深海管線修復(fù)封堵裝置專利技術(shù)分析

莊 園

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000)

深海管線修復(fù)封堵裝置專利技術(shù)分析

莊 園

(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000)

我國(guó)剛剛著手深水海底管線維修系統(tǒng)(DPRS)的研究，工程搶修需要依賴國(guó)外的技術(shù)服務(wù)，從專利文獻(xiàn)的視角對(duì)深海管線修復(fù)封堵裝置的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)分析，以助于深水海底管線維修技術(shù)在國(guó)內(nèi)的廣泛推廣與應(yīng)用。

深海；管道；修復(fù)；封堵；專利技術(shù)

1 深海管線修復(fù)封堵技術(shù)概述

國(guó)外深水油氣勘探在20 世紀(jì)70 年代已經(jīng)開(kāi)始，西方國(guó)家就已對(duì)深水油氣田投入開(kāi)發(fā)，這些開(kāi)發(fā)油田的國(guó)家企業(yè)在墨西哥灣、北海及挪威海等海域，投入了大量的深水海底油氣管線進(jìn)行生產(chǎn)，作為管道服務(wù)行業(yè)領(lǐng)頭羊的美國(guó)TDW 公司，其開(kāi)發(fā)的Smart-PlugTM系統(tǒng)在海洋管道系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，它們?cè)谏詈９芫€工作中可以方便的進(jìn)行閥門更換，也可以進(jìn)行技術(shù)維修，以保證深水油田的正常工作。Angus George Bowie[1]發(fā)明了一項(xiàng)新技術(shù)，可以為管內(nèi)介質(zhì)壓差提供封堵動(dòng)力，主要由牽引模塊、封堵模塊和拖船模塊組成管內(nèi)封堵器，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。Oil-States Hydro Tech 公司是深海管線修復(fù)的主要供應(yīng)商之一，該公司成立了海底管道搶修技術(shù)的專門研究隊(duì)伍，為深海油田生產(chǎn)提供了保證。這個(gè)公司的作業(yè)最深處達(dá)1 615 m，他們?cè)谛扪a(bǔ)工作中承受的工作壓力達(dá)10.5 MPa，更換的油田最大管徑為1 067 mm。

我國(guó)的管道封堵?lián)屝藜夹g(shù)起步較晚，但是我國(guó)深海管道封堵技術(shù)發(fā)展很快。現(xiàn)今最大的海底封堵管徑已達(dá)1 400 mm 以上，封堵壓力還在不斷增大[2]。在深海管線修復(fù)中，不停輸帶壓開(kāi)孔封堵?lián)屝藜夹g(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在國(guó)內(nèi)各公司中，尤其是中國(guó)石油天然氣公司，已經(jīng)掌握了管道封堵?lián)屝薜南冗M(jìn)技術(shù)及設(shè)備。張仕民等[3]設(shè)計(jì)了一種管內(nèi)高壓智能封堵器，這種技術(shù)對(duì)鎖定錨爪進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[4]，深海維修效果極佳。這種封堵器有望打破國(guó)外技術(shù)封鎖，為中國(guó)的石油建設(shè)提供力量，推動(dòng)國(guó)內(nèi)海洋管道封堵?lián)屝藜夹g(shù)的發(fā)展。

深海管線修復(fù)封堵裝置的組成一般由夾緊定位裝置、移送裝置、錨定裝置、封堵裝置、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等構(gòu)成?，F(xiàn)役主要深海管線修復(fù)封堵技術(shù)包括：冷凍封堵技術(shù)、不停輸帶壓開(kāi)孔封堵技術(shù)、管內(nèi)高壓智能封堵技術(shù)。其中，管內(nèi)高壓智能封堵技術(shù)是新興的管道封堵?lián)屝藜夹g(shù)，是深水海底管線維修的重要技術(shù)，挪威PSI[5]公司和美國(guó)TDW 公司已經(jīng)掌握了管內(nèi)高壓智能封堵技術(shù)，同時(shí)也制造出管內(nèi)高壓智能封堵器，因此中國(guó)的深海管線修復(fù)封堵技術(shù)還要繼續(xù)努力，實(shí)現(xiàn)偉大目標(biāo)。

