半潛式生產平臺相關技術專利報告

史筱飛，沈建波

(山東省科學技術情報研究院，濟南 250101)

半潛式生產平臺相關技術專利報告

史筱飛，沈建波

(山東省科學技術情報研究院，濟南 250101)

摘要：利用Orbit專利分析平臺的全球專利家族庫，從專利技術的發展趨勢、研發力量和市場競爭情況、創新機構、發明人以及技術構成等角度對國內外半潛式生產平臺(Semi-FPS)領域的專利發展情況進行分析，針對該領域的發展提出對策建議。

關鍵詞：半潛式生產平臺；海洋油氣；浮動式生產平臺；海洋油氣；浮動式生產平臺；專利分析

半潛式生產平臺(semisubmersible floating production system，Semi-FPS)是浮動式海洋油氣生產平臺的一種，主要從事海上油氣生產性的開采、處理、貯藏、監控、計量等作業，其主體結構由上船體、立柱、下浮體以及立柱之間或下浮體之間的橫撐結構組成[1]。這種類型的平臺最早出現于20世紀70年代，是早期應用最為廣泛的海洋石油浮式生產裝置之一，在20世紀90年代后期開始迅速發展起來。截至2015年初，全球在役的半潛式生產平臺共有48座，其中2014年新交付1座。北海、 墨西哥灣與巴西海域是半潛式生產平臺應用最為廣泛的區域[2]。半潛式生產平臺適應的工作水深為150～3 000 m，即深海和超深海域[3]。隨著海洋油氣資源開發向深水、超深水海域延伸，再加上半潛式生產平臺具備的其他諸多優點，如可變載荷大、外形結構簡化、成本較低、船體安全性能好、裝載能力強和較為長期的海上工作能力而愈發受到市場的青睞。

半潛式生產平臺的設計具有很強的特殊性，因此幾乎每座平臺所采用的設計方案都不完全相同，我國尚不具備半潛式生產平臺的設計能力。在半潛式生產平臺的建造領域，共有36個廠家建造過半潛式生產平臺船體，24個船廠建造過半潛式生產平臺上部模塊。我國僅有中遠船務具備半潛式生產平臺船體和上部模塊建造經驗。

隨著我國知識產權保護體系的完善和健全，自主知識產權成為海洋工程裝備領域眾多企業競爭的焦點。作為科技創新能力和技術進步情況的重要標志，專利的擁有量和質量也成為國家和地區間技術競爭的重要途徑，因此對半潛式生產平臺的全球專利發展狀況進行分析具有重要意義。本文通過對半潛式生產平臺專利進行較為全面的分析，探索國內外半潛式生產平臺領域專利技術競爭現狀，并針對該領域的發展提出對策建議，為我國半潛式生產平臺研究及發展提供參考。

1專利數據來源

1.1數據范圍

本文選取的統計結果為1985年1月1日～2015年10月12日期間公開的專利，由于發明專利需要18個月才予以公開，而實用新型專利通常需要6個月才能公開[4]，因此在排除了提前公開和數據庫數據即時更新等因素后，實際申請的專利數量可能要多于本文檢索使用的數據數量，2014年和2015年的統計結果僅供參考。

1.2檢索策略

以申請日、國際專利分類號(IPC分類號)、專利名稱和關鍵詞相結合的方式進行檢索，利用Orbit專利檢索分析平臺的全球專利家族庫進行數據檢索，通過數據清洗、專利去重等方法，最終共得到半潛式生產平臺相關專利1 976條[5]，其中國外相關專利1 505條，國內相關專利471條。

所涉及的部分IPC分類號及含義如下。B63B：船舶或其他水上船只，與船有關的設備；E21B：土層或巖石的鉆進；E02B：水利工程[6]。

2專利分析

2.1專利發展趨勢

圖1為半潛式生產平臺領域全球專利申請年趨勢。

圖1　半潛式生產平臺領域全球專利申請年趨勢

由圖1可見，從1985年開始，半潛式生產平臺的技術就已經有了一定數量的申請，但是直到2000年之前每年的申請量都在50件以下。2001-2004年進入緩慢增長階段，這一階段的專利申請量大概在每年50～55件。也就是說，從1985-2004年，半潛式生產平臺裝備經歷了約20年的低迷期。2005-2013年，半潛式生產平臺的專利申請量迅速增長，幾乎呈直線上升階段。這表明隨著國際市場對石油需求的不斷攀升，石油和天然氣產量亟須增加，但陸上石油開發增長潛力有限[7]，因而各國都將發展重點投向了海洋石油開采，用于深海油氣開發的半潛式生產平臺也因此受到了極大的關注。由于專利從申請到公開，存在公開周期，所以2014年和2015年的專利申請數量有所減少。

