川慶鉆探精細控壓鉆井技術專利戰略與實踐

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研究院）

知識產權是企業保護自身技術和品牌的主要手段，是企業競爭的重要武器。知識產權戰略定義為運用知識產權保護制度，為充分保護自己合法權益，獲得競爭優勢并遏制競爭對手，謀求最佳經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，大力實施知識產權戰略，充分發揮知識產權保護與運用對公司發展的促進作用，探索出一條行之有效、可復制、可推廣的路徑。

1 精細控壓鉆井技術發展概況

精細控壓鉆井技術（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、自動節流控制系統、地面回壓補償系統、壓力監測與流量控制系統，用于解決深井鉆井中安全密度窗口窄、多壓力系統、壓力敏感性地層所引起的井漏、井涌等復雜問題[2]。技術主要由威德福、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服務費用[3]。

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

圖1 川慶鉆探精細控壓鉆井系統

2 精細控壓技術專利戰略布局與專利創造

川慶鉆探作為國家知識產權優勢企業和全國專利試點單位，具備專利戰略設計與實施的基礎條件，針對精細控壓鉆井系統開展了專利戰略設計，主要涉及專利導航與布局、專利創造、專利保護策略等。

2.1 專利導航與布局

專利導航的作用是通過對全球專利的高精度檢索、對比分析，全面了解全球專利在產業發展中的影響力和作用方向，研判產業發展規律和市場發展趨勢，從而為企業技術研發和發展規劃科學路徑。

川慶鉆探開展精細控壓技術專利導航布局研究，主要圍繞中國、美國、加拿大和歐洲等國家和地區的重要競爭對手進行系統研究分析，國內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、西南石油大學等公司和院校，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。通過技術梳理和總結[6]，歸納出12 個關鍵技術要素（圖2）。

圖2 精細控壓技術關鍵技術要素[7]

研究對象的相關專利指標包括時序分布、趨勢及預測、技術構成、技術生命周期、主題熱點技術、競爭對手構成、發明人團隊模式及特點、技術主題、關鍵技術要素、同族專利、專利戰略布局、專利引證、綜合特性專利、專利指數（中國）、典型專利等。

對中國石油、中國石化、中國海油、西南石油大學和哈里伯頓公司的關鍵技術要素專利布局進行綜合分析，結果表明，重要競爭對手的主要技術主題取向不同，即便是相同技術主題，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，申請發明專利件數僅次于中國石油，布局覆蓋全領域，重點在井筒環空控制領域；中國海油存在2 個專利布局空白區；西南石油大學布局覆蓋全領域，重點在井筒環空控制領域；哈里伯頓公司專利布局涉及5 個關鍵技術要素，重點在井筒環空控制、數據及傳輸領域，存在7 個專利布局空白區。

表1 重要競爭對手關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，根據同組核心專利分布及專利應用情況，可分為3 個專利戰略布局導航區。第1 區主要包括美國、加拿大、巴西、澳大利亞和中國；第2 區主要包括俄羅斯、德國、印度、阿根廷等；第3 區主要包括日本、韓國、沙特阿拉伯、西班牙、新西蘭等。

研究發明人團隊模式及特點發現，中國油企如中國石油、中國石化、中國海油等，創新創造主要為大團隊協作模式，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或2～3 人領軍團隊模式。

2.2 專利創造

根據專利導航布局思路，川慶鉆探組織專利創造與技術研發，專利工程師與研發工程師協同參與技術研發全過程；科學規劃研發路徑，圍繞創新點，擴展技術廣度，挖掘技術深度，推動技術與法律相結合，對技術進行再創造。10 余年來，川慶鉆探以精細控壓基礎專利為核心，構建了梯度建設與層次分類融合的專利創造體系，運用核心技術專利集成，打破了國外技術壟斷和封鎖，國外公司技術服務費用從每日40 余萬元降至10 萬元內，最終退出了我國石油鉆探市場。川慶鉆探持續推進精細控壓鉆井技術自主創新，不斷通過專利固化關鍵核心技術和基礎技術，目前該領域已獲專利17 件，其中美國和俄羅斯專利各1 件，軟件著作權7 件，制定技術標準14 項。其中，ZL 2011103327632“井筒壓力模型預測系統控制方法”為后續專利奠定了基石；US 9638031B2 和RU 2570687C1 兩個專利率先在美國和俄羅斯獲得授權，具有里程碑式的意義；ZL 2011102837445“閉環精細控壓鉆井系統”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 精細控壓技術專利風險與保護

