□ 肖 虎 □ 淮 超 □ 李曉康 □ 劉海峰 □ 張虎山 □ 戴嘉慶

1.中油國家油氣鉆井裝備工程技術(shù)研究中心有限公司 陜西寶雞 721002 2.寶雞石油機械有限責任公司 陜西寶雞 721002

1 研究背景

石油鉆機是油氣勘探、開發(fā)作業(yè)中的主要鉆井裝備,為鉆井服務,隨鉆井技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。油氣資源的開發(fā)水平在一定程度上依賴于鉆井裝備的技術(shù)水平。近年來,我國在石油鉆機技術(shù)研發(fā)方面取得了長足的進步,先后在管柱自動化、超深井鉆機、鉆機整體移運、司鉆集成控制等方面掌握了一批先進技術(shù)[1],提升了鉆機自動化水平,有效支撐了石油企業(yè)完成鉆完井提速提效、增儲增產(chǎn)的要求和目標。

世界知識產(chǎn)權(quán)組織的研究表明,全世界的發(fā)明創(chuàng)造信息90%以上首先通過專利文獻反映出來[2]。專利是最直接反映科技發(fā)展水平、行業(yè)技術(shù)路徑,以及最新動態(tài)的情報文獻[3]。筆者基于我國石油鉆機專利數(shù)據(jù),采用關(guān)鍵詞檢索法,通過對近十年的專利申請量、地域分布、申請人排名、國際專利分類技術(shù)構(gòu)成,以及核心專利等信息進行統(tǒng)計分析,揭示出我國石油鉆機技術(shù)領(lǐng)域當前的專利活動特點,并有針對性地提出對策建議,進而為石油鉆機技術(shù)領(lǐng)域的科研創(chuàng)新及企業(yè)發(fā)展提供參考。

2 專利檢索

智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫有超過1.5億條全球?qū)＠麛?shù)據(jù),覆蓋116個國家和地區(qū),提供精準、多維度、可視化的專利情報。筆者將智慧芽專利數(shù)據(jù)庫搜索引擎作為檢索工具,針對石油鉆機八大系統(tǒng)主要部件,采用關(guān)鍵詞檢索法,關(guān)鍵詞檢索范圍為專利的名稱和摘要,對2010年至2020年間相關(guān)公開專利進行檢索。經(jīng)過同族合并、人工去噪后,最終的檢索結(jié)果為1 958件。由于專利自申請日起滿18個月予以公布,因此2020年的數(shù)據(jù)僅供參考,同時不影響整體分析。

3 專利分析

3.1 專利總體情況

在石油鉆機技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),專利總體情況見表1。發(fā)明專利與實用新型專利數(shù)量的比值在一定程度上能夠反映技術(shù)創(chuàng)新程度的高低。2020年國內(nèi)發(fā)明專利與實用新型專利數(shù)量的比值為0.511,石油鉆機類比值為0.454,略低于國內(nèi)平均水平。

表1 石油鉆機專利總體情況

3.2 專利申請整體趨勢

近十年來,與石油鉆機相關(guān)的專利申請數(shù)量整體呈緩慢增長的趨勢。如圖1所示,石油鉆機專利申請數(shù)量的變化與國際油價走勢基本吻合,并呈現(xiàn)一定的滯后性。當國際油價在低位時,研發(fā)投資減少,專利申請量下降[4-5]。近兩年,國際油價相對較低,而專利申請量在走高,說明石油裝備制造行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力在提高,知識產(chǎn)權(quán)保護意識增強。

▲圖1 石油鉆機專利申請整體趨勢

3.3 專利地域分布

對于專利合作條約申請,在進入目標國前,申請人需要充分考慮技術(shù)質(zhì)量、經(jīng)濟價值,以及投入產(chǎn)出比。石油鉆機專利技術(shù)地域分布見表2。由表2可以看出,我國本土專利數(shù)量為1 929件,占比98.52%,高居第一。國外在我國的專利占比,美國、英國、荷蘭依次為1.38%、0.05%、0.05%。我國專利申請人通過專利合作條約途徑遞交的國際專利申請僅有4件,作為石油鉆機出口大國,相比而言,反映出技術(shù)創(chuàng)新程度不夠高,海外專利布局意識不強。

表2 石油鉆機專利技術(shù)地域分布

3.4 專利申請人排名

通過專利申請人排名,可以看出石油鉆機技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)各主要公司擁有的專利數(shù)量,了解技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的主要公司和競爭情況。石油鉆機專利申請人排名如圖2所示。由圖2可以看出，前八位申請人均為企業(yè),前三依次為寶雞石油機械、四川宏華、山東科瑞,沒有高校專利申請人,說明高校專利量占比不高,表明校企協(xié)同創(chuàng)新力度不夠。

▲圖2 石油鉆機專利申請人排名

3.5 國際專利分類技術(shù)構(gòu)成

分析石油鉆機技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)主要技術(shù)分支的占比情況,可以了解主要技術(shù)分支的創(chuàng)新熱度。另一方面,當前技術(shù)布局的空白點可能成為潛在機會。石油鉆機專利國際專利分類技術(shù)構(gòu)成見表3。由表3可見,石油鉆機專利技術(shù)主要分布在E21B15、E21B19、E21B7、B66D1分類。各種類型的鉆機,如連續(xù)運動起下鉆鉆機、極地鉆機、齒輪齒條鉆機、超深井鉆機等及其結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,使E21B15分類專利約占1/4。E21B19分類專利約占1/5,主要緣于管柱自動化技術(shù)的高速發(fā)展。隨著鉆機自動化技術(shù)的發(fā)展,以及控制技術(shù)水平的提高,E21B44分類專利占比達到6.03%。

