稠油熱采技術(shù)專利技術(shù)分析

夏凡壹

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心，四川 成都 610000）

稠油熱采技術(shù)專利技術(shù)分析

夏凡壹

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心，四川 成都 610000）

利用DWPI和CPRSABS數(shù)據(jù)庫，通過檢索、整理、統(tǒng)計和分析國內(nèi)外稠油熱采領(lǐng)域?qū)＠暾埼墨I，得到該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，并對相關(guān)專利的時空特性、技術(shù)領(lǐng)域及發(fā)展趨勢等方面的信息進行分析，以期能為該領(lǐng)域的專利工程師、技術(shù)人員提供參考。

稠油；熱采；專利；發(fā)展路線

稠油，也稱重油，是石油烴類能源中的重要組成部分，其瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量較高。稠油在世界油氣資源中占有較大比例。據(jù)統(tǒng)計，全世界稠油地質(zhì)儲量約為1萬億t，年產(chǎn)量高達127×108 t以上。我國稠油資源分布很廣，地質(zhì)儲量達1 640×106 t以上。由于稠油黏度大、流動性差，因此常規(guī)開采技術(shù)手段對其進行開發(fā)的效果較差。

1 稠油熱采基本概念

熱力采油主要是通過一些工藝措施使油層溫度升高，降低稠油黏度，使其易于流動，從而采出稠油。稠油熱采中，就其對油層的加熱方式可以分為兩類：一是在油層類燃燒產(chǎn)生熱量，如火燒油層；另一類是把熱流體注入油層，如注熱水、蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)等。其中最常見的熱采方法主要是蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、蒸汽輔助重力泄油，其次是火燒油層［1］。

2 稠油熱采技術(shù)發(fā)展狀況

2.1 數(shù)據(jù)源和關(guān)鍵詞

本文選用檢索數(shù)據(jù)庫位CPRSABS中文檢索數(shù)據(jù)庫及DWPI檢索數(shù)據(jù)庫。選用的通用檢索詞為：稠油，熱采，火驅(qū)，火燒油層，蒸汽吞吐，蒸汽驅(qū)，重力泄油。對應(yīng)的英文為：Viscous，Oil，Thermal，Product+，Steam Huff，Puff，Soak+，In-situ，Combust+，Steam Flood+，SAGD，Gravity Drainage。分類號取自國際專利分類表IPC（第8版），主要選取的分類號為E21B43、E21B47、E21B36、C9K8。由于該專利數(shù)據(jù)量較大，內(nèi)容重復(fù)冗余，噪聲信息繁多，根據(jù)專利分析的需要，多原始數(shù)據(jù)進行必要的數(shù)據(jù)清洗，如數(shù)據(jù)提取、導(dǎo)出、標引等操作。重點針對申請人、申請日、分類號、關(guān)鍵詞和引用文獻等字段信息進行加工整理，并對有用字段的信息進行統(tǒng)計分析。

圖1 稠油熱采專利申請量年度變化

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析

2.2.1 申請量年度分布及變化。本文在德溫特世界專利數(shù)據(jù)庫（DWPI）和中文專利文摘數(shù)據(jù)庫（CPRABS）進行檢索，檢索對象限定在全球公開日或者公告日在2017年1月1日之前的發(fā)明專利和實用新型專利申請。稠油熱采技術(shù)年度申請量分布及變化見圖1。

由圖1可以看出，全球范圍內(nèi)，稠油熱采技術(shù)專利申請始于20世紀60年代初期，直到20世紀70年代末期都處于較低水平，屬于稠油熱采技術(shù)的萌芽時期。一方面，由于技術(shù)水平所限，難以實現(xiàn)對稠油大規(guī)模開采；另一方面，從商業(yè)價值考慮，稠油等非常規(guī)油氣田的開發(fā)，成本依然較高。

到20世紀80年代，由于第二次石油危機，石油供應(yīng)緊張，世界上發(fā)達國家和石油公司紛紛在石油開采方面加大投入，20世紀80年代中后期開始出現(xiàn)緩慢增長。在此期間，SAGD技術(shù)已經(jīng)在加拿大AOSTRA的UTF項目中進行試驗［2］。

20世紀90年代以后是推廣和提升階段，這主要是因為技術(shù)的革新，SAGD、FAST、HASDive等技術(shù)在高黏度稠油和瀝青砂等非常規(guī)油氣資源中大規(guī)模推廣使用，水平井的大規(guī)模應(yīng)用，以及油價開始攀升，許多公司開始嘗試如何更好地提高高黏度稠油油藏的開采效率。

