頁巖氣產業國際專利情報分析*

周立秋，任佳妮，張秀妮

(陜西省科學技術信息研究所，陜西 西安 710054)

頁巖氣是從頁巖層中開采出來的天然氣，是一種重要的、清潔的非常規天然氣資源［1］。

美國是世界上最早發現、研究、勘探和開發頁巖氣的國家，從20 世紀80 年代開始，美國政府實施了一系列鼓勵替代能源發展的稅收激勵和補貼政策，在這一系列政策扶持措施的推動下，頁巖氣勘探開發取得了明顯成果。加拿大是繼美國之后第二個對頁巖氣進行勘探開發的國家，但尚未進行大規模的商業性開采。英國和波蘭是歐洲頁巖氣前景最好的國家，近年來，歐洲啟動了多項頁巖氣勘探開發項目，多個跨國公司如埃克森美孚、康菲、OMV 及殼牌等國際石油公司，已經分別在德國、波蘭、奧地利和瑞典等歐洲地區開始了實質性的工作［2］。

我國頁巖氣資源豐富，資源類型多、分布相對集中，但勘探開發剛剛起步，主要集中在四川盆地及其周緣、鄂爾多斯盆地、遼河東部凹陷等地。目前，我國企業已與殼牌、埃克森美孚等多家外國公司開展合作開發與聯合研究。國內相關企業、科研院校開始研究頁巖氣生成機理、富集規律、儲集和保存條件，并探索頁巖氣水平井鉆完井和多段壓裂技術［3-4］。

目前，北美已形成一套基本成熟的、較為先進有效的頁巖氣開采技術，為我國頁巖氣勘探開發及技術引進提供了借鑒。因此，了解國內外頁巖氣研究現狀，分析研究國際專利競爭態勢，對我國頁巖氣開發有重要意義。

1 分析工具及專利檢索

本文應用Innography 專利分析工具對頁巖氣進行專利挖掘與分析。在高級檢索功能上進行檢索，在Innography 欄中的Patent Keywords 中輸入檢索式Ti，ab(“shale gas”)，檢索年限:1990—2013 年10 月31 日(公告年)，檢索出174 件專利，通過專利家族擴展進行二次補充，得到189 件專利，并展開專利分析。

2 頁巖氣專利分析

2.1 全球頁巖氣專利發展趨勢

通過對189 件專利最早優先權年的分析，如圖1 所示可知，頁巖氣技術領域最早申請的專利是美國Ramex Syn-fuels International 公司于1988 年優先申請的“Method and apparatus for shale gas recovery”(US4928765);全球分別于1990 年公告了2 件專利、1991 年公告了1 件專利，之后很長一段時間內沒有專利產生，可以說該技術領域在1990-2006 年處于誕生期;2007 年開始進入發展期，2013 年專利申請量最多，達到74 件。頁巖氣技術領域，中國起步較晚，直到2008 年才申請了第1 件專利，但是發展較快，是全球申請專利數量增長最快的國家(地區)，2011 年和2012 年連續兩年專利申請數量居全球第一。在頁巖氣技術領域的所有專利中，US4928765 總共被引用了289 次，雖然目前已屬于無效專利，但它是影響最大的專利技術。

圖1 頁巖氣專利申請量年度分布趨勢圖

2.2 頁巖氣專利的地區分布

將檢索的189 件專利按專利權人的國別進行統計分析，如圖2 所示可知，頁巖氣領域相關專利技術主要分布在中國、美國、加拿大等國家(地區)。專利數量居前3 位的分別是中國112 件、美國45 件、加拿大16 件。

圖2 頁巖氣專利數量地區分布圖

2.3 專利權人分析

Innography 的專利權人氣泡分析圖能直觀體現專利權人之間技術實力的差距和綜合經濟實力。

2.3.1 頁巖氣領域美國專利權人分析

美國在頁巖氣技術領域的專利共有45 件，通過專利權人氣泡圖，如圖3 所示可知，專利技術主要分布在斯倫貝謝股份有限公司(Schlumberger Limited)、Vialogy PLC、雪佛龍公司(Chvron Corporation)、貝克休斯公司(Baker Hughes Incorporated)、默克子公司(Ramex As)、泰拉工業公司(Terra Industries)。其中，斯倫貝謝股份有限公司的專利數量最多為12件，Vialogy PLC、雪佛龍公司和貝克休斯公司的專利數量相當，分別為7 件、6 件和5 件。從氣泡圖的縱坐標來看，雪佛龍公司在最上端，其經濟綜合實力最強，斯倫貝謝股份有限公司、Vialogy PLC 和貝克休斯公司的經濟綜合實力相對弱些。

