川慶鉆探精細控壓鉆井技術(shù)專利戰(zhàn)略與實踐

張曉琳 徐 文 李枝林 左 星 唐 貴

（1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司科技處；2.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院）

知識產(chǎn)權(quán)是企業(yè)保護自身技術(shù)和品牌的主要手段，是企業(yè)競爭的重要武器。知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略定義為運用知識產(chǎn)權(quán)保護制度，為充分保護自己合法權(quán)益，獲得競爭優(yōu)勢并遏制競爭對手，謀求最佳經(jīng)濟效益而進行的總體性謀劃[1]。新形勢下，中國石油集團川慶鉆探工程有限公司（簡稱川慶鉆探）因勢利導(dǎo)，大力實施知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，充分發(fā)揮知識產(chǎn)權(quán)保護與運用對公司發(fā)展的促進作用，探索出一條行之有效、可復(fù)制、可推廣的路徑。

1 精細控壓鉆井技術(shù)發(fā)展概況

精細控壓鉆井技術(shù)（Managed Pressure Drilling，MPD）21 世紀初在美國興起，包括井底隨鉆壓力測量系統(tǒng)、自動節(jié)流控制系統(tǒng)、地面回壓補償系統(tǒng)、壓力監(jiān)測與流量控制系統(tǒng)，用于解決深井鉆井中安全密度窗口窄、多壓力系統(tǒng)、壓力敏感性地層所引起的井漏、井涌等復(fù)雜問題[2]。技術(shù)主要由威德福、斯倫貝謝、哈里伯頓3 家國際油服公司掌握，使用需要支付昂貴的技術(shù)服務(wù)費用[3]。

為了打破國外技術(shù)壟斷，滿足國內(nèi)油氣勘探開發(fā)的需求，2007 年川慶鉆探開啟“國外控制壓力鉆井技術(shù)調(diào)研”項目研究，在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863 計劃）重大攻關(guān)項目“全過程欠平衡鉆井技術(shù)”下開展“控壓鉆井技術(shù)研究與現(xiàn)場試驗”等課題研究[4]。2011 年以來，創(chuàng)造了以ZL 201110332763“井筒壓力模型預(yù)測系統(tǒng)控制方法”為基礎(chǔ)的系列專利[5]（圖1），并先后獲得美國和俄羅斯專利授權(quán)。

圖1 川慶鉆探精細控壓鉆井系統(tǒng)

2 精細控壓技術(shù)專利戰(zhàn)略布局與專利創(chuàng)造

川慶鉆探作為國家知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢企業(yè)和全國專利試點單位，具備專利戰(zhàn)略設(shè)計與實施的基礎(chǔ)條件，針對精細控壓鉆井系統(tǒng)開展了專利戰(zhàn)略設(shè)計，主要涉及專利導(dǎo)航與布局、專利創(chuàng)造、專利保護策略等。

2.1 專利導(dǎo)航與布局

專利導(dǎo)航的作用是通過對全球?qū)＠母呔葯z索、對比分析，全面了解全球?qū)＠诋a(chǎn)業(yè)發(fā)展中的影響力和作用方向，研判產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律和市場發(fā)展趨勢，從而為企業(yè)技術(shù)研發(fā)和發(fā)展規(guī)劃科學(xué)路徑。

川慶鉆探開展精細控壓技術(shù)專利導(dǎo)航布局研究，主要圍繞中國、美國、加拿大和歐洲等國家和地區(qū)的重要競爭對手進行系統(tǒng)研究分析，國內(nèi)包括中國石油化工集團有限公司（簡稱中國石化）、中國海洋石油集團有限公司（簡稱中國海油）、中國石油大學(xué)、西南石油大學(xué)等公司和院校，國外有哈里伯頓、貝克休斯、斯倫貝謝、威德福、沙特阿美和國民油井華高等國際公司。通過技術(shù)梳理和總結(jié)[6]，歸納出12 個關(guān)鍵技術(shù)要素（圖2）。

圖2 精細控壓技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)要素[7]

研究對象的相關(guān)專利指標(biāo)包括時序分布、趨勢及預(yù)測、技術(shù)構(gòu)成、技術(shù)生命周期、主題熱點技術(shù)、競爭對手構(gòu)成、發(fā)明人團隊模式及特點、技術(shù)主題、關(guān)鍵技術(shù)要素、同族專利、專利戰(zhàn)略布局、專利引證、綜合特性專利、專利指數(shù)（中國）、典型專利等。

對中國石油、中國石化、中國海油、西南石油大學(xué)和哈里伯頓公司的關(guān)鍵技術(shù)要素專利布局進行綜合分析，結(jié)果表明，重要競爭對手的主要技術(shù)主題取向不同，即便是相同技術(shù)主題，專利布局維度和強度也不一樣（表1）。中國石化強勢參與專利競爭，申請發(fā)明專利件數(shù)僅次于中國石油，布局覆蓋全領(lǐng)域，重點在井筒環(huán)空控制領(lǐng)域；中國海油存在2 個專利布局空白區(qū)；西南石油大學(xué)布局覆蓋全領(lǐng)域，重點在井筒環(huán)空控制領(lǐng)域；哈里伯頓公司專利布局涉及5 個關(guān)鍵技術(shù)要素，重點在井筒環(huán)空控制、數(shù)據(jù)及傳輸領(lǐng)域，存在7 個專利布局空白區(qū)。