2004年至今，稠油熱采領(lǐng)域一直處于發(fā)展高潮期，2013年達到申請量鼎盛期，直至2014年申請量下降，進而出來較大幅度的申請量滑坡?？赡苁怯捎谧?014年開始國際油價持續(xù)下跌，各大石油公司為了節(jié)省開采成本，縮減了對非常規(guī)油氣田的開采，并減少了相應(yīng)科研投入，從而影響了申請量下降。

圖2 稠油熱采專利技術(shù)原創(chuàng)國分布

對于國內(nèi)的專利申請，稠油熱采領(lǐng)域的中國專利申請滯后于全球范圍的申請，中國相關(guān)石油企業(yè)研究起步發(fā)展較晚。2002年以前數(shù)量極低甚至為零，隨后開始成整體上升趨勢。2003年以后，國內(nèi)關(guān)于稠油熱采技術(shù)申請整體發(fā)展區(qū)域與全球申請量發(fā)展趨勢基本一致，2014年達到高峰?？傮w來說，中國國內(nèi)石油企業(yè)相關(guān)領(lǐng)域研究發(fā)展迅速，也是由于國外企業(yè)對中國市場越來越重視，這進一步反映了近年來中國經(jīng)濟技術(shù)水平的快速提高。

2.2.2 申請原創(chuàng)國和地區(qū)分布。技術(shù)原創(chuàng)國和地區(qū)表征了一個國家或地區(qū)在該領(lǐng)域的技術(shù)儲備和技術(shù)實力。為此，對涉及稠油熱采相關(guān)專利的申請人所在國家和地區(qū)進行排名統(tǒng)計，如圖2所示。

從圖2可以看出，該領(lǐng)域?qū)＠暾埩颗琶壳暗膰乙来问敲绹?、中國、俄羅斯（包括前蘇聯(lián)）、加拿大，占據(jù)了所有專利申請的88%，是稠油熱采的主要技術(shù)原發(fā)和創(chuàng)新國家，主導(dǎo)著稠油熱采領(lǐng)域的動向和發(fā)展方向。而以美國為首的發(fā)達國家，在稠油熱采領(lǐng)域占據(jù)著領(lǐng)先和核心地位，這與美國各石油企業(yè)在稠油熱采領(lǐng)域的科研技術(shù)投入，對技術(shù)革新的重視密切相關(guān)。此外，中國在稠油熱采領(lǐng)域?qū)＠暾埩空嫉诙?，雖然與美國相比還有相當?shù)牟罹啵谝欢ǔ潭壬弦脖砻麟S著中國石油開采能力的進步，以及專利保護制度的不斷完善，使我國在稠油熱證領(lǐng)域占據(jù)了重要的一席之地。

2.2.3 重點申請人統(tǒng)計分析。從圖3本領(lǐng)域重點申請人分布可以看出，全球稠油熱采領(lǐng)域?qū)＠暾埮琶?0的申請人中，有50%是美國企業(yè)，分別是?？松梨?、德州石油、康菲石油、西方石油公司和斯倫貝謝，其中埃克森美孚排第一位。美國石油企業(yè)在稠油熱采領(lǐng)域優(yōu)勢非常明顯。中國企業(yè)和單位進前10的有4家，中國企業(yè)在稠油熱采領(lǐng)域也是占有一席之地的。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，中國申請人絕大多數(shù)專利都只在國內(nèi)進行了專利申請，未進入其他國家，可能是我國企業(yè)在國際市場專利競爭方面意識還不夠。

2.3 技術(shù)發(fā)展路線

圖3 稠油熱采技術(shù)專利主要申請人分布

隨著時間的變化，技術(shù)領(lǐng)域的自身進步、更新和迭代往往在不同時期會呈現(xiàn)出不動的側(cè)重點和發(fā)展脈絡(luò)。本文對稠油熱采技術(shù)在不同時間節(jié)點的專利文獻進行梳理和分析，獲得如圖4所示的該領(lǐng)域的技術(shù)路線演進圖。

圖4 稠油熱采領(lǐng)域技術(shù)路線演進圖

由圖4可以看出，稠油熱采技術(shù)大致分為4個階段，20世紀60年代初期至20世紀70年代末期處于較低水平，屬于稠油熱采技術(shù)的萌芽時期，火燒油層和蒸汽吞吐是產(chǎn)生最早的稠油熱采方式。這個階段的熱采方式比較單一，都是單一的火驅(qū)或者蒸汽吞吐。