表3 石油鉆機專利國際專利分類技術(shù)構(gòu)成

3.6 核心專利

專利引證提供了技術(shù)的關(guān)聯(lián)性指標,通過專利引證,可以挖掘出有重要影響力的核心專利[6]。在石油鉆機技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),前五項高頻被引專利見表4,主要集中在管柱處理系統(tǒng)。分析同一發(fā)明所擁有的同族專利數(shù)量,有助于評價專利的重要性。在石油鉆機技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),同族數(shù)量最多的前八項專利見表5,主要通過工藝流程優(yōu)化、整體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實現(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)。由表5可見,我國專利申請主體偏向技術(shù)研究,但缺少足夠高端和前沿技術(shù)方面的專利成果。

表4 石油鉆機高頻被引專利

表5 石油鉆機同族數(shù)量最多專利

4 對策建議

(1)加強海外專利布局,維護提升國際市場地位。

隨著知識產(chǎn)權(quán)經(jīng)濟的發(fā)展,專利資源已經(jīng)逐漸成為國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源。通過專利布局占領(lǐng)目標市場,已經(jīng)成為跨國企業(yè)爭奪和控制國外市場的重要手段。我國是石油鉆機出口大國,我國企業(yè)應當加強海外專利布局,以保護核心技術(shù),對抗競爭對手或參與行業(yè)競爭,進而維護、提升國際競爭優(yōu)勢和市場地位。如CN205154040U號公開了一種直立行走鉆機井架上段折疊機構(gòu)[7],這是國內(nèi)石油裝備制造企業(yè)針對中東沙漠地區(qū)特殊環(huán)境而設計的一種直立移運后折疊井架[8],基于專利保護的地域性原則,宜考慮在出口國進行相關(guān)專利布局。

(2)組建專利聯(lián)盟,推動技術(shù)共享,進而促進標準應用。

專利聯(lián)盟是企業(yè)之間基于共同的戰(zhàn)略利益,以相關(guān)的專利技術(shù)為紐帶形成的聯(lián)盟。通過組建石油鉆井裝備專利聯(lián)盟,構(gòu)筑專利池,推動各個研發(fā)主體在技術(shù)上的合作共享,有利于專利技術(shù)的推廣應用。目前,我國出口的石油鉆機大多數(shù)被客戶要求采用美國石油學會標準,聯(lián)盟企業(yè)應重視標準必要專利的作用,依托專利池,促進相關(guān)國家標準和行業(yè)標準的制定[9],積極參與國際標準化活動,使中國標準真正走向世界,發(fā)揮作用,保護我國出口石油鉆機的利益。

(3)產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新,推進高端裝備研發(fā)應用。

我國常規(guī)石油鉆井裝備在研發(fā)能力和制造規(guī)模方面處于國際領(lǐng)先水平,但是高端裝備缺乏核心競爭力,相比發(fā)達國家仍有差距。應當建立以企業(yè)為主體,以市場為導向,產(chǎn)學研用相結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新實體,有效整合不同創(chuàng)新主體間的科技資源,發(fā)揮聯(lián)合攻關(guān)的技術(shù)優(yōu)勢,集中攻關(guān)一批“卡脖子”技術(shù),協(xié)同推進高端裝備的研發(fā),加速創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化應用[10]。

(4)裝備技術(shù)與信息技術(shù)深度融合,提升石油鉆機智能化水平。

近幾年來,依據(jù)中石油“六年三代”鉆井工程裝備“四化”建設長期規(guī)劃,國內(nèi)石油鉆機自動化水平得到了本質(zhì)提升,初步實現(xiàn)了“五省”效果。但是,油氣裝備產(chǎn)業(yè)的信息化程度較低,仍處于初級階段。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的突飛猛進發(fā)展,油氣裝備技術(shù)應當與信息技術(shù)深度融合,著力進行石油鉆機遠程故障診斷及技術(shù)服務、石油鉆機系統(tǒng)關(guān)鍵裝備自主決策和智能聯(lián)動等關(guān)鍵技術(shù)研究,提升我國石油鉆機數(shù)字化、智能化水平,為實現(xiàn)智能鉆井提供裝備保障。

(5)開發(fā)應用石油鉆機節(jié)能技術(shù),助力實現(xiàn)降碳減排目標。

在能源轉(zhuǎn)型的道路上,化石能源在相當長時間內(nèi)還將起到不可替代的作用。在石油鉆井過程中,存在嚴重的能源浪費情況,在碳達峰、碳中和約束條件下,石油裝備企業(yè)應加大石油鉆機節(jié)能技術(shù)開發(fā)應用力度,如CN202673478U號公開的石油鉆機余熱發(fā)電裝置技術(shù),CN103414253A、CN110748464A、CN104806201A號公開的石油鉆機動能回收技術(shù),通過提高能源效率來減少溫室氣體排放,進而助力石油行業(yè)實現(xiàn)降碳減排目標。

5 結(jié)束語

筆者通過對近十年來我國石油鉆機技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的專利信息進行統(tǒng)計分析,揭示當前這一領(lǐng)域?qū)＠顒铀哂械奶攸c:在行業(yè)整體技術(shù)創(chuàng)新能力提高,知識產(chǎn)權(quán)保護意識增強的同時,海外專利布局意識不強,校企協(xié)同創(chuàng)新力度不足,高端裝備技術(shù)創(chuàng)新程度不夠。針對分析結(jié)果,有針對性地提出重視海外專利布局、組建專利聯(lián)盟、產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新、裝備技術(shù)與信息技術(shù)深度融合發(fā)展、開發(fā)應用節(jié)能技術(shù)等對策建議。