表1 重要競爭對手關(guān)鍵要素專利布局綜合對比[8]

研究分析美國基本專利，同族專利分布在全球30 多個國家和地區(qū)，根據(jù)同組核心專利分布及專利應(yīng)用情況，可分為3 個專利戰(zhàn)略布局導(dǎo)航區(qū)。第1 區(qū)主要包括美國、加拿大、巴西、澳大利亞和中國；第2 區(qū)主要包括俄羅斯、德國、印度、阿根廷等；第3 區(qū)主要包括日本、韓國、沙特阿拉伯、西班牙、新西蘭等。

研究發(fā)明人團隊模式及特點發(fā)現(xiàn)，中國油企如中國石油、中國石化、中國海油等，創(chuàng)新創(chuàng)造主要為大團隊協(xié)作模式，多為5 人或6 人團隊，甚至有15 人或以上團隊。外國重要競爭對手，如哈里伯頓、斯倫貝謝、沙特阿美等公司，多采用首席專家獨立研發(fā)或2～3 人領(lǐng)軍團隊模式。

2.2 專利創(chuàng)造

根據(jù)專利導(dǎo)航布局思路，川慶鉆探組織專利創(chuàng)造與技術(shù)研發(fā)，專利工程師與研發(fā)工程師協(xié)同參與技術(shù)研發(fā)全過程；科學(xué)規(guī)劃研發(fā)路徑，圍繞創(chuàng)新點，擴展技術(shù)廣度，挖掘技術(shù)深度，推動技術(shù)與法律相結(jié)合，對技術(shù)進行再創(chuàng)造。10 余年來，川慶鉆探以精細控壓基礎(chǔ)專利為核心，構(gòu)建了梯度建設(shè)與層次分類融合的專利創(chuàng)造體系，運用核心技術(shù)專利集成，打破了國外技術(shù)壟斷和封鎖，國外公司技術(shù)服務(wù)費用從每日40 余萬元降至10 萬元內(nèi)，最終退出了我國石油鉆探市場。川慶鉆探持續(xù)推進精細控壓鉆井技術(shù)自主創(chuàng)新，不斷通過專利固化關(guān)鍵核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)，目前該領(lǐng)域已獲專利17 件，其中美國和俄羅斯專利各1 件，軟件著作權(quán)7 件，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)14 項。其中，ZL 2011103327632“井筒壓力模型預(yù)測系統(tǒng)控制方法”為后續(xù)專利奠定了基石；US 9638031B2 和RU 2570687C1 兩個專利率先在美國和俄羅斯獲得授權(quán)，具有里程碑式的意義；ZL 2011102837445“閉環(huán)精細控壓鉆井系統(tǒng)”曾榮獲中國石油天然氣集團有限公司專利銀獎、川慶鉆探專利金獎。

3 精細控壓技術(shù)專利風(fēng)險與保護

專利保護是利用專利制度為核心技術(shù)提供法律保護。在專利信息運用方面，堅持立項查新檢索，避免重復(fù)研究，尊重他人專利權(quán)的規(guī)避設(shè)計方案、加強技術(shù)主題專利分析等。在規(guī)避專利風(fēng)險方面，實時跟蹤了解重要競爭對手創(chuàng)新創(chuàng)造技術(shù)取向和參與專利競爭發(fā)展態(tài)勢，及時處理專利權(quán)屬爭議和糾紛，建立專利風(fēng)險預(yù)警機制，制定應(yīng)急預(yù)案等。在專利布局規(guī)劃方面，制定技術(shù)領(lǐng)域戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃和計劃，針對專利創(chuàng)造分級分類管理，實施專利布局與卡位等。

3.1 國內(nèi)專利風(fēng)險

近年來，國內(nèi)精細控壓鉆井領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新和專利競爭日趨激烈，專利布局密度越來越大，所面臨的專利風(fēng)險壓力越來越大。川慶鉆探建立了有效的專利風(fēng)險管控機制，加強新技術(shù)研究和新產(chǎn)品開發(fā)前的專利信息檢索，有效防范和規(guī)避專利侵權(quán)風(fēng)險；通過分析評價專利指數(shù)，淘汰低價值專利，培育高價值專利；持續(xù)構(gòu)建專利防護屏障，增強公司核心競爭力及抗擊專利風(fēng)險的能力。同時，探索精細控壓技術(shù)必要專利與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)融合，加大標(biāo)準(zhǔn)必要專利培育和“專利群”構(gòu)建。