圖3 頁巖氣領域美國專利權人氣泡圖

2.3.2 頁巖氣領域中國專利權人分析

中國在頁巖氣技術領域的專利共有112 件，通過專利權人氣泡圖(如圖4 所示)分析可知，專利數量和綜合技術最強的前5 名分別是:中國石油化工股份有限公司、中國石油天然氣集團公司、陜西延長石油(集團)有限公司、中國石油大學(北京)、無錫同春新能源科技有限公司;綜合技術實力和經濟實力最強的是中國石油化工股份有限公司;中國石油天然氣集團公司、陜西延長石油(集團)有限公司、中國石油大學(北京)、無錫同春新能源科技有限公司等綜合經濟實力相當。

圖4 頁巖氣領域中國專利權人氣泡圖

2.3.3 頁巖氣領域專利權人總體分析

通過對189 件專利的專利權人總體情況統計分析(如圖5 所示)可知，在頁巖氣技術領域專利數量前10 名的專利權人分別是:加拿大Gasfrac Energy Services 公司、美國斯倫貝謝股份有限公司、中國石油化工股份有限公司、中國石油天然氣集團公司、美國Vialogy PIc 公司、中國陜西延長石油(集團)有限公司、中國石油大學(北京)、美國雪佛龍公司、中國無錫同春新能源科技有限公司、貝克休斯公司。

圖5 頁巖氣專利權人氣泡分析圖

頁巖氣主要專利權人氣泡分析圖表明，在全世界范圍內比較，加拿大Gasfrac Energy Services 公司與美國斯倫貝謝股份有限公司的氣泡最大，氣泡最靠右，說明這兩個公司在頁巖氣相關領域的專利數量最多，技術實力最強;其氣泡高度偏低，說明綜合經濟實力不是最強的。中國石油化工股份有限公司的氣泡圖位置最高，說明其在頁巖氣相關領域的綜合經濟實力最強;但是其氣泡大小、橫坐標均居中，說明技術實力并不是最強。中國石油天然氣集團公司和陜西延長石油(集團)有限公司的氣泡大小居中，橫坐標居中，縱坐標靠下，說明其綜合技術實力和經濟實力都不是很強。該氣泡圖同時表明，在頁巖氣研發領域，在技術實力上，美國和加拿大的公司處于領先地位。

2.4 頁巖氣專利技術聚類分析

利用Innography 專利分析工具對檢索結果進行文本聚類分析，得到如圖6 所示結果，表明頁巖氣相關專利技術研究主要集中在五個核心領域:實用模型(Utility Model)、水(Water)、鉆(孔)(Drilling)、頁巖氣藏(Shale gas Reservoir)、油頁巖(Oil Shale)。

圖6 Innography 專利文本聚類分析圖

2.5 核心專利技術分析

加州大學伯克利分校及喬治梅森大學創建了Innogrpahy 專利評價指標—專利強度，它是Innography 最核心的功能之一，用其表征專利價值。專利強度指標是基于單篇專利的權利要求數量、專利申請時長、專利引用與被引，專利同族數量等10 多個指標作為復合指標來判斷專利質量，是專利價值判斷的綜合指標。專利強度的高低可以表征該專利的價值大小，能幫助我們判斷某技術領域的研發重點［5-8］。我們將Innography 專利強度在80%-100%區間的專利劃分為核心專利，將專利強度為30%-80%區間的專利劃分為重要專利，將專利強度為0%-30%區間的專利劃分為一般專利。

中國112 件專利沒有核心專利，美國45 件專利也沒有核心專利，僅加拿大Gasfrac Energy Services公司有1 件核心專利，專利名稱Liquified petroleum gas fracturing system，專利號US8408289 B2，專利強度80%-90%，目前該專利為有效專利。