2.2研發力量和競爭市場分布

通過分析優先權申請國家分布情況，可以了解全球研發資源的分布情況和研發力量強度，在進行專利學習和借鑒的過程中更有針對性，并能夠據此調整我國的專利布局。而通過分析公開國申請國家分布情況，則可以了解申請人對不同區域的重視程度，因為申請人為了提高自身技術的市場競爭力和研發產品的市場占有率，通常會在目標市場申請專利[8]。

圖2　半潛式生產平臺領域全球專利優先權國分布

由圖2可見，該領域技術主要來源于美國，共申請專利1 049件。其次是中國，申請專利248件，僅占美國專利申請數量的23.64%。排名第3的英國，專利申請數量為167件。韓國和法國則分別申請了122件和111件專利。排名前10位的國家中，另外5個國家的申請數量都在100件以下。由于申請國的分布情況能夠反映全球研發分布情況[9]，從總體排名看，半潛式生產平臺的核心技術還是主要掌握在歐美國家手中。

同時，專利公開國分布情況顯示，美國是該技術最主要的專利公開國家，其次是中國、英國及挪威等國家，他們既是技術的來源國，同時也是技術的使用國。此外，由于專利申請人通常在其所重視的市場申請和維持專利，由優先權國排名對比可知，澳大利亞、加拿大及巴西等國也已經成為半潛式生產平臺的重要應用市場。

2.3研發創新機構

通過研究創新機構構成(見圖3)，可以獲得技術水平領先的競爭對手的相關信息，便于各企業和組織掌握行業的技術進展情況，為制定不同的市場策略或專利策略做準備。

圖3　半潛式生產平臺領域全球專利申請人排名

圖3表明，美國的哈利伯頓公司申請的專利數量遙遙領先于其他企業，在半潛式生產平臺領域占據絕對優勢。美國的斯倫貝謝公司、荷蘭皇家殼牌集團的研發實力也不容小視。韓國的大宇造船位居第4，中國的海洋石油總公司位居第5，也具備一定研發實力。韓國的三星重工、美國貝克休斯、史密斯國際、法國德西尼布及美國威德福/蘭姆公司等均對半潛式生產平臺領域的技術進行了一定程度的研發。從整體看，該領域的技術研發還是主要集中在歐美國家，我國的中海油公司盡管排名躋身前10位，但是專利申請數量還是跟排名第1位的公司有不小的差距，這跟我國半潛式生產平臺研究起步較晚有關。我國半潛式生產平臺相關專利的申請最早出現于1984年，并且申請數量極少，而我國的第一艘半潛式生產平臺投產于1996年，是由一座半潛式鉆井平臺改裝而成[10]。因此，不論是在設計、建造還是配套設備方面，我國在半潛式生產平臺領域的技術儲備和經驗儲備都略顯不足。

此外，海洋工程裝備產業的參與者主要包括：裝備設計商、裝備制造商、能源技術服務商和石油公司[11]。據圖3顯示，美國哈利伯頓、斯倫貝謝、貝克休斯、史密斯國際、威德福/蘭姆等公司是能源技術服務企業，荷蘭皇家殼牌集團及中海油等是石油公司，韓國的大宇造船、三星重工是裝備制造商，法國德西尼布是裝備設計企業，這說明半潛式生產平臺的專利申請涉及到海洋油氣資源開發產業鏈的各個環節。作為技術密集度很高的石油行業，對參與其中的企業、機構等提出了很高的要求。為了提高技術和產品的市場競爭力和市場占有率，產業鏈中各環節的企業都需要具備較強的研發設計和自主創新能力，這對于我國參與海洋工程裝備研究和建造的相關機構和企業同樣適用。

