川庆钻探精细控压钻井技术专利战略与实践

张晓琳 徐 文 李枝林 左 星 唐 贵

（1.中国石油集团川庆钻探工程有限公司科技处；2.中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院）

知识产权是企业保护自身技术和品牌的主要手段，是企业竞争的重要武器。知识产权战略定义为运用知识产权保护制度，为充分保护自己合法权益，获得竞争优势并遏制竞争对手，谋求最佳经济效益而进行的总体性谋划[1]。新形势下，中国石油集团川庆钻探工程有限公司（简称川庆钻探）因势利导，大力实施知识产权战略，充分发挥知识产权保护与运用对公司发展的促进作用，探索出一条行之有效、可复制、可推广的路径。

1 精细控压钻井技术发展概况

精细控压钻井技术（Managed Pressure Drilling，MPD）21 世纪初在美国兴起，包括井底随钻压力测量系统、自动节流控制系统、地面回压补偿系统、压力监测与流量控制系统，用于解决深井钻井中安全密度窗口窄、多压力系统、压力敏感性地层所引起的井漏、井涌等复杂问题[2]。技术主要由威德福、斯伦贝谢、哈里伯顿3 家国际油服公司掌握，使用需要支付昂贵的技术服务费用[3]。

为了打破国外技术垄断，满足国内油气勘探开发的需求，2007 年川庆钻探开启“国外控制压力钻井技术调研”项目研究，在国家高技术研究发展计划（863 计划）重大攻关项目“全过程欠平衡钻井技术”下开展“控压钻井技术研究与现场试验”等课题研究[4]。2011 年以来，创造了以ZL 201110332763“井筒压力模型预测系统控制方法”为基础的系列专利[5]（图1），并先后获得美国和俄罗斯专利授权。

图1 川庆钻探精细控压钻井系统

2 精细控压技术专利战略布局与专利创造

川庆钻探作为国家知识产权优势企业和全国专利试点单位，具备专利战略设计与实施的基础条件，针对精细控压钻井系统开展了专利战略设计，主要涉及专利导航与布局、专利创造、专利保护策略等。

2.1 专利导航与布局

专利导航的作用是通过对全球专利的高精度检索、对比分析，全面了解全球专利在产业发展中的影响力和作用方向，研判产业发展规律和市场发展趋势，从而为企业技术研发和发展规划科学路径。

川庆钻探开展精细控压技术专利导航布局研究，主要围绕中国、美国、加拿大和欧洲等国家和地区的重要竞争对手进行系统研究分析，国内包括中国石油化工集团有限公司（简称中国石化）、中国海洋石油集团有限公司（简称中国海油）、中国石油大学、西南石油大学等公司和院校，国外有哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢、威德福、沙特阿美和国民油井华高等国际公司。通过技术梳理和总结[6]，归纳出12 个关键技术要素（图2）。

图2 精细控压技术关键技术要素[7]

研究对象的相关专利指标包括时序分布、趋势及预测、技术构成、技术生命周期、主题热点技术、竞争对手构成、发明人团队模式及特点、技术主题、关键技术要素、同族专利、专利战略布局、专利引证、综合特性专利、专利指数（中国）、典型专利等。

对中国石油、中国石化、中国海油、西南石油大学和哈里伯顿公司的关键技术要素专利布局进行综合分析，结果表明，重要竞争对手的主要技术主题取向不同，即便是相同技术主题，专利布局维度和强度也不一样（表1）。中国石化强势参与专利竞争，申请发明专利件数仅次于中国石油，布局覆盖全领域，重点在井筒环空控制领域；中国海油存在2 个专利布局空白区；西南石油大学布局覆盖全领域，重点在井筒环空控制领域；哈里伯顿公司专利布局涉及5 个关键技术要素，重点在井筒环空控制、数据及传输领域，存在7 个专利布局空白区。

表1 重要竞争对手关键要素专利布局综合对比[8]

研究分析美国基本专利，同族专利分布在全球30 多个国家和地区，根据同组核心专利分布及专利应用情况，可分为3 个专利战略布局导航区。第1 区主要包括美国、加拿大、巴西、澳大利亚和中国；第2 区主要包括俄罗斯、德国、印度、阿根廷等；第3 区主要包括日本、韩国、沙特阿拉伯、西班牙、新西兰等。

研究发明人团队模式及特点发现，中国油企如中国石油、中国石化、中国海油等，创新创造主要为大团队协作模式，多为5 人或6 人团队，甚至有15 人或以上团队。外国重要竞争对手，如哈里伯顿、斯伦贝谢、沙特阿美等公司，多采用首席专家独立研发或2～3 人领军团队模式。

2.2 专利创造

根据专利导航布局思路，川庆钻探组织专利创造与技术研发，专利工程师与研发工程师协同参与技术研发全过程；科学规划研发路径，围绕创新点，扩展技术广度，挖掘技术深度，推动技术与法律相结合，对技术进行再创造。10 余年来，川庆钻探以精细控压基础专利为核心，构建了梯度建设与层次分类融合的专利创造体系，运用核心技术专利集成，打破了国外技术垄断和封锁，国外公司技术服务费用从每日40 余万元降至10 万元内，最终退出了我国石油钻探市场。川庆钻探持续推进精细控压钻井技术自主创新，不断通过专利固化关键核心技术和基础技术，目前该领域已获专利17 件，其中美国和俄罗斯专利各1 件，软件著作权7 件，制定技术标准14 项。其中，ZL 2011103327632“井筒压力模型预测系统控制方法”为后续专利奠定了基石；US 9638031B2 和RU 2570687C1 两个专利率先在美国和俄罗斯获得授权，具有里程碑式的意义；ZL 2011102837445“闭环精细控压钻井系统”曾荣获中国石油天然气集团有限公司专利银奖、川庆钻探专利金奖。

