史筱飛，沈建波

(山東省科學(xué)技術(shù)情報研究院，濟南 250101)

半潛式生產(chǎn)平臺相關(guān)技術(shù)專利報告

史筱飛，沈建波

(山東省科學(xué)技術(shù)情報研究院，濟南 250101)

摘要：利用Orbit專利分析平臺的全球?qū)＠易鍘?，從專利技術(shù)的發(fā)展趨勢、研發(fā)力量和市場競爭情況、創(chuàng)新機構(gòu)、發(fā)明人以及技術(shù)構(gòu)成等角度對國內(nèi)外半潛式生產(chǎn)平臺(Semi-FPS)領(lǐng)域的專利發(fā)展情況進行分析，針對該領(lǐng)域的發(fā)展提出對策建議。

關(guān)鍵詞：半潛式生產(chǎn)平臺；海洋油氣；浮動式生產(chǎn)平臺；海洋油氣；浮動式生產(chǎn)平臺；專利分析

半潛式生產(chǎn)平臺(semisubmersible floating production system，Semi-FPS)是浮動式海洋油氣生產(chǎn)平臺的一種，主要從事海上油氣生產(chǎn)性的開采、處理、貯藏、監(jiān)控、計量等作業(yè)，其主體結(jié)構(gòu)由上船體、立柱、下浮體以及立柱之間或下浮體之間的橫撐結(jié)構(gòu)組成[1]。這種類型的平臺最早出現(xiàn)于20世紀70年代，是早期應(yīng)用最為廣泛的海洋石油浮式生產(chǎn)裝置之一，在20世紀90年代后期開始迅速發(fā)展起來。截至2015年初，全球在役的半潛式生產(chǎn)平臺共有48座，其中2014年新交付1座。北海、 墨西哥灣與巴西海域是半潛式生產(chǎn)平臺應(yīng)用最為廣泛的區(qū)域[2]。半潛式生產(chǎn)平臺適應(yīng)的工作水深為150～3 000 m，即深海和超深海域[3]。隨著海洋油氣資源開發(fā)向深水、超深水海域延伸，再加上半潛式生產(chǎn)平臺具備的其他諸多優(yōu)點，如可變載荷大、外形結(jié)構(gòu)簡化、成本較低、船體安全性能好、裝載能力強和較為長期的海上工作能力而愈發(fā)受到市場的青睞。

半潛式生產(chǎn)平臺的設(shè)計具有很強的特殊性，因此幾乎每座平臺所采用的設(shè)計方案都不完全相同，我國尚不具備半潛式生產(chǎn)平臺的設(shè)計能力。在半潛式生產(chǎn)平臺的建造領(lǐng)域，共有36個廠家建造過半潛式生產(chǎn)平臺船體，24個船廠建造過半潛式生產(chǎn)平臺上部模塊。我國僅有中遠船務(wù)具備半潛式生產(chǎn)平臺船體和上部模塊建造經(jīng)驗。

隨著我國知識產(chǎn)權(quán)保護體系的完善和健全，自主知識產(chǎn)權(quán)成為海洋工程裝備領(lǐng)域眾多企業(yè)競爭的焦點。作為科技創(chuàng)新能力和技術(shù)進步情況的重要標志，專利的擁有量和質(zhì)量也成為國家和地區(qū)間技術(shù)競爭的重要途徑，因此對半潛式生產(chǎn)平臺的全球?qū)＠l(fā)展狀況進行分析具有重要意義。本文通過對半潛式生產(chǎn)平臺專利進行較為全面的分析，探索國內(nèi)外半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)競爭現(xiàn)狀，并針對該領(lǐng)域的發(fā)展提出對策建議，為我國半潛式生產(chǎn)平臺研究及發(fā)展提供參考。

1專利數(shù)據(jù)來源

1.1數(shù)據(jù)范圍

本文選取的統(tǒng)計結(jié)果為1985年1月1日～2015年10月12日期間公開的專利，由于發(fā)明專利需要18個月才予以公開，而實用新型專利通常需要6個月才能公開[4]，因此在排除了提前公開和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)即時更新等因素后，實際申請的專利數(shù)量可能要多于本文檢索使用的數(shù)據(jù)數(shù)量，2014年和2015年的統(tǒng)計結(jié)果僅供參考。

