知識產權協同保護助力鉆井液全產業鏈高質量發展

姚如鋼 張鐵銘

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司）

鉆井液作為鉆井的“血液”，在鉆井提速提效、促進勘探開發方面至關重要。隨著油氣勘探開發持續深入，復雜地層井、復雜結構井、超大位移水平井日漸增多，對鉆井液性能要求越來越嚴苛，高性能鉆井液技術市場需求日益增長。然而，國際公司嚴格封鎖相關核心產品和技術信息，構建了嚴密的技術與知識產權壁壘，嚴重阻礙了我國企業技術提升和國際化發展進程。中國石油集團長城鉆探工程有限公司（簡稱長城鉆探）作為中國石油天然氣集團有限公司（簡稱中國石油）最先走出去的鉆探企業，打破國際公司技術與知識產權壁壘、構建鉆井液全產業鏈知識產權保護體系的需求尤為迫切。關鍵核心技術是公司立足之本，對推動公司高質量發展影響深遠。習近平總書記在中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上講到“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的”[1]。圍繞核心技術，開展原創性、系統性攻關，打科技研發持久戰，引領行業技術發展方向，是當前石油鉆探公司面臨的首要任務，也是助力公司高質量發展的必經之路。

1 專利布局策略

常見的專利布局定位有保護型、對抗型和儲備型3 種[2]。保護型專利布局，側重保護核心產品和關鍵技術；對抗型專利布局，側重圍繞國際公司技術現狀、發展方向進行突圍式專利布局；儲備型專利布局，則側重對前瞻性技術、預研性技術和標準型儲備技術的布局[3]。

長城鉆探以行業前景和市場需求為導向，突出知識產權“體系化、技術化、產品化”路線，確定了保護型、對抗型和儲備型專利布局策略，明確專利布局的“四維九向”（即產品技術維度、變形擴展維度、競爭對手維度、行業/產業維度4 個維度及其9 個方向），筑牢知識產權保護三重“防護墻”。近年來，長城鉆探持續完善了61 個專利體系布局，形成15 個專業技術鏈，支撐鉆完井工程、錄井工程、儲層改造工程等六大業務方向的發展，構建一批核心技術專利群。同時，按照中國石油統一規劃部署，根據申報專利技術的業務需求、先進性、實用性、反向工程難易程度等指標組織專家進行評判，按照得分由高到低將專利分為A（核心）、B（重要）、C（普通）3 類。

長城鉆探圍繞高效能水基鉆井液技術需求，布局“高性能鉆井液體系及核心處理劑”專業技術鏈知識產權保護體系，形成抗飽和鹽抗高溫高密度水基鉆井液、高性能環保鉆井液等5 個二級子鏈、17個三級子鏈（圖1）。截至2022 年底，申報專利22件，其中A 類5 件、B 類專利15 件、C 類專利2件，2 項成果入選中國石油自主創新重要產品目錄，為長城鉆探石油工程技術全產業鏈業務高質量發展提供了有力支撐。

圖1 高性能鉆井液體系及核心處理劑專業技術鏈圖譜

2 知識產權管理措施

“制之有衡，行之有度”，要提升知識產權保護工作實效，必須堅持制度先行，首先要完善和落實各項知識產權管理制度。

2.1 加強知識產權制度建設

長城鉆探為保護專利技術的核心競爭力，在中國石油專利管理辦法等知識產權制度和配套獎勵辦法的指導下，結合實際，制修訂了公司知識產權管理辦法、自主知識產權內部優勢產品認定管理辦法、自主知識產權技術創新成果推廣應用創效獎勵辦法，對專利申請、維持與保護、實施許可、轉讓與引進等全過程進行管理，形成了嚴密科學的工作流程[4-7]，強化了自主知識產權技術成果的“后評估”制度體系，引導科技工作者將成果落地落實，為企業高質量發展提供強勁動力。