2.6 頁巖氣專利IPC 分析

利用Innography 專利分析工具對189 件專利進行IPC 分析，形成IPC 分布表，見表1。根據IPC 分布表明，頁巖氣相關專利技術主要集中在:E-固定建筑物、G-物理、C-化學/冶金等方面。

表1 全球頁巖氣技術主要IPC 分布表

3 E21B43 技術的專利分析

3.1 E21B43 技術專利數量地區分布圖

對檢索出的189 件專利中涉及專利數量最多的E21B43 進行專利分析。在分析工具中的Patent Keywords 中輸入檢索式:IPC-E21B43/00，檢索出有122 562 件專利涉及該技術，按照上述專利強度劃分標準進行篩選，核心專利有1 624 件，其主要分布在美國、英國、加拿大、荷蘭、法國和挪威等國家。其中，美國1 385 件占有絕對優勢，中國在該領域的核心專利為零，如圖7 所示。

圖7 E21B43 技術核心專利數量地區分布圖

3.2 E21B43 技術領域美國專利權人分析

通過對涉及E21B43 技術的美國1 385 件核心專利進行專利權人氣泡圖分析(如圖8 所示)表明，在主要專利權人中，專利數量居前的是哈里伯頓公司(Halliburton Company)、荷蘭皇家殼牌集團公司(Royal Dutch Shell PIc)、斯倫貝謝股份有限公司(Schlumberger Limited)、貝克休斯公司(Baker Hughes Incorporated)、威德福國際有限公司(Weatherford International Ltd)、億萬奇全球技術公司(Enventure Global Technology)、埃克森美孚公司(Exxon Mobil Corporation);荷蘭皇家殼牌集團公司在該領域的技術實力和綜合經濟實力都最強;埃克森美孚公司的綜合經濟實力很強，但技術實力不是很強;哈里伯頓公司和斯倫貝謝股份有限公司技術實力較強，但綜合經濟實力相對較弱。

圖8 E21B43 技術美國專利權人氣泡圖

4 結語

利用Innography 專利分析平臺，研究了頁巖氣專利技術的發展趨勢、主要技術應用、專利權人和研究熱點，了解了頁巖氣產業現狀、發展及競爭態勢，為我國的頁巖氣產業發展提供有用的競爭情報參考。結果表明:

頁巖氣技術研究正處于較快的發展階段，特別是2010 年以后，該領域的專利增加數量呈爆發式增長。專利技術主要分布在中國、美國、加拿大等國家(地區)。頁巖氣技術開發方面，美國起步早，加拿大、美國是該領域的技術強國;中國目前頁巖氣研究處于起步階段，但發展較快，是全球申請專利數量增長最快的國家，有廣闊的發展前景。

從主要研究力量看，國外主要集中在加拿大Gasfrac Energy Services 公司、美國的斯倫貝謝股份有限公司、Vialogy PIc 公司、雪佛龍公司、荷蘭皇家殼牌集團公司等。中國研究能力較強的依次有中國石油化工股份有限公司、中國石油天然氣集團公司、陜西延長石油(集團)有限公司、中國石油大學(北京)、無錫同春新能源科技有限公司等。

［1］中華人民共和國中央人民政府.關于印發頁巖氣發展規劃(2011-2015 年)的通知［Z］.發改能源［2012］612 號.

［2］張 凡.世界頁巖氣勘探開發一覽［N］.中國礦業報，2013-02-09.

［3］張大偉.頁巖氣:打開中國能源勘探開發新局面［N］.中國國土資源報，2012-01-09.

［4］陳柳欽.國頁巖氣開發前景廣闊［J］.價格與市場，2012(5):42-44.

［5］陸 萍，柯嵐馨.Innography 在學科核心專利挖掘中的應用［J］.圖書館工作與研究，2012(8):122-125.

［6］周玉芳.基于Innography 的無線電力傳輸專利情報研究［J］.新世紀圖書館，2013(6):41-44.

［7］王 旭，劉 姝，李曉東.快速挖掘核心專利-Innography 專利分析數據庫的功能分析［J］.現代情報，2013，33(9):106-110，116.

［8］余敏杰，田稷.海洋生物產業專利情報分析［J］.情報雜志，2012(9):11-14.