專利保護是利用專利制度為核心技術提供法律保護。在專利信息運用方面，堅持立項查新檢索，避免重復研究，尊重他人專利權的規避設計方案、加強技術主題專利分析等。在規避專利風險方面，實時跟蹤了解重要競爭對手創新創造技術取向和參與專利競爭發展態勢，及時處理專利權屬爭議和糾紛，建立專利風險預警機制，制定應急預案等。在專利布局規劃方面，制定技術領域戰略發展規劃和計劃，針對專利創造分級分類管理，實施專利布局與卡位等。

3.1 國內專利風險

近年來，國內精細控壓鉆井領域技術創新和專利競爭日趨激烈，專利布局密度越來越大，所面臨的專利風險壓力越來越大。川慶鉆探建立了有效的專利風險管控機制，加強新技術研究和新產品開發前的專利信息檢索，有效防范和規避專利侵權風險；通過分析評價專利指數，淘汰低價值專利，培育高價值專利；持續構建專利防護屏障，增強公司核心競爭力及抗擊專利風險的能力。同時，探索精細控壓技術必要專利與技術標準融合，加大標準必要專利培育和“專利群”構建。

3.2 海外專利風險

在國家層面的專利競爭中，精細控壓技術表現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，參與目標國家在精細控壓鉆井領域專利競爭和服務貿易，面臨的海外專利風險不斷增加。為防范專利侵權風險，2019 年，川慶鉆探為海灣地區國家技術準入組織開展了專利預警分析，包括阿曼、阿拉伯聯合酋長國、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 專利文獻解讀和權利要求特征對比分析，部分有效專利已在海灣地區國家構成專利風險。目前，川慶鉆探正在實施海灣地區國家專利布局、專利保護方案設計、知識產權海關保護備案等工作。后續還將繼續開展中亞、南亞及南美等國家專利競爭準入條件研究和專利預警分析；開展全球專利布局，包括專利合作協定（PCT）和巴黎公約路徑；開展相關國家專利審查模式研究，包括快捷模式、快審模式和常規模式等。

3.3 專利風險管控

川慶鉆探在精細控壓鉆井系統研發創新、專利創造和應用方面取得了長足進步和顯著成效，但在某些關鍵領域專利創造還存在短板。例如，井底與地面數據采集和傳輸信息化、自動化和智能化等，需要先進的鉆井優化設計與實時鉆井測控理論相結合，構建一體化智能井筒安全控制鉆井技術及專利集成。哈里伯頓公司著重在數據與傳輸系統領域創新創造并加大專利布局，在中國專利布局占比高達32%。下一步，川慶鉆探將加大研發投入，優化科技資源配置，一方面對重要競爭對手專利布局態勢實時跟蹤和研判，另一方面加強專利風險常態化管控，避免專利侵權發生。

4 精細控壓專利技術成效與影響力

當前，川慶鉆探已成功在冀東油田、川渝地區、塔里木油田、土庫曼斯坦阿姆河右岸地區等國內外復雜深層油氣勘探開發中大規模應用精細控壓鉆井技術500 余井次，實現窄密度窗口底層安全、快速、優質施工，平均單井鉆井液漏失降低90%以上，固井質量合格率提高16%，復雜處理時間減少85%，已經成為深井、超深井高效勘探開發利器。該技術在阿姆河右岸地區成功攻克了高壓鹽膏層安全鉆進和長產層井段井控安全等世界級鉆井難題，實現井底壓力精確控制，創造9 項鉆井新紀錄，如蓬萊氣區超深井記錄、磨高區塊最長水平段紀錄、中國陸上最深氣井紀錄、蓬萊氣區最短鉆井周期等，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略設計與實施，保障了川慶鉆探核心技術安全，為開拓國內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（SMART3)從權利性、技術性和可利用性3 個維度對川慶鉆探精細控壓系列專利進行評價。評價結論顯示，該技術系列專利已在全球持續產生重大綜合影響力，在與第三方專利糾紛中排他性（獨占性）程度為最高等級，其基礎性作用正在不斷增大，影響力不斷增強。

5 結束語

企業在市場競爭活動中，專利戰略是最根本最有力的競爭策略。川慶鉆探將專利戰略設計與實施運用到精細控壓鉆井領域，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。專利從產生到授權、再到高價值運用是一個系統工程，既基于技術又超越技術，是多部門協同作用的知識產權工作體系，建設好這一體系，持續打造專利“武器庫”，實施專利戰略支撐企業高質量發展任重而道遠。