2.2 健全考核機制，完善激勵措施

為了鼓勵發明創造，增加公司專利申請量和高質量專利數量，形成更有價值的自主知識產權體系，長城鉆探建立了從項目立項、成果轉化、知識產權、標準制定，到優秀團隊、先進個人的全過程全方位一體化激勵機制，激發了科研人員的創新熱情。近兩年，長城鉆探密集制修訂知識產權相關管理辦法，增設知識產權獎勵類別，明確科技獎勵中對知識產權的要求，在績效考評、職級提升、課題立項、成果評獎等環節加大知識產權成果所占比重，各類科技進步獎、發明獎獲獎條件應以取得相應專利權為前提，有關職級提升工作與是否獲得專利權掛鉤，在同等條件下形成專利的優先[8-9]。

2.3 將知識產權納入科技管理全過程

一是科研項目必須設定階段性知識產權考核指標，嚴格落實項目長負責制，在項目立項初期同步規劃知識產權頂層設計，加強研發過程管理，項目結題驗收前，需完成相關知識產權指標方可提出驗收申請。長城鉆探2023 年推行重點項目“揭榜掛帥”制度，進一步明確了揭榜人擔任項目知識產權專員及開展知識產權頂層設計的要求。

二是設置公司、所屬單位兩級專利管理人員，負責專利全流程管理，組織專家對專利進行A（核心）、B（重要）、C（普通）評價分類。同時，建立專利“后評估”制度，篩選權利要求保護范圍合理、法律穩定性較高和市場推廣前景較好的專利。對高價值核心專利技術，鼓勵在具體技術方案方面進一步優化以降低成本、提高效能，隨著研究深入，不斷提出后續的專利申請，相應開發新的保護方式，實現對原始創新的延續性保護；對連續3 個評估周期（3 年）都處于低價值范圍的專利，按要求逐級報審后廢棄，持續優化知識產權資產結構。

三是評選科技進步獎、申請技術鑒定和論文發表前，必須對項目是否申請專利、是否涉及技術秘密和密級等進行確認。

上述管理措施切實增強了科研人員知識產權的創造意識和保護意識[10-11]。

2.4 技術—專利—標準三者有機結合

長城鉆探明確了“研發技術、申請專利、制定標準”三者有機結合的知識產權戰略，積極推進技術專利化、專利標準化、標準國際化。2022 年，以4 項核心專利為支撐的“頁巖油氣油基鉆井液技術要求和評價方法”標準研究項目獲批列入中國石油國際標準培育計劃，成為中國石油首家牽頭負責該培育計劃項目的所屬鉆探企業。同時，長城鉆探著力在優勢特色領域逐步形成“標準必要專利”，積極推動由單一實施專利技術向產業化、規?；霓D變。

2.5 強化分級培訓，打造知識產權專業團隊

為培養壯大知識產權專業團隊，長城鉆探根據所屬企業需求，針對知識產權審核人員、一般管理人員、研發人員開展分級分類培訓，提高公司員工的知識產權保護意識。組織各單位知識產權審核人員參加專利代理師考試培訓，提升綜合能力；組織一般管理人員參加制度政策、管理流程培訓，提高管理能力；組織研發人員參加專利挖掘、布局及技術交底書撰寫培訓，提高專利挖掘和撰寫能力。同時，為保障公司的合法利益，組織涉及專利技術的研究人員、應用企業等簽訂“保密協議”，有效保障核心技術的安全，為專利技術的創新創效和產業化提供有力支撐[12]。