到了20世紀80年代開始緩慢增長，主要體現(xiàn)在開始使用蒸汽驅(qū)技術(shù)，并對現(xiàn)有技術(shù)進行改進。例如，在蒸汽驅(qū)和蒸汽吞吐中使用一些助劑，以提高采油效率，并且逐漸出現(xiàn)一些多種熱采方式結(jié)合進行稠油開采的方案。

20世紀90年代以后，熱采技術(shù)發(fā)展迅速，蒸汽注采中開始使用各種助劑。不僅原有熱采技術(shù)得到了進一步發(fā)展，而且出現(xiàn)了蒸汽輔助重力泄油技術(shù)（SAGD），將蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)的采收率提高25%。并且多種熱采方式進一步結(jié)合，出現(xiàn)如水平井重力輔助火燒油層技術(shù)（COSH），該技術(shù)能把火燒油層中的高能力效率、水平井高速采油能力和重力泄油過程具有的高采收率結(jié)合起來，采收率在原蒸汽采收率25%的基礎(chǔ)上還可以增加40%［3］。與此同時，熱采技術(shù)與其他增產(chǎn)技術(shù)如壓裂技術(shù)開始結(jié)合，出現(xiàn)了水平裂縫輔助蒸汽驅(qū)（FAST）等技術(shù)。

進入2004以后，是稠油熱采技術(shù)的黃金發(fā)展時期。經(jīng)過長期發(fā)展，越來越多的公司和油田開始使用稠油熱采，并進一步改進各種熱采技術(shù)，以適應(yīng)不同地質(zhì)油藏情況，并提高原油采收率。比如，水平井和復(fù)合井的大規(guī)模推廣，多井組連續(xù)開采，蒸汽開采中各種助劑的添加。在SAGD基礎(chǔ)上，進一步發(fā)展出溶劑輔助型ES-SADG、蒸汽+非凝析氣體SAGP、溶劑萃取VAPEX等技術(shù)。各種熱采技術(shù)之間也進一步融合出現(xiàn)大量蒸汽吞吐+蒸汽驅(qū)結(jié)合、蒸汽吞吐與火驅(qū)等結(jié)合的復(fù)合熱采方式［4］。

從熱采技術(shù)的總體發(fā)展趨勢來看，目前井網(wǎng)布局優(yōu)化、助劑改進是提高稠油采收效率的主要方式。而采用SAGD是較為先進的超、特稠油開采方式，由其發(fā)展而來的SAGP、VAPEX等技術(shù)也有廣闊的應(yīng)用前景。復(fù)合井技術(shù)、壓裂等與蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、SAGD、火燒油層等技術(shù)結(jié)合，或者各種熱采方式復(fù)合驅(qū)，能使油藏獲得較好的開采效果，是今后稠油熱采技術(shù)中應(yīng)關(guān)注的問題。

3 結(jié)語

本文詳細梳理了稠油熱采技術(shù)的分類和各分支的發(fā)展情況，對稠油熱采領(lǐng)域的技術(shù)路線演進行了分析，并對稠油領(lǐng)域?qū)＠暾堏厔荨⒌赜蚍植记闆r、各大公司技術(shù)情況進行了分析，有助于審查員全面了解稠油熱采技術(shù)發(fā)展趨勢，為涉及稠油熱采領(lǐng)域的技術(shù)人員、專利工程師提供專利信息。

[1]張義堂.熱力采油提高采收率技術(shù)［M］.北京：石油化工出版社，2006.

[2]DE Towson，王培良，王衛(wèi)星.加拿大現(xiàn)場稠油熱采技術(shù)綜述［J］.河南石油，1998（3）：44-45.

[3]王彌康，張毅，曹鈞合.火燒油層熱力采油［M］.東營：石油大學出版社，1998.

[4]張銳.稠油熱采技術(shù)［M］.北京：石油化工出版社，1999.

Patent Technology Analysis of Heavy Oil Thermal Recovery Technology

Xia Fanyi
（Patent Examination Cooperation Sichuan Center of the Patent Office,SIPO,Chengdu Sichuan 610000）

By the retrieval,collation,statistics and analysis of documents in DWPI and CPRSABS database that re?garding domestic and foreign oil field thermal recovery patent application,this paper summarizes the technical de?velopment thread in this field,and analyzes the temporal and spatial characteristics,technosphere and development trends of related patents,in order to provide references for patent engineers and technicians in this field.

heavy oil;thermal recovery;patent;development roadmap

TE345

A

1003-5168(2017)11-0055-03

2017-9-23

夏凡壹（1987-），女，碩士，審查員，研究方向：機械領(lǐng)域發(fā)明申請實質(zhì)審查。