网络成像测井专利分析

李文博，刘增

（1.中石化石油工程技术服务有限公司，北京100020；2.中石化胜利石油工程公司测井公司，山东东营257000）

网络成像测井专利分析

李文博1，刘增2

（1.中石化石油工程技术服务有限公司，北京100020；2.中石化胜利石油工程公司测井公司，山东东营257000）

成像测井技术是为适应复杂油气藏，比如裂缝、薄层、各向异性等油气藏的勘探、开发而发展起来的。它的出现使地层评价更加完善，使油藏描述更加准确，特别是可以对薄层、复杂岩性和裂缝特性等复杂结构的油气藏进行评价，提高了复杂油气藏的勘探和开发效益[1]。随着测井技术的发展，出现了数量较多的专利文献。为了充分利用最新专利情报信息，推进专利技术开发，取得专利竞争优势，在充分调研国内外网络成像测井系统的基础上，进行测井技术检索技术点拆解，制定专利检索策略，筛选检索的专利文献结果，分离有效专利，对专利文献进行宏观分析，为制订网络成像测井专利战略和研发方向提供信息支持。

专利文献；网络成像；测井技术；专利分析

1 背景阐述

自20世纪90年代成像测井技术推出以来，成像测井逐步替代数控测井，取得了良好的应用效果[2]。网络成像测井系统利用高性能计算机、网络连接、人机交互，实现了高速采集大量测井信息，完成了刻度、测井、数据处理、显示等多任务并行处理，具有高数据传输的电缆遥测系统，实现了井下仪器与地面设备间的大数据量传输。20世纪末，计算机和互联网技术的迅猛发展为测井数据采集方式的变革提供了条件。进入21世纪，以“数据共享、提供实时油藏解决方案”为主要特征的网络测井技术逐步形成[3]。

随着测井技术的发展，出现了大量的专利文献，测井专利数量呈上升趋势。专利信息作为反映当前技术研究热点和技术发展态势的一个重要情报，在测井技术发展规划中发挥着重要作用，并对测井技术的发展起到一定的推动作用[4-5]。为了充分利用测井专利文献这一重要科技资源，深层挖掘其中隐藏的有效信息，本文在充分调研国内外网络成像测井系统的基础上，进行测井技术检索技术点拆解，制定专利检索策略，筛选检索的专利文献结果，分离有效专利，对专利文献进行宏观分析，从而为制订网络成像测井专利战略和研发方向提供信息支持。

2 专利文献检索

开展测井专利分析研究，首先要进行相关专利文献的检索。专利检索与普通的查新检索不同，要求检索的专利文献全面、准确，既与本领域技术密切相关，又覆盖相关领域的全部专利文献，这是研究的重点工作。由于网上公开的原始专利数据信息不全、语言晦涩、冗长难懂，本研究数据来源于Innography系统。该系统可以查询和获取全球上百个国家的同族专利、法律状态和专利原文。此外，还包含来自PACER（美国联邦法院电子备案系统）的全部专利诉讼数据，来自邓白氏及美国证券交易委员会的专利权人财务数据。

2.1 检索技术点

对测井技术领域主要技术方向的分类如表1所示。

表1 测井技术检索技术点拆解

2.2 检索与筛选

研究采用关键词与国际专利分类号相结合的专利检索方法，为了保证结果的全面性，将初步检索结果进行专利同族扩增处理，然后整理专利的种类、法律状态、专利强度、引证、诉讼等信息，统计出专利申请量、授权量、有效专利量、核心专利数量、涉案专利数量等数据。通过人工筛选和工具检索，对检索结果进行二次标引、再分类，以此作为后续分析工作的数据基础。

2.3 专利文献检索结果

检索结果中的申请量是对检索结果进行同族扩增，保证数据的全面性，继而进行专利申请文档数量的统计（相当于排除了授权文档、翻译文档、检索报告等重复数据），保证申请数量的统计没有重复计算；检索结果中的授权量是在同族扩增结果下，排除重复的申请文档和尚未授权的专利申请，得到准确的授权数据，有效专利在专利有效期中选择active，排除过期专利。

对网络成像测井技术的全球专利数据进行检索和统计分析，检索范围包括美国、英国、中国、日本、韩国、法国、德国、PCT、EPO在内的超过100个国家和地区的发明和实用新型专利。检索截止日期为2016-10-10，共分离出全球网络成像测井技术的专利申请量15 534件，其中，授权量6 782件，授权比例43.6%；有效专利4 214件；过期专利2 568件；审查中专利3 219件；驳回、撤回等5 533件。

由专利数量可以发现，测井属于技术密集型产业，专业交叉度比较大，是油服行业最具挑战性的领域，同时，也是市场价值最高的领域。图1以饼图的形式将这一统计结果比例呈现出来。图1的数据显示，该领域的有效专利量占专利申请总量的27%，审查中专利占专利申请总量的21%，有效专利与审中专利之和占申请总量的比例为48%.