1.2檢索策略

以申請日、國際專利分類號(IPC分類號)、專利名稱和關(guān)鍵詞相結(jié)合的方式進行檢索，利用Orbit專利檢索分析平臺的全球?qū)＠易鍘爝M行數(shù)據(jù)檢索，通過數(shù)據(jù)清洗、專利去重等方法，最終共得到半潛式生產(chǎn)平臺相關(guān)專利1 976條[5]，其中國外相關(guān)專利1 505條，國內(nèi)相關(guān)專利471條。

所涉及的部分IPC分類號及含義如下。B63B：船舶或其他水上船只，與船有關(guān)的設(shè)備；E21B：土層或巖石的鉆進；E02B：水利工程[6]。

2專利分析

2.1專利發(fā)展趨勢

圖1為半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域全球?qū)＠暾埬贲厔荨?/p>

圖1　半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域全球?qū)＠暾埬贲厔?/p>

由圖1可見，從1985年開始，半潛式生產(chǎn)平臺的技術(shù)就已經(jīng)有了一定數(shù)量的申請，但是直到2000年之前每年的申請量都在50件以下。2001-2004年進入緩慢增長階段，這一階段的專利申請量大概在每年50～55件。也就是說，從1985-2004年，半潛式生產(chǎn)平臺裝備經(jīng)歷了約20年的低迷期。2005-2013年，半潛式生產(chǎn)平臺的專利申請量迅速增長，幾乎呈直線上升階段。這表明隨著國際市場對石油需求的不斷攀升，石油和天然氣產(chǎn)量亟須增加，但陸上石油開發(fā)增長潛力有限[7]，因而各國都將發(fā)展重點投向了海洋石油開采，用于深海油氣開發(fā)的半潛式生產(chǎn)平臺也因此受到了極大的關(guān)注。由于專利從申請到公開，存在公開周期，所以2014年和2015年的專利申請數(shù)量有所減少。

2.2研發(fā)力量和競爭市場分布

通過分析優(yōu)先權(quán)申請國家分布情況，可以了解全球研發(fā)資源的分布情況和研發(fā)力量強度，在進行專利學(xué)習(xí)和借鑒的過程中更有針對性，并能夠據(jù)此調(diào)整我國的專利布局。而通過分析公開國申請國家分布情況，則可以了解申請人對不同區(qū)域的重視程度，因為申請人為了提高自身技術(shù)的市場競爭力和研發(fā)產(chǎn)品的市場占有率，通常會在目標市場申請專利[8]。

圖2　半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域全球?qū)＠麅?yōu)先權(quán)國分布

由圖2可見，該領(lǐng)域技術(shù)主要來源于美國，共申請專利1 049件。其次是中國，申請專利248件，僅占美國專利申請數(shù)量的23.64%。排名第3的英國，專利申請數(shù)量為167件。韓國和法國則分別申請了122件和111件專利。排名前10位的國家中，另外5個國家的申請數(shù)量都在100件以下。由于申請國的分布情況能夠反映全球研發(fā)分布情況[9]，從總體排名看，半潛式生產(chǎn)平臺的核心技術(shù)還是主要掌握在歐美國家手中。

同時，專利公開國分布情況顯示，美國是該技術(shù)最主要的專利公開國家，其次是中國、英國及挪威等國家，他們既是技術(shù)的來源國，同時也是技術(shù)的使用國。此外，由于專利申請人通常在其所重視的市場申請和維持專利，由優(yōu)先權(quán)國排名對比可知，澳大利亞、加拿大及巴西等國也已經(jīng)成為半潛式生產(chǎn)平臺的重要應(yīng)用市場。

2.3研發(fā)創(chuàng)新機構(gòu)

通過研究創(chuàng)新機構(gòu)構(gòu)成(見圖3)，可以獲得技術(shù)水平領(lǐng)先的競爭對手的相關(guān)信息，便于各企業(yè)和組織掌握行業(yè)的技術(shù)進展情況，為制定不同的市場策略或?qū)＠呗宰鰷蕚洹?/p>

