M-I SWACO公司控制井壁稳定钻井液技术专利分析.pdf

圜5 f I j 舡 小 ； M 一 1 S W ACO 公 d 摔 制 J l 稳 定 钻J l 液 技 术 利分析 M I S WAC O公司控制井壁稳定 钻井液技术专利分析 冰 I 邸伟班 埘 ；赵i I ．1 J ．L 乍 1 敏， l I中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院 摘要M- I S WA CO公司是世界一流的专业化石油工程服务公司，钻井液技术处于国际领先水平 I 9 7 1 年以来公 N钻井液专利申请数量振荡上升，到 8 年前后达到顶峰；围绕控制井壁稳定钻井液技术， 公司在全球 申请 4 5 件专利， 其 中专利保护集中于钻井液处理剂与体系 针对胺类处理剂，M I S WA CO形成了比较全面的专利保护 采用专利地图 分析了该公司的专利技术主题分布情a L ；利用引证树形象化地显示出专利引用在先专利和被其后专利引证的信息． 通过 分析核心专利，借鉴专利中请策略，有助于国内企业拓宽技术开发思路，增强技术保护程度 关键词M一 1 S WA CO公司 井壁稳定钻井液专利分析 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s l 】 1 2 3 2 x ．2 1 4 ． 5 ． 0 1 3 中图分类号 T E 2 5 4 ；G 3 { 1 6 文献标识码 A M I S WA C O是一家处于国际领先水平的专业化石 油工程服务公司，业务范围包括钻井液体系及相关产 品、完井液体系及工具 、固相控制系统及相关产品、 储 层改造和废弃物处理等多个石油工程作业领域 ，其在 全球超过 7 5个国家和地区拥有 l 3 0 0 0多名员工，是世 界油气勘探开发_T业的重要组成部分。2 0 1 0 年 8 月， 公 司通过与史密斯国际公司合并成为斯伦贝谢公司的一 部 分 。 作 为全球 最大 的专业 化钻井液技术 服务公 司 ， M I S WA C O一直致力于通过解决井下流体相关的问题 来提高钻井液性能 ，通过设计流体体系和特殊工具来 优化井筒生产力 ，同时安全处理钻井和采油作业中产 生的废弃物 ，使其符合环保要求 。该公司在钻井液技 术领域 申请 数量众多的专利 ，并且一直处于钻井液 技术研发的世界前沿。为提升国内企业技术起点 ，缩 短研发周期 ，增强研发实力 3 1 ，对该公司的专利技术 进行一些分析。 井壁稳定性问题是油气钻井工程f f I 一个十分复杂 的世界性工程技术难题，半个多世纪以来一直是国内 外学者和工程技术人员普遍关注的热点 。通过不懈努 力，目前虽然取得了长足进步 ，但还没有研究 出可以 彻底解决这个问题的一套完整的有效方法。井眼常由 于地质因素 、泥页岩与钻井液相互作用和钻井作业等 因素而出现不稳定的问题【 4 I 。调节钻井液性能是解决 井 壁失稳 问题 的重要 途径 之一{ 5 1 。 截至 2 0 1 3 年 5月 3 l E l ，在德温特专 利数据 库汇总 检索得到控制井壁稳定钻井液技术相关的专利 申请共 5 2 4 3 件， 其中M I S WA C O公司申请的专利达到 1 2 9 3 件。 钻井液技术领域专利主要包括钻并液体系及处理 剂 、设备 、方法三大类 ，其中钻井液体系及处理剂类 专利技术的研发难度大，申请数量相对较少 ，但该类 专利技术进步可 以推动钻井液相关技术的发展。为 此 ，主要针对钻井液体系及处理剂类专利这一钻井液 技术领域最核心 内容进行分析 。 基金项目中国石油化工股份有限- AN科研项目 “ 控制井壁稳定的钻井液专利分析与发展建议” 编号Y K 5 1 3 0 3 3 第一作者简介邸伟娜，1 9 8 4 年生， 2 0 1 0 年获西南石油大学应用化学硕士学位，工程师，主要从事石油工程技术跟踪调研及 前瞻研 究。E ma i l d i wn ．s r i p e s i n o p e c ． c o 1 1 1 2 0 1 4年 第 5期 石油科 技论坛6 9 1 专利时间分布 钻井液是钻井过程 中必不可少的循环流体 ，是钻 井的 “ 血液” ，它对地层岩石的物理力学性质影响非常 大 ，改变钻井液的性能能够解决井壁失稳 问题 。 