图1 全球网络成像测井技术专利法律状态统计

3 全球测井技术专利宏观分析

3.1 全球测井技术专利数量分析

通常情况下，专利申请是伴随着技术研发而行的，所以，专利申请量的高峰往往也出现在产品上市之前，形成先专利保护后产品上市的格局。将15 534件全球网络成像测井技术的专利按照申请年进行统计，得到年度申请量趋势图，如图2所示。

图2 测井技术全球专利年度申请趋势图

从图2中可以看出，1937—1960年属于零星申请阶段，每年申请量较少且不连贯。这表明，这个时期的测井技术还处于前期探索阶段。从20世纪60年代开始，非电法测井有了飞跃发展，以应用计算机为主的数字技术发展很快，引起了测井技术革命。到1974年，全球申请速度达到了每年165件。20世纪70年代后期，全球的申请量进入平稳发展阶段，在申请趋势图中表现为趋势曲线的斜率变小。这一阶段出现了一些测量储层新物理参数的仪器，比如电磁波传播测井、横波测井、改进的核磁测井等仪器，同时，采用多传感器、大信息量的方法改进原有仪器，增强分辨率和探测深度，提高测量精度和准确度。在2000年前后，随着电子学和计算机技术在测井中的广泛应用，测井技术有了突飞猛进的发展，主要表现在测井仪器不断向智能化、高精度、便携式方向发展。全球测井技术领域的专利申请量进入第二次的迅速突破发展，从1999年的年申请量344件迅速增长并于2012年达到顶峰的年申请量989件。

3.2 测井技术各分支全球专利趋势分析

图3表示出测井技术不同技术分支的全球专利申请趋势。数据传输技术受计算机和通信技术发展的影响，在20世纪70年代才开始有少量的专利申请，声波、电法和核这3种主要的测井仪器技术起步阶段的发展情况也是类似的。

由此可以看出，在20世纪90年代之前，这3个技术分支的趋势曲线是交织在一起的，但是，从20世纪90年代开始，这种情况逐渐发生了变化。电法和核测井仪的专利申请量逐渐与声波测井仪的专利申请量拉开距离。在电法测井仪方向，由于井间电磁测量技术、套管井电阻率测井技术和微电阻率扫描测井等电法测井技术开始广泛地推广应用，技术的更新促使专利数量增加；在核测井方向，1990年NUMAR/哈里伯顿公司将以色列威兹曼科学院的2位科学家Zvi Taicher和Schmuel Shtrikman等发明的使用梯度磁场的磁共振成像测井仪（MRIL）正式商业化应用，同时，斯伦贝谢公司1991年发明并在1995年商业化的可组合磁共振测井仪（CMR），大大加快了核测井仪在全球的推广使用，促使核测井专利数量的增加。

技术分支全球申请趋势曲线的第二次分化发生在2004年。在这之前，核测井仪和电法测井仪的申请趋势近似。在这之后，核测井仪经历了一小段的调整期，推测其遇到了一定的技术瓶颈。经过几年的调整后，其又开始快速发展，出现了采用多个测量频率、多磁场梯度、偏心贴井壁的测量方式，Schlumberger推出了MR Scanner，Baker Atlas推出了MREx。核磁共振测井仪器的共同特点是，采用多频率、多个磁场梯度，一次测井可采集多个等待时间（TW）和多个回波间隔（TE）下的许多组自旋回波串数据，可进行二维核磁共振测井，大大提高了储层流体识别和定量评价的效果。电法测井仪的申请量一直保持快速增长，主要原因是作为最早应用的测井方法，其原有技术基础比较雄厚，专利基数比较大，在此基础上的改进都能形成新的专利。同时，三分量感应测井、介电测井等一些新的电法测井技术相继出现，使得电法测井专利一直保持较快的增速，这一直是测井技术领域研究的热点。

图3 测井技术不同技术分支的全球专利申请趋势

3.3 全球主要专利权人统计

由表2可知，全球专利拥有量排名前20的公司包括斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿、雪佛龙和埃克森美孚等，上榜的中国专利权人有中石油、中海油和中石化。同时，从专利拥有量来看，斯伦贝谢、贝克休斯、哈里伯顿这三大公司遥遥领先于其他专利权人，在这个领域明显处于优势地位。

