深海管线修复封堵装置专利技术分析

庄 园

(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215000)

深海管线修复封堵装置专利技术分析

庄 园

(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215000)

我国刚刚着手深水海底管线维修系统(DPRS)的研究，工程抢修需要依赖国外的技术服务，从专利文献的视角对深海管线修复封堵装置的发展趋势进行了全面的统计分析，以助于深水海底管线维修技术在国内的广泛推广与应用。

深海；管道；修复；封堵；专利技术

1 深海管线修复封堵技术概述

国外深水油气勘探在20 世纪70 年代已经开始，西方国家就已对深水油气田投入开发，这些开发油田的国家企业在墨西哥湾、北海及挪威海等海域，投入了大量的深水海底油气管线进行生产，作为管道服务行业领头羊的美国TDW 公司，其开发的Smart-PlugTM系统在海洋管道系统中有着广泛的应用，它们在深海管线工作中可以方便的进行阀门更换，也可以进行技术维修，以保证深水油田的正常工作。Angus George Bowie[1]发明了一项新技术，可以为管内介质压差提供封堵动力，主要由牵引模块、封堵模块和拖船模块组成管内封堵器，结构相对简单。Oil-States Hydro Tech 公司是深海管线修复的主要供应商之一，该公司成立了海底管道抢修技术的专门研究队伍，为深海油田生产提供了保证。这个公司的作业最深处达1 615 m，他们在修补工作中承受的工作压力达10.5 MPa，更换的油田最大管径为1 067 mm。

我国的管道封堵抢修技术起步较晚，但是我国深海管道封堵技术发展很快。现今最大的海底封堵管径已达1 400 mm 以上，封堵压力还在不断增大[2]。在深海管线修复中，不停输带压开孔封堵抢修技术已达到国际先进水平，在国内各公司中，尤其是中国石油天然气公司，已经掌握了管道封堵抢修的先进技术及设备。张仕民等[3]设计了一种管内高压智能封堵器，这种技术对锁定锚爪进行了优化设计[4]，深海维修效果极佳。这种封堵器有望打破国外技术封锁，为中国的石油建设提供力量，推动国内海洋管道封堵抢修技术的发展。

深海管线修复封堵装置的组成一般由夹紧定位装置、移送装置、锚定装置、封堵装置、控制系统、液压系统等构成。现役主要深海管线修复封堵技术包括：冷冻封堵技术、不停输带压开孔封堵技术、管内高压智能封堵技术。其中，管内高压智能封堵技术是新兴的管道封堵抢修技术，是深水海底管线维修的重要技术，挪威PSI[5]公司和美国TDW 公司已经掌握了管内高压智能封堵技术，同时也制造出管内高压智能封堵器，因此中国的深海管线修复封堵技术还要继续努力，实现伟大目标。

2 深海管线修复封堵装置专利申请状况分析

2.1 国内外专利申请趋势比对

图1为深海管线修复封堵装置全球专利申请量整体趋势图，长期处于迟缓提升状态，近些年来，全球的申请人大范围的对深海管线修复封堵技术投入研究精力。图2为国内外深海管线修复封堵装置专利申请状况对比曲线图，将全球专利申请量分别对比国内外的专利申请量，可以看出，在1999年前国外的专利申请占主导地位，推动了深海管线修复封堵技术的持续发展，而2009年之后，中国对深海管线修复封堵技术做出了巨大的贡献。

由图2的国外申请量曲线可以看出，在1965—1978年呈稳步增长趋势，每间隔两年会有一个调整期，但是每年的专利申请量不多，属于技术发展的萌芽和初步增长期，因为这个阶段技术正处于探索阶段，人们的研究焦点还在管道对接紧密性方面。随着深海封堵装置特定结构部位改造技术趋于成熟，1978—1987年专利申请出现下滑趋势，但在1987年申请量突增，也可能是因为某个公司的崛起，带来了专利申请量的提升，后再次趋于回落。1997—2007年间呈波浪式变化，标志着发展进入了稳定阶段，深海管线修复封堵装置各方面的申请均衡发展，同样每隔几年会出现休整态势。2007—2014年再次迎来增长态势，在此阶段，国内申请人开始介入深海管线修复封堵技术的研发，国外专利申请量在此阶段的飙升意味着深海管线修复封堵技术已完善成熟，获得了各领域技术人员的广泛关注，在各个领域应用、普及，实现了快速发展。2014年，国外申请量再次达到了鼎盛时期，预估是随着人工智能技术的不断发展，人们关注热点转移到了管内高压智能封堵技术，再次掀起申请狂潮。