圖3　半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域全球?qū)＠暾埲伺琶?/p>

圖3表明，美國的哈利伯頓公司申請的專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先于其他企業(yè)，在半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域占據(jù)絕對優(yōu)勢。美國的斯倫貝謝公司、荷蘭皇家殼牌集團的研發(fā)實力也不容小視。韓國的大宇造船位居第4，中國的海洋石油總公司位居第5，也具備一定研發(fā)實力。韓國的三星重工、美國貝克休斯、史密斯國際、法國德西尼布及美國威德福/蘭姆公司等均對半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域的技術(shù)進行了一定程度的研發(fā)。從整體看，該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)還是主要集中在歐美國家，我國的中海油公司盡管排名躋身前10位，但是專利申請數(shù)量還是跟排名第1位的公司有不小的差距，這跟我國半潛式生產(chǎn)平臺研究起步較晚有關(guān)。我國半潛式生產(chǎn)平臺相關(guān)專利的申請最早出現(xiàn)于1984年，并且申請數(shù)量極少，而我國的第一艘半潛式生產(chǎn)平臺投產(chǎn)于1996年，是由一座半潛式鉆井平臺改裝而成[10]。因此，不論是在設(shè)計、建造還是配套設(shè)備方面，我國在半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域的技術(shù)儲備和經(jīng)驗儲備都略顯不足。

此外，海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)的參與者主要包括：裝備設(shè)計商、裝備制造商、能源技術(shù)服務(wù)商和石油公司[11]。據(jù)圖3顯示，美國哈利伯頓、斯倫貝謝、貝克休斯、史密斯國際、威德福/蘭姆等公司是能源技術(shù)服務(wù)企業(yè)，荷蘭皇家殼牌集團及中海油等是石油公司，韓國的大宇造船、三星重工是裝備制造商，法國德西尼布是裝備設(shè)計企業(yè)，這說明半潛式生產(chǎn)平臺的專利申請涉及到海洋油氣資源開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)。作為技術(shù)密集度很高的石油行業(yè)，對參與其中的企業(yè)、機構(gòu)等提出了很高的要求。為了提高技術(shù)和產(chǎn)品的市場競爭力和市場占有率，產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的企業(yè)都需要具備較強的研發(fā)設(shè)計和自主創(chuàng)新能力，這對于我國參與海洋工程裝備研究和建造的相關(guān)機構(gòu)和企業(yè)同樣適用。

2.4研發(fā)人才

通過進行主要發(fā)明人分析，可以獲得該領(lǐng)域活躍度較高的研發(fā)人才和團隊信息，為尋找領(lǐng)域內(nèi)專家進行技術(shù)咨詢、合作提供便利。

由于被引用專利可以說明其他專利對該專利存在依賴，也可以說明該專利在其領(lǐng)域的擴散和影響程度[12]。被引用發(fā)明人排名顯示，排名前10位的被引用發(fā)明人全部來自于歐美國家，這說明核心技術(shù)還是由歐美國家的技術(shù)人員掌握，他們在半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域具備較強的研發(fā)實力。然而對全球發(fā)明人排名發(fā)現(xiàn)，排名前10位的發(fā)明人除了來自于歐美國家，中國的發(fā)明人也占據(jù)了幾個席位，見圖4。

圖4　半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域國內(nèi)發(fā)明人排名

由圖4可見，謝斌的發(fā)明數(shù)量排名第一，是國內(nèi)半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域較為活躍的發(fā)明人。此外，李峰、劉剛及王飛等也是具有一定研發(fā)實力的研究人員，有需要的企業(yè)可以嘗試與他們進行技術(shù)合作或者進行交流、溝通與學(xué)習(xí)。

另外，這些研發(fā)人員主要來自于中國海洋石油總公司、大連理工大學(xué)、中國石油大學(xué)及煙臺中集來福士等，這些企業(yè)和高校儲備的技術(shù)力量相對較強，也是半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域起步較早、研究較為深入的機構(gòu)，是國內(nèi)可以尋求技術(shù)合作或者咨詢的專業(yè)機構(gòu)。作為唯一建造過半潛式生產(chǎn)平臺的國內(nèi)企業(yè)——中遠船務(wù)工程集團有限公司，也申請了少量專利，說明其研發(fā)實力較弱，但具備半潛式生產(chǎn)平臺相關(guān)方面的工程建造經(jīng)驗，可以提出咨詢、借鑒。

2.5技術(shù)構(gòu)成

技術(shù)分類構(gòu)成分析可以揭示該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)成熟度和研發(fā)熱點，有助于企業(yè)了解技術(shù)研發(fā)趨勢，進行技術(shù)更新和改進。