表2 全球TOP20专利权人排行表

4 中国专利分析

4.1 中国测井技术专利数量分析

从全球测井技术领域专利申请中筛选出中国专利申请共1 915件。在中国专利申请中，进一步筛选得到各个主要技术方向的专利情况，具体如表3所示。从表3中可以看出，在各技术方向的中国申请中，授权比例最高的为辅助测井技术，占80.9%，授权比例最低的是声波测井仪，占65.0%.其中，辅助测井技术方向的实用新型专利申请量为151件，占总申请量的比例约为59.0%；声波测井技术方向的实用新型专利申请量为97件，占总申请量的比例约为28.3%.实用新型专利申请获得授权的可能性比较大，是导致不同技术方向授权比例产生差距的主要原因，也是中国专利授权比例高于全球水平的主要原因。因此，可以根据中国专利制度的特点，充分利用实用新型专利授权快、费用低等优势，更早、更快地布局相关技术专利。

表3 中国测井技术专利数量统计表（件）

4.2 中国测井技术专利趋势分析

图4表示的是过去20年间中国测井技术专利申请量和授权量的趋势。与全球趋势不同的是，中国测井技术的申请和授权量变化没有经历明显的调整期，始终保持着加速增长的态势。我国从20世纪70年代末开始引进国外测井装备和技术，采用以引进为主、以消化吸收国外先进技术自行研究为辅的模式。

特别是在“十二五”期间，中石油、中海油和中国石油大学等多家企业和研发机构，依托国家重大专项“油气测井重大技术与装备”，围绕复杂油气藏和非常规油气识别和评价难题，开展测井关键技术与重大装备攻关。随着这些重大课题的实施，许多研究成果也以专利的形式公开。从图4中可以看出，申请趋势曲线的斜率变大，申请量在2012年达到高峰。

虽然专利申请的数量有所突破，一些自行研究的先进仪器也已得到了应用，但是，总体的测井技术水平与国外先进水平相比仍有较大差距。从总体情况看，国内石油测井行业仍处于发展期，而更多处于世界领先水平的测井技术被研发和推广应用仍然值得期冀。

4.3 中国测井IPC分布分析

通过对中国测井技术专利的TOP20国际分类号（IPC）进行统计，分析该领域技术主要涉及的技术方向和相关专利分布情况。

图4 中国测井技术专利趋势图

图5 中国测井技术领域TOP20的IPC分布图

图5统计了专利申请量前20的IPC分类。如图5所示，中国专利IPC排行首位的是“E21B 47/00：测量钻孔或井”，该分类下专利申请共410件，涉及的范围比较广，涵盖了测井仪器和测井方法的大部分内容；排行第二的IPC分类是“E21B 49/00：测试井壁的性质；地层测试；专用于地表钻进或钻井以便取得表土或井中液体试样的方法或设备”，该分类下专利申请共220件，主要涉及辅助测井的相关专利；排行第三位的是“G01V 3/00：电或磁的勘探或探测；地磁场特性的测量；例如，磁偏角或磁偏差”，该分类下专利申请共170件，主要涉及电法测井技术相关专利；排行第四位的是“E21B 47/12：从井中到地面或从地面到井中传输测量信号或控制信号的装置”，该分类下专利申请共104件，主要涉及数据传输技术的相关专利。其余各IPC分类下涉及的专利比较少。

5 结论

中国在全球范围内拥有的测井技术专利与国外大的公司，比如斯伦贝谢、贝克休斯和哈里伯顿相比，还有明显的差距，在测井技术领域，专利技术的竞争力相对比较弱。

测井技术的发展速度越来越快，虽然目前以斯伦贝谢为主的国际石油公司在本领域已经形成垄断格局，但从申请趋势来看，中国在近年来的研发力度逐渐加大，具备在该领域突围的能力。目前，测井专利技术研究的热点主要集中在地层测试、感应测井、电磁波传播测井和数据传输等几个方面。

［1］原宏壮，陆大卫，张辛耘，等.测井技术新进展综述［J］.地球物理学进展，2005，20（3）：786-795.

［2］吴鹏程，陈一健，杨琳，等.成像测井技术研究现状及应用［J］.天然气勘探与开发，2007，30（2）：36-40.

［3］肖立志，谢然红，柴细元，等.新世纪的测井技术——网络测井及其技术体系初探［J］.测井技术，2003，27（1）：6-10.

［4］杨兴琴.测井专利文本挖掘与数据统计分析［J］.测井技术，2011，35（5）：391-395.

［5］杨兴琴.测井专利检索策略研究及二级数据库建设［J］.测井技术，2011，35（3）：195-199.

〔编辑：白洁〕

TE151；P631.8+4

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.041

2095-6835（2017）15-0041-04