3.2 海外專利風(fēng)險

在國家層面的專利競爭中，精細控壓技術(shù)表現(xiàn)出強勁的市場競爭力。隨著海外市場不斷拓展，川慶鉆探走出國門，參與目標(biāo)國家在精細控壓鉆井領(lǐng)域?qū)＠偁幒头?wù)貿(mào)易，面臨的海外專利風(fēng)險不斷增加。為防范專利侵權(quán)風(fēng)險，2019 年，川慶鉆探為海灣地區(qū)國家技術(shù)準(zhǔn)入組織開展了專利預(yù)警分析，包括阿曼、阿拉伯聯(lián)合酋長國、巴林、卡塔爾、科威特和沙特阿拉伯。通過海灣國家合作委員會專利局（GCCPO），提取CPD（Controlled Pressure Drilling）、MPD 和若干海灣國家合作委員會（GCC）專利，涉及自動節(jié)流、井下檢測和鉆井液流控制3 個主題。通過對GCC 專利文獻解讀和權(quán)利要求特征對比分析，部分有效專利已在海灣地區(qū)國家構(gòu)成專利風(fēng)險。目前，川慶鉆探正在實施海灣地區(qū)國家專利布局、專利保護方案設(shè)計、知識產(chǎn)權(quán)海關(guān)保護備案等工作。后續(xù)還將繼續(xù)開展中亞、南亞及南美等國家專利競爭準(zhǔn)入條件研究和專利預(yù)警分析；開展全球?qū)＠季?，包括專利合作協(xié)定（PCT）和巴黎公約路徑；開展相關(guān)國家專利審查模式研究，包括快捷模式、快審模式和常規(guī)模式等。

3.3 專利風(fēng)險管控

川慶鉆探在精細控壓鉆井系統(tǒng)研發(fā)創(chuàng)新、專利創(chuàng)造和應(yīng)用方面取得了長足進步和顯著成效，但在某些關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)＠麆?chuàng)造還存在短板。例如，井底與地面數(shù)據(jù)采集和傳輸信息化、自動化和智能化等，需要先進的鉆井優(yōu)化設(shè)計與實時鉆井測控理論相結(jié)合，構(gòu)建一體化智能井筒安全控制鉆井技術(shù)及專利集成。哈里伯頓公司著重在數(shù)據(jù)與傳輸系統(tǒng)領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)造并加大專利布局，在中國專利布局占比高達32%。下一步，川慶鉆探將加大研發(fā)投入，優(yōu)化科技資源配置，一方面對重要競爭對手專利布局態(tài)勢實時跟蹤和研判，另一方面加強專利風(fēng)險常態(tài)化管控，避免專利侵權(quán)發(fā)生。

4 精細控壓專利技術(shù)成效與影響力

當(dāng)前，川慶鉆探已成功在冀東油田、川渝地區(qū)、塔里木油田、土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)等國內(nèi)外復(fù)雜深層油氣勘探開發(fā)中大規(guī)模應(yīng)用精細控壓鉆井技術(shù)500 余井次，實現(xiàn)窄密度窗口底層安全、快速、優(yōu)質(zhì)施工，平均單井鉆井液漏失降低90%以上，固井質(zhì)量合格率提高16%，復(fù)雜處理時間減少85%，已經(jīng)成為深井、超深井高效勘探開發(fā)利器。該技術(shù)在阿姆河右岸地區(qū)成功攻克了高壓鹽膏層安全鉆進和長產(chǎn)層井段井控安全等世界級鉆井難題，實現(xiàn)井底壓力精確控制，創(chuàng)造9 項鉆井新紀錄，如蓬萊氣區(qū)超深井記錄、磨高區(qū)塊最長水平段紀錄、中國陸上最深氣井紀錄、蓬萊氣區(qū)最短鉆井周期等，鉆井成功率達到100%，填補了土庫曼斯坦無深層探井、水平井、大斜度定向井的歷史空白。

通過精細控壓鉆井專利戰(zhàn)略設(shè)計與實施，保障了川慶鉆探核心技術(shù)安全，為開拓國內(nèi)外市場提供了強力支撐。2023 年6 月，韓國振興院專利分析評估系統(tǒng)（SMART3)從權(quán)利性、技術(shù)性和可利用性3 個維度對川慶鉆探精細控壓系列專利進行評價。評價結(jié)論顯示，該技術(shù)系列專利已在全球持續(xù)產(chǎn)生重大綜合影響力，在與第三方專利糾紛中排他性（獨占性）程度為最高等級，其基礎(chǔ)性作用正在不斷增大，影響力不斷增強。

5 結(jié)束語

企業(yè)在市場競爭活動中，專利戰(zhàn)略是最根本最有力的競爭策略。川慶鉆探將專利戰(zhàn)略設(shè)計與實施運用到精細控壓鉆井領(lǐng)域，展示出類似哈里伯頓等全球強企在專利競爭中的站位高度、格局和前瞻性。專利從產(chǎn)生到授權(quán)、再到高價值運用是一個系統(tǒng)工程，既基于技術(shù)又超越技術(shù)，是多部門協(xié)同作用的知識產(chǎn)權(quán)工作體系，建設(shè)好這一體系，持續(xù)打造專利“武器庫”，實施專利戰(zhàn)略支撐企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展任重而道遠。