在德温特数据库中，1 9 7 0 --2 0 1 3 年 M I S WA C O公 司钻井液专利共有 9 7个专利族 ，与控制井壁稳定相关 的记录共 4 5 个；经过人工筛选 ，去除设备方法类专利 ， 得到与控制井壁稳定相关的钻井液体系及处理剂专利 族共 2 1 个 ，作为研究对象。以上专利数据都经过去重 处 理 。 M I S WA C O公司钻井液专利年度分布情况见图 1 。 1 9 7 1 年以来 M I S WA C O公司钻井液专利申请数量振荡 上升，到 2 0 0 8 年前后达到顶峰。由于专利从申请到公 开在时间上有滞后性，因此 2 0 1 1 年、2 0 1 2 年两年的数 据不作为判断依据 。 8- 一 整 j J jl { ． ． 入．f z_j ． ． ＼／＼f w - 2 专利空间分布 M I S WA C O公司在全球共申请了与控制井壁稳定 相关的钻井液体系及处理剂专利族 2 1 个 包含 1 7 4 件 专利 ，除了在多国申请之外 ，还在欧洲专利局 E P 和世界知识产权组织 WO ] 进行 了大量申请 ，其 中2 6 件在E P 进行了申请 ， 2 2 件在WO进行了申请。 E P O 的授权专利在 3 8 个欧洲国家 包括 3 4 个缔约国及 4 个 延伸国 生效。截至 2 0 1 3 年4 月 ， WO有 1 8 5 个成员国。 但是无法通过分析在 E P和WO申请的专利来确定该公 司对不同地区市场的重视程度 ，为此下述专利空间分 析中不包括在 E P和 WO申请的4 8件专利。 M I S WA C O公司专利保护布局于全球 ，遍及除非 0 l1 4 b 的各大洲 ，尤以美洲数量最多，占总量的 6 2 ． 7 ％。 这是因为在美 国和加拿大该公 司具有较强的本 土优 势。M I S WA C O公司控制井壁稳定钻井液专利 中有 8 7 0 石油科技论坛 2 0 1 4年第 5期 件在中国进行了注册申请 ，说明该公 司非常重视中国 市场 ，正逐步加大专利在中国的申请力度 。具体数据 见表 1 。 表 1 M I S WA CO公 司控 制井壁稳定 钻井液 专利 申请 国家分布情况 专利 族 美 加 拿 墨 西 澳 大 挪 中 巴 德 英 印 新 西 序 号 国 哥 利 亚 威 国 西 国 国 度 1 1 l 2 1 1 1 3 l 2 1 4 l 2 2 2 l l 5 1 2 l 2 l 6 4 l 1 2 1 l 2 7 2 l 2 2 l 2 1 8 1 l 2 2 1 2 2 1 9 1 l 1 1 1 2 1 l 1 2 2 2 2 2 l l 1 3 1 2 l 1 4 4 1 1 5 2 1 6 1 2 l 2 1 1 7 3 l 2 1 1 1 8 2 1 9 4 l 1 2 2 0 1 2 1 1 2 2 l 合计 专 利 件 数 3 5 1 9 l 8 1 7 1 1 8 7 6 2 2 1 3 专利主题分析 3 ． 1 专利地图 专利地图 s 】 以分析的专利样本为基础 ，对其中 相关词汇的词频应用聚类分析生成主题 关键词 地 形图，以此来描述专利技术主题分布情况。其采用等 高线图作为全图绘制的基准。被分析的数据样本 中的 专利文献在地图中用点来表示。内容相近的文献在图 中的距离也相近，最终形成山峰 ，图中不同山峰区域 内表示某一特定技术主题中聚集的相应的专利群。同 邸 娜 M l S W ACO 公 d 制 J l 稳定钻 外液 技 术 利分 析 一 区域 的文献数量与地图中山峰的高度相对应。文献 内容越相似，文献点在图中的位置就越近；等高线表 明了相关文献的密度；最高峰的高点区域包含的文献 最多 ，低点区域包含的文献相对较少；峰间距离越近， 表明所包含的专利内容相似性越近，反之，则越远。专 利地 图 上还可 以同 时显现某 一特 定技 术主题 涉及 的专 利权人等信息。 