2.4研發人才

通過進行主要發明人分析，可以獲得該領域活躍度較高的研發人才和團隊信息，為尋找領域內專家進行技術咨詢、合作提供便利。

由于被引用專利可以說明其他專利對該專利存在依賴，也可以說明該專利在其領域的擴散和影響程度[12]。被引用發明人排名顯示，排名前10位的被引用發明人全部來自于歐美國家，這說明核心技術還是由歐美國家的技術人員掌握，他們在半潛式生產平臺領域具備較強的研發實力。然而對全球發明人排名發現，排名前10位的發明人除了來自于歐美國家，中國的發明人也占據了幾個席位，見圖4。

圖4　半潛式生產平臺領域國內發明人排名

由圖4可見，謝斌的發明數量排名第一，是國內半潛式生產平臺領域較為活躍的發明人。此外，李峰、劉剛及王飛等也是具有一定研發實力的研究人員，有需要的企業可以嘗試與他們進行技術合作或者進行交流、溝通與學習。

另外，這些研發人員主要來自于中國海洋石油總公司、大連理工大學、中國石油大學及煙臺中集來福士等，這些企業和高校儲備的技術力量相對較強，也是半潛式生產平臺領域起步較早、研究較為深入的機構，是國內可以尋求技術合作或者咨詢的專業機構。作為唯一建造過半潛式生產平臺的國內企業——中遠船務工程集團有限公司，也申請了少量專利，說明其研發實力較弱，但具備半潛式生產平臺相關方面的工程建造經驗，可以提出咨詢、借鑒。

2.5技術構成

技術分類構成分析可以揭示該領域的技術研發成熟度和研發熱點，有助于企業了解技術研發趨勢，進行技術更新和改進。

圖5　半潛式生產平臺領域全球專利前20位IPC構成

由圖5可見，居于前3位的IPC分類號分別為：B63B-035/44、B63B-021/50和E21B-017/01。其含義分別為：浮式建筑物，水上倉庫，水上鉆井平臺或水上車間，例如載有油水分離設備的適合于專門用途的船舶或類似的浮動結構；船用設備，專用船只，例如，浮動鉆井平臺或挖泥船或類似船只的錨定裝置；立管。這些是半潛式生產平臺的熱門技術。我國的技術領域分類排名與國際的熱點技術領域相似，這表明我國在半潛式生產平臺的研發方向上與歐美國家一致。因此，與這些技術相關的平臺的運動性能、疲勞壽命、結構可靠性以及安全、監測和控制等問題，是當前研究的重點，各研發機構或企業可以加大在這些領域的研發投入。此外，相較于國外專利申請數量，我國在通過將支撐結構降到水底進行固定(E02B017/02)和水下開采專用的生產輔助站，包括連接于一個中心站的許多輔助井口的水下設施(E21B043/017)方面申請的專利較少。由于這些是國際上較為成熟的技術，我國企業在研發時可以參考已有專利，加強學習借鑒。

在這些重點技術中，立管、井筒、甲板、防噴器、船體結構、套管、錨固結構及系泊系統等是都是比較熱門的技術概念，也是半潛式生產平臺領域較為核心的關鍵技術，國內的各企業和高校、科研院所等可以更多地關注這些技術領域及周邊配套技術，提升我國半潛式生產平臺相關技術及產品應用的市場競爭力。

3建議

首先，國內海洋工程裝備企業或研發機構應針對待研發的技術或產品進行深入調查，整理專利數據并進行情報分析，挖掘出技術空白點或者發展相對緩慢的技術，例如通過將支撐結構降到水底進行固定的技術，提升對于這些技術的認識，并進行深入研究。針對已有專利內容，分析其可取和不足之處，充分消化吸收其技術優勢，并針對其不足加大研發力度。以現有技術為基礎進行研發，可以避免重復勞動，使研發工作更有效率。

其次，研發工作應立足于我國海洋石油開發實際情況。在充分調研我國海洋石油儲備地區的海洋氣候、海水特性和海底地質特征的基礎上進行有針對性的半潛式生產平臺研發。結合研發方向，分析已挖掘出的專利信息所針對的特定環境，避免對現有技術的過度解讀和生搬硬套，使研發出的平臺技術和特定海洋石油生產環境無縫對接。建議研發人員主動獲取生產一線資料，針對我國海洋石油生產中的實際問題進行有針對性的研發。

