发领域(图 12)。另外从图 12 看出,石油公司正不断重视套管钻井和膨胀管技术。
3、机构研发方面,重视海上相关技术研发,同时注重试油、井下等领域研发
从整体看,机构主要以专业的研发机构为研发主体,研发方向也集中在定向井、测试、
井下、随钻测量、水平井等钻井主要领域(图 13)。对比钻井领域的专利分布,机构研发更加重视定向井、钻头和流体、井下等技术,而大学更重视流体、钻头和海上相关技术的研发。 海上、水平井和试油方面,重视井下、随钻测量、大位移井等重要技术领域。
图 13 研究机构专利研发情况
三、公司间fffa*I/P4-4点
1、服务公司间专利创新鲜有合作
服务公司专利很少合作,前 7 家大型服务公司仅有 2 例关于钻井泥浆的专利,合作双方分别是贝克休斯和斯伦贝谢、史密斯国际,见表 2。
表 2 大服务公司间合作专利表
公司 专利数量 合作对象及数量
斯伦贝谢 239 贝克休斯(1)
史密斯国际(1)
贝克休斯 345 斯伦贝谢(1)
史密斯国际 300 斯伦贝谢(M-I SWACO)(1)
哈里伯顿 263 /
国民油井华高 224 /
威德福 94 /
2、大服务公司与小型服务公司间合作较少
大型服务公司与小型服务公司间合作也较少,合作的公司中,与专业公司的合作居多。 贝克休斯、史密斯国际、哈里伯顿、贝克休斯等四家公司专利数量中,共计与小型服务公司合作次数仅 20 次,专利数量仅有 20 件,仅占全部专利的 2%,说明专有技术研究方面,大型服务公司还是以自主创新为主要方式。
表 3 大服务公司与小型服务公司合作
贝克休斯 345 3 3 1% 斯伦贝谢 2(M-I SWACO 1)
TDY 工业公司 1
埃尼 2
史密斯国际 300 2 3 1%
斯伦贝谢 1
COGNIS DEUTSCHLAND GABH
1
CSIRO. 1
哈里伯顿 263 6 6 2.3% WALKER (J) & CO LTD 1
NEWCOMER 产品公司 1
RELOCATION 系统公司 1
US SYNTHETICS 公司 1
LOGINED BV 4
贝克休斯 1
斯伦贝谢 241 5 8 3.3% NETWORK 技术有限公司 1
SERVICIOS PERFILAJES ELECT 1
GECO TECHNOLOGY BV 1
3、服务公司与石油公司合作较少
大服务公司仅有 4 件专利与石油公司合作,斯伦贝谢方面主要是下属公司 MI-SWACO 公司,合作公司分别是 StatoilHydro(2)和 BP 公司(2),合作领域分别是添加剂和完井方法。另外 2 件来自于史密斯国际服务公司与埃尼石油公司关于工艺方法的研发合作。
小型服务公司与石油公司合作也较少。统计 320 家小型服务公司中,仅有 7 例与石油公司专利合作,其中与 BP 公司合作 4 例,分别来自于井下、工艺方法和地面工具;与埃尼公司合作 1 例,来自于数据传输;与沙特阿拉伯石油公司合作 2 例,来自于安全和井下领域。
表 4 服务公司与石油公司合作研发专利统计
服务公司 数量 合作石油公司
斯伦贝谢 2 StatoilHydro(添加剂) BP(完井方法)
史密斯国际 2 埃尼(工艺方法)
小服务公司 7 BP(4)(井下、工艺方法、地面工具) 埃尼(1)(数据传输)
沙特阿拉伯石油公司(2)(安全、井下)
四、SAIllti专利Nfa分析
1、流体、钻头专利数量增长速度较快
图 14 2001~2009 年钻井技术装备、工具和材料领域专利数量
流体和钻头是钻井专利的重要部分(图 14),主要是由于钻完井液和钻头都是钻井的日常应用材料和工具,是消耗品,市场大,且给各类公司带来的效益可观,促进了这两类技术的研发的不断深入。
(1)重点技术分析:钻井流体方面