本文使用 T h o ms o n I n n o v a t i o n 专利地图对 2 1个专 利族 中的 1 7 4件专利进行聚类分析 ，生成控制井壁稳 定领域钻 井液 专利地 图 图 2 o从 图 2 可 以看 出 ，l 7 4 件专利分布相对集中，形成的山峰与山峰直接距离较 近 ，其 中聚醚胺 、烷 基胺 页岩抑 制剂 数量最 多 ，形 成 的山峰等高线密度最大 ，这一领域也是控制井壁稳定 钻井液技术发展的重点 、 图 2 M I S WA C O 公司控 制井壁稳定 钻 井液专 利 地 图 3 ． 2 引证 分析 引证分析 利用 专利引证信息构建双 向多级引证 树 ，形象化地显示出研究对象 所指定的专利 引用 在先专利和被其后专利引证 的信息 。根据需要 ，用 户可以按专利申请人 、发明人 、申请 日和公开 日等不 同内容构建引证树，由此确定某一技术领域的发展趋 势 、技术发展线和研究某一竞争对手的专利布局等。 根据专利申请人的专利相互引证的信息 ，研究竞争对 手问技术相似性 ，为企业技术合作 、并购等经营活动 提供决策依据。根据大量的前向和后 向引用信 皂 、 ，还 可以确定核心专利技术 、基础技术等，为企业技术开 发 、研发投入 、专利布局等提供帮助。 从 图 3的聚 醚胺 中选取 M I S WA C O公 司 的专利 U S 6 2 4 7 5 4 3 B l 作 为引证分析对 象 ，被 引 5 5次 ，专利 内 容为聚醚胺页岩抑制剂。聚醚胺的化学结构通式为 H ， N C U C H C H ， { 一 O C H， C H C H 一x N H， 。 公 司在外 围 申清了许 多专 利对其进行保护 ，如 图 3所示。专利 U 6 6 0 9 5 7 8 B2是 M I S wAC O公 司 为 了保 护 专利 U S 6 2 4 7 5 4 3 B 1 而进行的专利申清， U S 6 2 4 7 5 4 3 B 1 为基础 专利，U S 6 6 0 9 5 7 8 B 2为核心专利。从【 3中还 可以看 到哈 里伯顿大量 引用了 U S 6 6 0 9 5 7 8 B 2 ，多为正面引用 ， 这说 明 M I S WA C O公 司掌握 了聚醚 胺页 岩水 化抑制 剂的核心技术，对其进行了全面的保护 ，使得竞争对 手在此领域不能做到很好的专利规避 ，只能对其进 行 引 用 ● lift‘ I f f I 帧 ● 妃休 瞄M l 、 、 A C 图 3 专利 U S 6 2 4 7 5 4 3 B 1 的 引证关 系 4 专利保护聚焦于钻井液处理剂 井壁失稳问题常使钻井施工无法进行，对地下石 油资源的探明和开发造成巨大的损失 。影响井壁稳定 的因素有很多 ，如图4所示I I 。解决井壁失稳的一个重 要方 法 就是 充 分 认识影 响井 眼 稳定性 的不 町控 因 素 ， 依据 可控因素，制定适当的工程措施 ，达到井壁失稳 预 防和 处理 的 目的 。 M I S WA C O公司控制井壁稳定钻井液专利主要集 中于钻井液处理剂，按照组成大体 可以分 为4类 胺 类 、多元醇 、天然材料改性 、特殊功能原料 。具体情 况分析如下 1 胺类处理剂的种类和数量最多，包括聚胺和 取代胺 。胺类物质用于页岩抑制由来 已久，从最开始 2 0 1 4年第 5期 石油科技 论坛7 1 不可控 因索 町 因素 图 4 影 响 井壁稳 定 的因素 的小 分 子无 机 铵 盐 到 后 来 的 聚丙 烯 酰 胺 ，一 直 受 到 各大公司的青睐。M I S WA C O公司针对胺类物质进 行 r大量研究 ，申清了大批专利 ，2 1 件专利中胺类 处理剂共 I 4件 ，占2 ／ 3，已经对其形成很好的专利 保护 。 2 除胺类外 ，M I S WA C O同样 注重其他能够控 制井 稳定的材料或方法，包括以纳米材料为代表的 特 殊 功 能 材 料 用 作 处 理 剂 。如 石 墨 烯 基 钻 井 液 C N l 0 3 2 9 8 9 0 5 A 就是公司运用新材料的尝试，且已经 在 I{ lI 国、加拿大 、欧洲等国家和地区进行了注册 ，却 没有在荚 国注册 ，显示出公司对新技术抢 占世界市场 的敏感 性 。 3 同时，M I S WA C O非常注重环境保护，1 ／ 3 的 专利中都涉及低毒性 、环境友好添加剂 ，而环境友好 型钻井液体系及处理剂也是未来发展趋势之一。 