2 深海管線修復(fù)封堵裝置專利申請(qǐng)狀況分析

2.1 國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)趨勢(shì)比對(duì)

圖1為深海管線修復(fù)封堵裝置全球?qū)＠暾?qǐng)量整體趨勢(shì)圖，長(zhǎng)期處于遲緩提升狀態(tài)，近些年來(lái)，全球的申請(qǐng)人大范圍的對(duì)深海管線修復(fù)封堵技術(shù)投入研究精力。圖2為國(guó)內(nèi)外深海管線修復(fù)封堵裝置專利申請(qǐng)狀況對(duì)比曲線圖，將全球?qū)＠暾?qǐng)量分別對(duì)比國(guó)內(nèi)外的專利申請(qǐng)量，可以看出，在1999年前國(guó)外的專利申請(qǐng)占主導(dǎo)地位，推動(dòng)了深海管線修復(fù)封堵技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，而2009年之后，中國(guó)對(duì)深海管線修復(fù)封堵技術(shù)做出了巨大的貢獻(xiàn)。

由圖2的國(guó)外申請(qǐng)量曲線可以看出，在1965—1978年呈穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)，每間隔兩年會(huì)有一個(gè)調(diào)整期，但是每年的專利申請(qǐng)量不多，屬于技術(shù)發(fā)展的萌芽和初步增長(zhǎng)期，因?yàn)檫@個(gè)階段技術(shù)正處于探索階段，人們的研究焦點(diǎn)還在管道對(duì)接緊密性方面。隨著深海封堵裝置特定結(jié)構(gòu)部位改造技術(shù)趨于成熟，1978—1987年專利申請(qǐng)出現(xiàn)下滑趨勢(shì)，但在1987年申請(qǐng)量突增，也可能是因?yàn)槟硞€(gè)公司的崛起，帶來(lái)了專利申請(qǐng)量的提升，后再次趨于回落。1997—2007年間呈波浪式變化，標(biāo)志著發(fā)展進(jìn)入了穩(wěn)定階段，深海管線修復(fù)封堵裝置各方面的申請(qǐng)均衡發(fā)展，同樣每隔幾年會(huì)出現(xiàn)休整態(tài)勢(shì)。2007—2014年再次迎來(lái)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在此階段，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人開(kāi)始介入深海管線修復(fù)封堵技術(shù)的研發(fā)，國(guó)外專利申請(qǐng)量在此階段的飆升意味著深海管線修復(fù)封堵技術(shù)已完善成熟，獲得了各領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛關(guān)注，在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用、普及，實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。2014年，國(guó)外申請(qǐng)量再次達(dá)到了鼎盛時(shí)期，預(yù)估是隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人們關(guān)注熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了管內(nèi)高壓智能封堵技術(shù)，再次掀起申請(qǐng)狂潮。

由圖2的國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量曲線可以看出，1999年以前國(guó)內(nèi)深海管線修復(fù)封堵技術(shù)并未明顯啟動(dòng)研究，而當(dāng)國(guó)外深海管線修復(fù)封堵技術(shù)進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí)，國(guó)內(nèi)深海管線修復(fù)封堵技術(shù)才剛剛開(kāi)始萌芽發(fā)展，并在后面的一段時(shí)間保持一段穩(wěn)步增長(zhǎng)階段后出現(xiàn)迅猛發(fā)展的趨勢(shì)，且在國(guó)外專利申請(qǐng)逐步進(jìn)入成熟期時(shí)，國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)仍然處于發(fā)展期。2010—2016年，國(guó)內(nèi)外各國(guó)同時(shí)致力于深海管線修復(fù)封堵技術(shù)智能化研究，中國(guó)的申請(qǐng)量明顯高于國(guó)外，期待國(guó)內(nèi)企業(yè)借此能率領(lǐng)全球，為深海管線修復(fù)封堵技術(shù)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。

