钻井专利现状分析.docx
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钻井专利现状分析
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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
图12001~2009年钻井专利数量
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。
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图21997~2007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-ISWACO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。
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图42001~2009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
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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
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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）。
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图92001~2009年钻机等领域专利数量变化情况
图102001~2009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
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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、
服务公司
本身
专利
数
合作公司数量
合作/总量
最大合作公司
合作总量
8
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-ISWACO）
（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
9
贝克休斯
345
3
3
1%
斯伦贝谢2（M-ISWACO1）
TDY工业公司1
埃尼2
史密斯国际
300
2
3
1%
斯伦贝谢1
COGNISDEUTSCHLANDGABH
1
CSIRO.1
哈里伯顿
263
6
6
2.3%
WALKER（J）&COLTD1
NEWCOMER产品公司1
RELOCATION系统公司1
USSYNTHETICS公司1
LOGINEDBV4
贝克休斯1
斯伦贝谢
241
5
8
3.3%
NETWORK技术有限公司1
SERVICIOSPERFILAJESELECT1
GECOTECHNOLOGYBV1
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142001~2009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-ISWACO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%。
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图15钻井流体相关技术研发专利分布
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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172001~2009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。
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图182001~2009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
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图21定向井相关专利申请时间及区域
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图22定向井相关专利
图232001~2009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
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图242001~2009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
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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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