从钻井流体研发情况看,斯伦贝谢、哈里伯顿、国民油井华高、贝克休斯四大服务公司领先于其他公司(图 15)。仅斯伦贝谢公司与史密斯国际公司合资的 M-I SWACO 公司流体专利研发数量就占全部专利的 13%。哈里伯顿公司和贝克休斯公司分别拥有总量的 9%和 5%,而不注重研发的威德福公司的钻井流体专利仅占总量的 1%。石油公司仅壳牌石油公司钻井流体方面研发较多,小型服务公司也是研发的主要力量,专利研发数量超过总量的 50%。
图 15 钻井流体相关技术研发专利分布
从专利分布看,专利主要是向世界知识产权组织国际局和美国专利局申请(图 16)。
图 16 专利申请产权局情况
从钻井液分类来看,水基钻井液仍是研发重点,数量和增长速度都超过其他,2006 年以来,水基钻井液专利数量增幅超过以往(图 17)。
图 17 2001~2009 年水基、油基和合成基钻井液研发情况
从流体添加剂方面看,降流失仍是研发人员的重点研发领域,而稳定剂、固井添加剂、 流变性、抗氧化、压裂液等方面最近几年也得到了重视(图 18)。
值得注意的是,最近 3 年来在硅酸盐钻井液、乳化液钻井液方面研发正在加强。
图 18 2001~2009 年各种用途流体添加剂研发情况
2、定向井相关技术仍是研发重点
图 19 钻井工艺方面
定向井仍然是研发的重点,专利数量整体上呈增长趋势,而套管钻井、欠平衡钻井以及顿钻钻井的专利数量相对稳定(图 19、20)。
共 838 个研发机构参与研发 576 件定向井相关专利(图 21、22、23),其中斯伦贝谢专利数量最多,为 86 件,占全部定向井相关专利的 17%,其次是哈里伯顿(12%)、贝克休斯
(10%)、史密斯国际(6%),而威德福公司的相关专利仅占定向井专利总量的 3%。另外, 大量定向井专利被小型服务公司拥有,829 家小公司拥有定向井相关专利总量的 40%(200 件)。
图 20 定向井相关专利研发机构分布
图 21 定向井相关专利申请时间及区域
图 22 定向井相关专利
图 23 2001~2009 年井眼轨迹技术专利数量变化情况
随着水平井钻井技术在 20 世纪 90 年来的大量研究和应用,水平井专利数量比分支井、 大位移井专利数量明显要多。
3、试井技术得到重视,2005 年发展较快
图 24 2001~2009 年试井、完井和固井方面专利数量变化情况
试井相关专利发展较快(图 24),试井已成为研究、合理高效开发油气田不可缺少的技术,其应用已贯穿于油气田开发的全过程。由于边际油气藏和特殊油气藏越来越多的投入开发。
4、海上钻井相关新技术不断增多
图 25 海上、随钻测量及 HSE 相关专利年度数量
从 2001 年以来,随着海上油气勘探开发的不断发展,海上钻井技术得到了全面发展, 海上技术专利不断增多。而随钻测量和 HSE 方面专利整体看,也不断增加(图 25)。
五、启示
1、服务公司与石油公司研发方向不同,石油公司侧重提高产能相关的技术领域
虽然服务公司与石油公司都积极在某些领域提高研发投入来提高其公司的核心竞争力, 但侧重方向不同,服务公司侧重在油田服务相关的钻井材料及新型技术,石油公司则侧重在
与钻井相关的保护油气层和提高产能的技术领域,如钻完井流体领域、膨胀管技术
2、石油公司研发与服务公司合作较少
专有技术向来被认识是公司的核心竞争力的主要标志之一,而专利技术大多是公司的专有技术,在研发此类技术时,大多数公司采取了自主研发的方式,从而导致核心技术的研发时,公司间合作较少。
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发表于 2014-10-23 10:18
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