圖1 全球?qū)＠暾?qǐng)量Fig.1 Global patent applications

圖2 國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)狀況Fig.2 The status of patent applications at home and abroad

2.2 深海管線修復(fù)封堵技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)

在國(guó)外專利申請(qǐng)中，美國(guó)在該領(lǐng)域?qū)ι詈９芫€修復(fù)封堵技術(shù)的研究貢獻(xiàn)性巨大。但目前，善于運(yùn)用進(jìn)攻型專利戰(zhàn)略的美國(guó)并沒(méi)有把眼光放在其他國(guó)家，深海管線修復(fù)封堵技術(shù)目前仍處于高速發(fā)展階段，而待技術(shù)穩(wěn)定后，預(yù)期以專利權(quán)為武器的美國(guó)，將會(huì)矛頭指向國(guó)外市場(chǎng)，為以后深水海底管線完整性管理奠定基礎(chǔ)。

就國(guó)內(nèi)外研究方式而言，中國(guó)主要申請(qǐng)趨勢(shì)為國(guó)內(nèi)公司與公司，或公司與高校、研究所合作研究，營(yíng)造出共同研究開(kāi)發(fā)的良好氛圍，更有助于專利技術(shù)的轉(zhuǎn)化和市場(chǎng)的開(kāi)拓。而國(guó)外深海管線修復(fù)封堵裝置的研發(fā)有很多聯(lián)合申請(qǐng)，但國(guó)外申請(qǐng)聯(lián)合申請(qǐng)一般為一個(gè)總公司和設(shè)立在國(guó)外的各國(guó)分公司合作申請(qǐng)的專利，像美國(guó)SHELL的大型企業(yè)，一般實(shí)力雄厚，多是自主研發(fā)，單一申請(qǐng)居多。

近些年，在深海管線修復(fù)封堵裝置的各結(jié)構(gòu)方面均已奠定穩(wěn)定基礎(chǔ)的前提下，掀起了研究“管內(nèi)智能封堵”技術(shù)的熱潮，雖然相對(duì)于國(guó)外申請(qǐng)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的申請(qǐng)無(wú)論從研究進(jìn)度，還是研究深度都遠(yuǎn)不及美國(guó)、歐洲地區(qū)等，但國(guó)內(nèi)各申請(qǐng)人也開(kāi)始追隨國(guó)際步伐，針對(duì)智能化ROV技術(shù)進(jìn)行自主研究。綜合分析上述各因素，期待中國(guó)可利用自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)引領(lǐng)全球深海管線修復(fù)封堵技術(shù)的發(fā)展新浪潮。

[1] Annapurna R. The role of microorganisms in the corrosion of heat exchanger tube materials[J]. Transactions of the SAEST，2002，37(3)：87-90.

[2]江龍強(qiáng). 管道封堵?lián)屝藜夹g(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011，(02)：100-103.

[3]張仕民，李彥民，馬永明，等. 管內(nèi)高壓智能封堵技術(shù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2009，28(6)：59-61.

[4]耿岱，張仕民，王德國(guó)，等. 管道智能封堵器錨爪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011，30(4)：279-282.

[5]Parrott R，Tveit E. Onshore，offshore use of high-pressure pipeline isolation plugs for operating pipeline construction，maintenance[J].Pipeline and Gas Journal，2005，232(1)：30-35.

Patentedtechnologyanalysisofdeepseapipelinerehabilitationpluggingdevice

ZHUANG Yuan

(Patent Office of Patent Examination and Cooperation, Jiangsu Bureau, State Intellectual Property Office, Suzhou 215000, China)

In China, DPRS (Deep Water Pipeline Maintenance System) has just been researched. The engineering repair needs relying on foreign technical services. From the perspective of patent literature, a comprehensive statistical analysis is made on the development trend of deep sea pipeline repair and sealing devices in order to promote the wide range of application of deep sea pipeline repair technology of China.

Deep sea; Pipeline; Repair; Plugging; Patented technology

TE973

A

1674-8646(2017)20-0134-02

2017-08-28

莊園 (1986-)，女，碩士，實(shí)習(xí)研究員。