圖5　半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域全球?qū)＠?0位IPC構(gòu)成

由圖5可見，居于前3位的IPC分類號分別為：B63B-035/44、B63B-021/50和E21B-017/01。其含義分別為：浮式建筑物，水上倉庫，水上鉆井平臺或水上車間，例如載有油水分離設(shè)備的適合于專門用途的船舶或類似的浮動結(jié)構(gòu)；船用設(shè)備，專用船只，例如，浮動鉆井平臺或挖泥船或類似船只的錨定裝置；立管。這些是半潛式生產(chǎn)平臺的熱門技術(shù)。我國的技術(shù)領(lǐng)域分類排名與國際的熱點技術(shù)領(lǐng)域相似，這表明我國在半潛式生產(chǎn)平臺的研發(fā)方向上與歐美國家一致。因此，與這些技術(shù)相關(guān)的平臺的運動性能、疲勞壽命、結(jié)構(gòu)可靠性以及安全、監(jiān)測和控制等問題，是當前研究的重點，各研發(fā)機構(gòu)或企業(yè)可以加大在這些領(lǐng)域的研發(fā)投入。此外，相較于國外專利申請數(shù)量，我國在通過將支撐結(jié)構(gòu)降到水底進行固定(E02B017/02)和水下開采專用的生產(chǎn)輔助站，包括連接于一個中心站的許多輔助井口的水下設(shè)施(E21B043/017)方面申請的專利較少。由于這些是國際上較為成熟的技術(shù)，我國企業(yè)在研發(fā)時可以參考已有專利，加強學(xué)習(xí)借鑒。

在這些重點技術(shù)中，立管、井筒、甲板、防噴器、船體結(jié)構(gòu)、套管、錨固結(jié)構(gòu)及系泊系統(tǒng)等是都是比較熱門的技術(shù)概念，也是半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域較為核心的關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)的各企業(yè)和高校、科研院所等可以更多地關(guān)注這些技術(shù)領(lǐng)域及周邊配套技術(shù)，提升我國半潛式生產(chǎn)平臺相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)用的市場競爭力。

3建議

首先，國內(nèi)海洋工程裝備企業(yè)或研發(fā)機構(gòu)應(yīng)針對待研發(fā)的技術(shù)或產(chǎn)品進行深入調(diào)查，整理專利數(shù)據(jù)并進行情報分析，挖掘出技術(shù)空白點或者發(fā)展相對緩慢的技術(shù)，例如通過將支撐結(jié)構(gòu)降到水底進行固定的技術(shù)，提升對于這些技術(shù)的認識，并進行深入研究。針對已有專利內(nèi)容，分析其可取和不足之處，充分消化吸收其技術(shù)優(yōu)勢，并針對其不足加大研發(fā)力度。以現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)進行研發(fā)，可以避免重復(fù)勞動，使研發(fā)工作更有效率。

其次，研發(fā)工作應(yīng)立足于我國海洋石油開發(fā)實際情況。在充分調(diào)研我國海洋石油儲備地區(qū)的海洋氣候、海水特性和海底地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上進行有針對性的半潛式生產(chǎn)平臺研發(fā)。結(jié)合研發(fā)方向，分析已挖掘出的專利信息所針對的特定環(huán)境，避免對現(xiàn)有技術(shù)的過度解讀和生搬硬套，使研發(fā)出的平臺技術(shù)和特定海洋石油生產(chǎn)環(huán)境無縫對接。建議研發(fā)人員主動獲取生產(chǎn)一線資料，針對我國海洋石油生產(chǎn)中的實際問題進行有針對性的研發(fā)。

再次，鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入，引進高層次研發(fā)人才，提升自主創(chuàng)新能力和專利申請質(zhì)量。有條件的企業(yè)可以搭建研發(fā)平臺，或者與優(yōu)勢企業(yè)、科研機構(gòu)進行聯(lián)合研發(fā)，探索建立產(chǎn)業(yè)集群研發(fā)方式，針對半潛式生產(chǎn)平臺的熱點技術(shù)和發(fā)展趨勢進行重點研發(fā)，避免重復(fù)研發(fā)造成資源浪費。

最后，加強與國外半潛式生產(chǎn)平臺設(shè)計企業(yè)、建造企業(yè)和設(shè)備服務(wù)企業(yè)的溝通、互訪，通過與國外石油公司開展技術(shù)合作，學(xué)習(xí)已有的技術(shù)和經(jīng)驗，循序漸進地掌握與平臺相關(guān)的設(shè)計和建造技術(shù)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合自身優(yōu)勢，加大專利申請數(shù)量，增強技術(shù)占有率，提升產(chǎn)品參與市場能力。