5 专利发明人具有集 中性 从发明人看 ，公 司控制井壁稳定钻井液技术具有 一 定的集中性 。例如 ，A ． D ． P a t e l 参与的专利有 l 6 件 ， 目 ． 时问跨度从 l 9 9 2 年到 2 0 1 2 年，这说明A ． D ． P a t e l 一直 活跃在控制井壁稳定钻井液技术领域 ，日 ． 已经成为该 领域的々家。通过对专利发明人进行统计可以找到某 领域的学术带头人，这对发现人才 、挖掘人才有积极 作用 同时 ，通过对领域内特定专家的专利 、论文的 7 2 石油科技 论坛 2 0 1 4年第 5期 及时检索，也有利于跟踪技术前沿 。 6 结论与建议 1 通过对德温特 国际专利数据库中共检索到的 5 2 4 3件专利进行分析 ，发现世界范围内控制井壁稳定 的钻井液技术专利主要被国际大型石油公司和技术服 务公 司所掌握 ，它们在控制井壁稳定钻井液技术的发 展中起到了主导作用，其中M I S WA C O公司在该领域 内具有国际领先地位。国内中石油 、中石化和中海油 3家油公司在控制井壁稳定的钻井液领域的专利数量 还 较 少 。 2 M I S WA C O公司围绕控制井壁稳定钻井液技 术 申请了众多专利技术，形成了相应的专利组合 在 德温特专利数据库中统计分析发现，从 1 9 7 0 年到 2 0 l 3 年 ， M I S WA C O公 司钻井液相关专利族共9 7 个， 其中， 与控制井壁稳定相关的专利族共 4 5个 ’l 4 6 ％ 以』 二 该公司控制井壁稳定钻l井液技术专利申请遍布 全球 ， 尤以美洲数量最多。此外 ，还在欧洲々利局和世 知 识产权组织中也进行了大量的专利 申请。 3通过专利地图和引证分析发现，M l S WA C O 公司非 常重视钻井液处理剂特别是胺类处理剂的研 发，并已对其形成很好的专利保护。胺类钻井液处理 剂和纳米材料等新型处理剂是未来控制井壁稳定钻井 液技术领域的发展重点之一。 竺 竺 二 竺 苎 查 竺 I 4 专利发明人具有一定的集 中性 ，掌握这方面 的情况有利于锁定领域 内专家 ，跟踪技术前沿。 5通过专利情报分析，能够了解同行业同类技 术的发展水平 ，同时掌握该技术的专利分布情况 ，有 助于提升技术研发起点 ，有效避免侵权 。国内公司应 在借鉴 国外前沿的基础上 ，加大新技术的开发力度 ， 加强对 自有技术的保护 ，尽快形成相应 的专利保 护 网。同时结合相关学科技术发展趋势 ，积极部署研发 下一代技术，并形成 自主知识产权 ，抢 占技术制高点。 【 参考文献 】 [ 1 】 张宝文， 张运 东， 李春新． 加强知识产权开发与管理 提 升中国石油核心竞争力 ． 石油科技论坛， 2 0 0 9 ， 2 8 2 1 4 ． 【 2 J 冯晓青． 企业知识产权战略【 M】 ． 北京 知识产权 出版 社 ， 2 0 0 5 ． 【 3 ] 赵丑民， 康力平， 王禹钦， 等． 构建知识产权发展策略提 升企业核心竞争力U ] ． 石油科技论坛， 2 0 1 1 , 3 0 3 3 5 4 0 ． I 4 J 石油钻井有限责任公司钻井液分公司． 钻井液技术手 册【 M】 ． 北京 石油工业出版社， 2 0 0 5 ． [ 5 ] Ka n g Y， Yu M， Mi s k a S ， e t a 1 ． We l l b o r e s t a b i l i t y a c r i t i c a l r e v i e w a n d i nt r o d u c t i o n t o DEM ． S P E1 2 4 2 6 6 9 ． S P E An n u a l Te c h n i c al Co n f e r e n c e a n d Ex hi b i t i o n， 4 7 Oc t o be r 2 0 0 9 ， L o u i s i a n a ， US A． 【 6 ] 陶鑫 良， 赵启杉 ． 专利技 术转移[ M] ． 北京 知 识产权 出 版社 ． 2 0 1 1 ． 【 7 】 肖沪卫， 顾震宇． 专利地图方法与应用【 M] ． 上海 上海 交通大学出版社， 2 0 1 1 ． 【 8 】 邓鹏， 陈燕， 李芳． 