3 核心技術專利群構建及成效

以胺基抑制劑與配套胺基鉆井液體系研發、相關專利技術及其延伸專利技術的知識產權保護與運用為例，詳細介紹長城鉆探基于核心產品構建系列專利技術保護群的思路和具體做法。

3.1 圍繞亟待攻克的核心技術，對標國際先進找方向

泥頁巖井壁失穩引發的事故復雜嚴重制約油氣安全、高效、綠色開發。鉆井液抑制性不足時，濾液侵入泥頁巖地層引起地層坍塌壓力上升，造成井壁巖石解理，發生掉塊、坍塌，引起卡鉆。部分復雜泥頁巖地層不得不采用油基鉆井液施工，隨之帶來高成本和環境風險。為此，國際公司早在20 世紀90 年代就紛紛研發高性能水基鉆井液技術，到“十一五”期間已發展成熟，并對中國企業實施技術封鎖。如美國Newpark Resources 公司主打的高性能水基鉆井液體系EVOLUTION?[12]，曾獲得有石油界奧斯卡之稱的World Oil Awards（世界石油大獎）2010 年度最佳鉆井、完井液和增產液體類大獎、2011 年度HART 特別價值工程發明獎，到“十二五”末已累計應用2400 余口井，其中頁巖氣井約2000口，但技術不轉讓，只提供昂貴的技術服務。

我國早期主要采用以磺化處理劑為核心的“三磺”鉆井液、KCl 聚合物鉆井液等，高性能水基技術核心材料研發進展緩慢，與國外技術差距大。要想打破國外技術壟斷，經濟、高效開發復雜地層油氣資源，縮短與國外先進技術差距，就必須研發出具有自主知識產權的高性能水基鉆井液技術，其核心是高效抑制劑的研發。

3.2 基于核心產品，構建系列專利技術保護群

（1）核心產品研發?！笆濉币詠?，在國家科技重大專項及產業化相關研究項目的支持下，長城鉆探科技工作者久久為功，對標MI-SWACO 公司胺基抑制劑UltraHib 等先進產品，研發出低分子量胺基抑制劑GWIN-E（圖2），通過引入醇羥基、羧基、胺基，改善產品親水性及對井壁的吸附能力，與其他材料的配伍性好，抑制黏土膨脹能力大幅提升。產品理論分子量介于165～591，分子量分布窄，屬于短鏈分子結構，分子直徑小，易于在黏土表面吸附，并實現對黏土片層插層，束縛其水化膨脹。1%加量條件下，黏土造漿抑制率和8h 泥巖線膨脹降低率分別比UltraHib 提高16.6%和12.4%。

圖2 胺基抑制劑分子結構示意圖

圍繞核心產品，分步開展配套納微米成膜封堵劑、降濾失劑、高效增黏劑、高效極壓潤滑劑等的研制，逐一解決抑制防塌、封堵承壓、井眼清潔和潤滑防卡等關鍵技術難題，研發了GWHP-FLEX?強抑制高潤滑水基鉆井液體系，構筑維持井壁穩定的兩道防線。第一道防線由高效封堵劑、降濾失劑構建，主要是保障致密且堅韌的泥餅特性，降低鉆井液及其濾液向地層侵入，減緩孔隙壓力傳遞。第二道防線則是盡最大努力降低侵入地層液相對地層巖石強度的弱化作用，主要由高性能胺基抑制劑、大分子包被劑及有機/無機鹽協同構建，三者協同作用下，由表及里抑制黏土水化膨脹，進而有效提高井壁穩定性。

（2）加強專利技術保護。為保護胺基抑制劑及配套胺基鉆井液體系知識產權，針對具體的技術方案，深入剖析其創新點內在機制，形成概況化方案，有效擴大“小分子胺基抑制劑GWINE”（ZL 201710785388.4）專利保護范圍。在其權利要求1～4 中公開鉆井液用胺基抑制劑成分主要包括多元醇酸丙基氯化銨和烯基聚醚類聚合物。在權利要求5～9 中公開其制備方法，包括所述胺基抑制劑由多元醇胺和氯丙烷類化合物混合制得多元醇酸丙基氯化銨，再和烯基聚醚類聚合物混勻得到，并明確了所述多元醇胺、氯丙烷類化合物、烯基聚醚類聚合物的可能組成。在該專利權利要求10 中公開了一種水基鉆井液體系組成成分及比例。每項權利要求的類型清楚，且權利要求的主體名稱與權利要求的技術內容相適應。在本專利申請過程中，基于專利說明書公開的內容，概括得出需要保護的技術方案，形成10 項權利要求，并通過適當限定成分類別及明確多種可能的成分組合，有效擴大了專利技術保護范圍。