由图2的国内申请量曲线可以看出，1999年以前国内深海管线修复封堵技术并未明显启动研究，而当国外深海管线修复封堵技术进入稳定期时，国内深海管线修复封堵技术才刚刚开始萌芽发展，并在后面的一段时间保持一段稳步增长阶段后出现迅猛发展的趋势，且在国外专利申请逐步进入成熟期时，国内专利申请仍然处于发展期。2010—2016年，国内外各国同时致力于深海管线修复封堵技术智能化研究，中国的申请量明显高于国外，期待国内企业借此能率领全球，为深海管线修复封堵技术发展做出突出贡献。

图1 全球专利申请量Fig.1 Global patent applications

图2 国内外专利申请状况Fig.2 The status of patent applications at home and abroad

2.2 深海管线修复封堵技术发展预测

在国外专利申请中，美国在该领域对深海管线修复封堵技术的研究贡献性巨大。但目前，善于运用进攻型专利战略的美国并没有把眼光放在其他国家，深海管线修复封堵技术目前仍处于高速发展阶段，而待技术稳定后，预期以专利权为武器的美国，将会矛头指向国外市场，为以后深水海底管线完整性管理奠定基础。

就国内外研究方式而言，中国主要申请趋势为国内公司与公司，或公司与高校、研究所合作研究，营造出共同研究开发的良好氛围，更有助于专利技术的转化和市场的开拓。而国外深海管线修复封堵装置的研发有很多联合申请，但国外申请联合申请一般为一个总公司和设立在国外的各国分公司合作申请的专利，像美国SHELL的大型企业，一般实力雄厚，多是自主研发，单一申请居多。

近些年，在深海管线修复封堵装置的各结构方面均已奠定稳定基础的前提下，掀起了研究“管内智能封堵”技术的热潮，虽然相对于国外申请来说，国内在该领域的申请无论从研究进度，还是研究深度都远不及美国、欧洲地区等，但国内各申请人也开始追随国际步伐，针对智能化ROV技术进行自主研究。综合分析上述各因素，期待中国可利用自身竞争优势引领全球深海管线修复封堵技术的发展新浪潮。

[1] Annapurna R. The role of microorganisms in the corrosion of heat exchanger tube materials[J]. Transactions of the SAEST，2002，37(3)：87-90.

[2]江龙强. 管道封堵抢修技术现状及发展[J].内蒙古石油化工，2011，(02)：100-103.

[3]张仕民，李彦民，马永明，等. 管内高压智能封堵技术[J].油气储运，2009，28(6)：59-61.

[4]耿岱，张仕民，王德国，等. 管道智能封堵器锚爪结构的优化[J].油气储运，2011，30(4)：279-282.

[5]Parrott R，Tveit E. Onshore，offshore use of high-pressure pipeline isolation plugs for operating pipeline construction，maintenance[J].Pipeline and Gas Journal，2005，232(1)：30-35.

Patentedtechnologyanalysisofdeepseapipelinerehabilitationpluggingdevice

ZHUANG Yuan

(Patent Office of Patent Examination and Cooperation, Jiangsu Bureau, State Intellectual Property Office, Suzhou 215000, China)

In China, DPRS (Deep Water Pipeline Maintenance System) has just been researched. The engineering repair needs relying on foreign technical services. From the perspective of patent literature, a comprehensive statistical analysis is made on the development trend of deep sea pipeline repair and sealing devices in order to promote the wide range of application of deep sea pipeline repair technology of China.

Deep sea; Pipeline; Repair; Plugging; Patented technology

TE973

A

1674-8646(2017)20-0134-02

2017-08-28

庄园 (1986-)，女，硕士，实习研究员。