专利分析工具A u r e k a 及其应用【 『 】 ． 专 利文献研 究， 2 0 0 8 ， 2 8 3 8 6 ． [ 9 ] 蒲 美玲． 油 气井井壁 失稳预 防与处理新技 术【 7 ] ． 江汉石 油职工大学学报， 2 0 1 2 ， 2 5 6 1 8 2 2 ． 收稿 日期2 0 1 4 0 4 1 8 An a l y s i s o f Dr i l l i n g Fl u i d Pa t e n t Pe r t a i n i n g t o W e l l b o r e S t a b i l i z a t i o n Fi l e d b y M ． I S 1I ACo LLC Di We i n a ， Zh a o Gu f a n ， Li J i n g ， W a n g M i n s h e n g S i n o p e c Re s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E n g i n e e ri n g Abs t r a c t M - - 1 S WACO LLC i s a wo r l d- c l a s s p r o f e s s i on a l p e tro l e u m e n g i n e e rin g s e r v i c e c o mp a n y a n d a l l i n t e r n a t i o n a l l e a d e r i n d r i l l i n g flu i d t e c h n o l o g y． Th e d r i l l i n g flu i d p a t e n t s fil e d b y t h e c o mp a n y c l i mbe d a f t e r 1 9 7 1 a n d p e a k e d a r o u n d 2 00 8 ． I t ha s a p p l i e d 4 5 p a t e n t s o f d r i l l i n g flu i d wo r l d wi d e r e l a t e d t o we l l b o r e s t a b i l i t y c o n t r o l ， wh i c h are f o c u s e d o n d ril l i n g flu i d a d d i t i v e s a n d s ys t e ms ． As f o r t h e a mi n e a d di t i v e s ， M 一 1 S W ACO LLC h a s d e v e l o p e d a f u l l s c a l e p a t e n t p r o t e c t i o n． An a l y z i n g t h e c o r e pa t e n t s of t hi s c o mp a n y b y me a ns of t he p a t e n t ma p ， t hi s p a pe r e l a bo r a t e s M I S WACO LLC’ S p a t e n t pr o t e c t i n g s t r a t e g y ， h e l p i n g t h e d o me s t i c c o mp a n i e s b r o a d e n the i r mi n d s e t o f t e c h n o l o gi c a l de v e l o p me n t a n d s t e p u p p r o t e c t i o n o f t h e i r pa t e n t s ． Ke y wo r d s M一 1 S WACO L L C， we l l b o r e s t a b i l i ty, d ri l l i n g fl u i d ， p a t e n t a n a l y s i s 2 0 1 4年第 5期 石油科技论坛7 3