（3）知識產權保護體系建設。工欲善其事，必先利其器。好的產品，離不開好的輔助配套技術支撐。長城鉆探持續優化頂層設計，圍繞配套廢棄物處理技術、性能評價及智能化軟件等產業鏈環節，布局開展系統性研究，突破性研發了“卡脖子”油田化學材料，大幅降低成本；開發了隨鉆井眼清潔監測與分析軟件、早期井涌井漏監測與評價系統，為提高施工效果提供了信息化保障；配套發明了水基廢棄物無害化、分質分離回收利用裝備。完成了處理劑研發、高性能胺基鉆井液體系及廢棄物處理一體化技術專利布局（圖3）。該專利技術及其延伸技術提高了水基鉆井液的重復利用率，為中國石油主營業務提質增效和高質量發展作出了積極貢獻。同時，圍繞該技術注冊了GWHP-FLEX?、GWHP Flex Seal?、GW AMAC? 3 個商標，對該技術領域實現全方位專利覆蓋，確保了專利權人的技術優勢和核心競爭力，逐步建立健全鉆井液全產業鏈知識產權保護體系，進一步樹立和鞏固了品牌形象。

圖3 圍繞核心技術構建鉆井液全產業鏈知識產權保護體系典型案例

3.3 用好核心專利技術，助力高質量發展

為加快胺基抑制劑與配套胺基鉆井液體系相關專利技術的有效實施，長城鉆探充分結合國際、國內石油勘探開發對該專利技術及其延伸技術的市場需求，采取基礎研究、高性能胺基鉆井液技術及產品、配套信息化軟件與廢棄物減量化、無害化、資源化處理裝備技術的有機組合營銷策略，基于核心產品自主生產的成本優勢，針對國內外不同項目用戶的需求，制定個性化實施方案，實現了專利價值的最大化，促進了相關專利技術的運用和實施，有效提升了相關專利及其延伸技術的市場競爭力和經濟效益。

在乍得項目，為甲方提供胺基鉆井液產業鏈一體化技術服務，鉆井復雜時效降低80%以上，電測一次成功率提高到95%，鉆井廢棄物減量59%，液相處理后BOD5≤25mg/L，COD ≤125mg/L，有效滿足了環境敏感區綠色、安全、高效開發需求。產業鏈一體化技術的實施，有效降低甲方開發成本，為乍得項目2021 年實現600×104t/a 產能建設及年產量超500×104t 的目標提供了有效的技術保障；在尼日爾項目，自2019 年底推廣應用胺基鉆井液相關專利技術及延伸技術以來，井徑擴大率得到有效控制，定向井電測一次成功率從36%提高到92.5%以上，平均通井電測耗時由119.2h 降低到60.2h，降低49.5%，鉆井周期同比縮短約20%，為甲方450×104t/a 產能建設提供了有效技術保障；在伊拉克格拉芙三期項目，3 口井試驗應用胺基鉆井液相關專利技術及其延伸技術，平均鉆井周期25.99d，比二期合同縮短36.87%，完井周期45.03d，比二期合同縮短33.18%。此外，胺基鉆井液相關專利技術及其延伸技術在四川敘永淺層頁巖氣和遼河油田興古、雷家等國內區塊亦實現成功應用，提速提效效果凸顯。

胺基抑制劑與配套胺基鉆井液體系相關專利技術及其延伸專利技術以更好的施工質量和更低的成本優勢，在海內外項目成功應用480 余井次，打響了中國石油品牌，樹立了中國石油良好形象。

4 結束語

縱觀當前，各企業、團隊主要根據自身市場需求和預期，相對獨立地開展科研攻關、知識產權保護與運用工作，研發同質化、內部惡性競爭等問題較為突出，降低了行業整體研發效率，也不利于行業有序發展。展望未來，各大鉆探企業、油田、研究院所等應加強分工與協作，充分發揮各自優勢，集中力量圍繞關鍵核心技術針對性開展研發，夯實鉆井液全產業鏈知識產權保護體系建設工作，為中國企業增強海外市場競爭力貢獻更多力量，提供更全面有效的知識產權保護與支撐。