4結(jié)論

本次檢索，共檢出半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域全球相關(guān)專利1 976條，其中國外相關(guān)專利1 505條，國內(nèi)相關(guān)專利471條。

全球半潛式生產(chǎn)平臺在20世紀90年代初期開始緩慢增長，進入2005之后專利申請數(shù)量更是呈直線增長狀態(tài)。我國與半潛式生產(chǎn)平臺相關(guān)的專利申請數(shù)量從2004年起開始有所增加。這一時期的增長主要與國際市場石油消費增長，而陸上油氣開發(fā)潛力有限有關(guān)。作為用于深海和超深海區(qū)域油氣開發(fā)的半潛式生產(chǎn)平臺因此而受到青睞，與之相關(guān)的支撐技術(shù)和產(chǎn)品也相應(yīng)地發(fā)展起來。

該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)主要集中在歐美國家。比較具有代表性的企業(yè)是：美國的哈利伯頓、斯倫貝謝、貝克休斯、史密斯國際、威德福/蘭姆等，荷蘭皇家殼牌集團，韓國的大宇造船、三星重工和法國德西尼布。這些企業(yè)在半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域具備較強的研發(fā)實力。中國海洋石油總公司是我國惟一躋身前10名的企業(yè)。此外，大連理工大學(xué)、中國石油大學(xué)、煙臺中集來福士等是我國比較有代表性的企業(yè)和高校，對半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域的研究起步較早、研究較為深入，儲備了一定數(shù)量的研發(fā)人員，技術(shù)水平相對較高。中遠船務(wù)集團有限公司雖然申請的專利數(shù)量較少，但由于參與過半潛式生產(chǎn)平臺船體和上部模塊的建造，其施工經(jīng)驗可以借鑒。

全球?qū)τ诎霛撌缴a(chǎn)平臺的研究主要集中在浮式建筑物、水上倉庫、水上鉆井平臺或水上車間，例如載有油水分離設(shè)備的適合于專門用途的船舶或類似的浮動結(jié)構(gòu)(B63B-035/44)；船用設(shè)備，專用船只，例如浮動鉆井平臺或挖泥船或類似船只的錨定裝置(B63B-021/50)和立管(E21B-017/01)。我國的研發(fā)重點與此一致。因此，應(yīng)加大與這些技術(shù)相關(guān)的平臺的運動性能、疲勞壽命、結(jié)構(gòu)可靠性以及安全、監(jiān)測和控制等問題的研究力度。此外，我國在通過將支撐結(jié)構(gòu)降到水底進行固定(E02B017/02)和水下開采專用的生產(chǎn)輔助站，包括連接于一中心站的許多輔助井口的水下設(shè)施(E21B043/017)方面申請的專利較少，是我國半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域研究較為薄弱的環(huán)節(jié)。

半潛式生產(chǎn)平臺領(lǐng)域較為核心的關(guān)鍵技術(shù)包括：立管、井筒、甲板、防噴器、船體結(jié)構(gòu)、套管、錨固結(jié)構(gòu)及系泊系統(tǒng)等，在今后的研發(fā)中，應(yīng)更多關(guān)注平臺管理和設(shè)備控制系統(tǒng)，其信息化、自動化和智能化是未來半潛式生產(chǎn)平臺的發(fā)展方向之一。

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Patent Analysis on Technologies of Semi-submersible Floating Production System

SHI Xiao-fei, SHEN Jian-bo

(Shandong Institute for Scientific and Technical Information, Jinan 250101, China)

Abstract:By using FamPat database of Orbit patent system as patent retrieval and analysis tool, the universal patent development status in the field of semi-submersible floating production system (Semi-FPS) is analyzed from the following aspects: development tendency of patent technology, the priority countries, the publication countries, the assignees, the inventors and the technical classifications. Some developing suggestions in this field are pointed out.

Key words:semi-submersible floating production system (Semi-FPS); marine oil and gas; floating production platforms; patent analysis

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2016.03.024

收稿日期：2015-11-16

第一作者簡介：史筱飛(1982—)，女，碩士，助理研究員 E-mail:yanjiu_sd@163.com

中圖分類號：U674.38;TE952；G306

文獻標志碼：A

文章編號：1671-7953(2016)03-0104-05

修回日期：2015-12-03

研究方向:情報學(xué)