3 精细控压技术专利风险与保护

专利保护是利用专利制度为核心技术提供法律保护。在专利信息运用方面，坚持立项查新检索，避免重复研究，尊重他人专利权的规避设计方案、加强技术主题专利分析等。在规避专利风险方面，实时跟踪了解重要竞争对手创新创造技术取向和参与专利竞争发展态势，及时处理专利权属争议和纠纷，建立专利风险预警机制，制定应急预案等。在专利布局规划方面，制定技术领域战略发展规划和计划，针对专利创造分级分类管理，实施专利布局与卡位等。

3.1 国内专利风险

近年来，国内精细控压钻井领域技术创新和专利竞争日趋激烈，专利布局密度越来越大，所面临的专利风险压力越来越大。川庆钻探建立了有效的专利风险管控机制，加强新技术研究和新产品开发前的专利信息检索，有效防范和规避专利侵权风险；通过分析评价专利指数，淘汰低价值专利，培育高价值专利；持续构建专利防护屏障，增强公司核心竞争力及抗击专利风险的能力。同时，探索精细控压技术必要专利与技术标准融合，加大标准必要专利培育和“专利群”构建。

3.2 海外专利风险

在国家层面的专利竞争中，精细控压技术表现出强劲的市场竞争力。随着海外市场不断拓展，川庆钻探走出国门，参与目标国家在精细控压钻井领域专利竞争和服务贸易，面临的海外专利风险不断增加。为防范专利侵权风险，2019 年，川庆钻探为海湾地区国家技术准入组织开展了专利预警分析，包括阿曼、阿拉伯联合酋长国、巴林、卡塔尔、科威特和沙特阿拉伯。通过海湾国家合作委员会专利局（GCCPO），提取CPD（Controlled Pressure Drilling）、MPD 和若干海湾国家合作委员会（GCC）专利，涉及自动节流、井下检测和钻井液流控制3 个主题。通过对GCC 专利文献解读和权利要求特征对比分析，部分有效专利已在海湾地区国家构成专利风险。目前，川庆钻探正在实施海湾地区国家专利布局、专利保护方案设计、知识产权海关保护备案等工作。后续还将继续开展中亚、南亚及南美等国家专利竞争准入条件研究和专利预警分析；开展全球专利布局，包括专利合作协定（PCT）和巴黎公约路径；开展相关国家专利审查模式研究，包括快捷模式、快审模式和常规模式等。

3.3 专利风险管控

川庆钻探在精细控压钻井系统研发创新、专利创造和应用方面取得了长足进步和显著成效，但在某些关键领域专利创造还存在短板。例如，井底与地面数据采集和传输信息化、自动化和智能化等，需要先进的钻井优化设计与实时钻井测控理论相结合，构建一体化智能井筒安全控制钻井技术及专利集成。哈里伯顿公司着重在数据与传输系统领域创新创造并加大专利布局，在中国专利布局占比高达32%。下一步，川庆钻探将加大研发投入，优化科技资源配置，一方面对重要竞争对手专利布局态势实时跟踪和研判，另一方面加强专利风险常态化管控，避免专利侵权发生。

4 精细控压专利技术成效与影响力

当前，川庆钻探已成功在冀东油田、川渝地区、塔里木油田、土库曼斯坦阿姆河右岸地区等国内外复杂深层油气勘探开发中大规模应用精细控压钻井技术500 余井次，实现窄密度窗口底层安全、快速、优质施工，平均单井钻井液漏失降低90%以上，固井质量合格率提高16%，复杂处理时间减少85%，已经成为深井、超深井高效勘探开发利器。该技术在阿姆河右岸地区成功攻克了高压盐膏层安全钻进和长产层井段井控安全等世界级钻井难题，实现井底压力精确控制，创造9 项钻井新纪录，如蓬莱气区超深井记录、磨高区块最长水平段纪录、中国陆上最深气井纪录、蓬莱气区最短钻井周期等，钻井成功率达到100%，填补了土库曼斯坦无深层探井、水平井、大斜度定向井的历史空白。

通过精细控压钻井专利战略设计与实施，保障了川庆钻探核心技术安全，为开拓国内外市场提供了强力支撑。2023 年6 月，韩国振兴院专利分析评估系统（SMART3)从权利性、技术性和可利用性3 个维度对川庆钻探精细控压系列专利进行评价。评价结论显示，该技术系列专利已在全球持续产生重大综合影响力，在与第三方专利纠纷中排他性（独占性）程度为最高等级，其基础性作用正在不断增大，影响力不断增强。

5 结束语

企业在市场竞争活动中，专利战略是最根本最有力的竞争策略。川庆钻探将专利战略设计与实施运用到精细控压钻井领域，展示出类似哈里伯顿等全球强企在专利竞争中的站位高度、格局和前瞻性。专利从产生到授权、再到高价值运用是一个系统工程，既基于技术又超越技术，是多部门协同作用的知识产权工作体系，建设好这一体系，持续打造专利“武器库”，实施专利战略支撑企业高质量发展任重而道远。