再次，鼓勵企業加大研發投入，引進高層次研發人才，提升自主創新能力和專利申請質量。有條件的企業可以搭建研發平臺，或者與優勢企業、科研機構進行聯合研發，探索建立產業集群研發方式，針對半潛式生產平臺的熱點技術和發展趨勢進行重點研發，避免重復研發造成資源浪費。

最后，加強與國外半潛式生產平臺設計企業、建造企業和設備服務企業的溝通、互訪，通過與國外石油公司開展技術合作，學習已有的技術和經驗，循序漸進地掌握與平臺相關的設計和建造技術。在此基礎上結合自身優勢，加大專利申請數量，增強技術占有率，提升產品參與市場能力。

4結論

本次檢索，共檢出半潛式生產平臺領域全球相關專利1 976條，其中國外相關專利1 505條，國內相關專利471條。

全球半潛式生產平臺在20世紀90年代初期開始緩慢增長，進入2005之后專利申請數量更是呈直線增長狀態。我國與半潛式生產平臺相關的專利申請數量從2004年起開始有所增加。這一時期的增長主要與國際市場石油消費增長，而陸上油氣開發潛力有限有關。作為用于深海和超深海區域油氣開發的半潛式生產平臺因此而受到青睞，與之相關的支撐技術和產品也相應地發展起來。

該領域的技術研發主要集中在歐美國家。比較具有代表性的企業是：美國的哈利伯頓、斯倫貝謝、貝克休斯、史密斯國際、威德福/蘭姆等，荷蘭皇家殼牌集團，韓國的大宇造船、三星重工和法國德西尼布。這些企業在半潛式生產平臺領域具備較強的研發實力。中國海洋石油總公司是我國惟一躋身前10名的企業。此外，大連理工大學、中國石油大學、煙臺中集來福士等是我國比較有代表性的企業和高校，對半潛式生產平臺領域的研究起步較早、研究較為深入，儲備了一定數量的研發人員，技術水平相對較高。中遠船務集團有限公司雖然申請的專利數量較少，但由于參與過半潛式生產平臺船體和上部模塊的建造，其施工經驗可以借鑒。

全球對于半潛式生產平臺的研究主要集中在浮式建筑物、水上倉庫、水上鉆井平臺或水上車間，例如載有油水分離設備的適合于專門用途的船舶或類似的浮動結構(B63B-035/44)；船用設備，專用船只，例如浮動鉆井平臺或挖泥船或類似船只的錨定裝置(B63B-021/50)和立管(E21B-017/01)。我國的研發重點與此一致。因此，應加大與這些技術相關的平臺的運動性能、疲勞壽命、結構可靠性以及安全、監測和控制等問題的研究力度。此外，我國在通過將支撐結構降到水底進行固定(E02B017/02)和水下開采專用的生產輔助站，包括連接于一中心站的許多輔助井口的水下設施(E21B043/017)方面申請的專利較少，是我國半潛式生產平臺領域研究較為薄弱的環節。

半潛式生產平臺領域較為核心的關鍵技術包括：立管、井筒、甲板、防噴器、船體結構、套管、錨固結構及系泊系統等，在今后的研發中，應更多關注平臺管理和設備控制系統，其信息化、自動化和智能化是未來半潛式生產平臺的發展方向之一。

參考文獻

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Patent Analysis on Technologies of Semi-submersible Floating Production System

SHI Xiao-fei, SHEN Jian-bo

(Shandong Institute for Scientific and Technical Information, Jinan 250101, China)

Abstract:By using FamPat database of Orbit patent system as patent retrieval and analysis tool, the universal patent development status in the field of semi-submersible floating production system (Semi-FPS) is analyzed from the following aspects: development tendency of patent technology, the priority countries, the publication countries, the assignees, the inventors and the technical classifications. Some developing suggestions in this field are pointed out.

Key words:semi-submersible floating production system (Semi-FPS); marine oil and gas; floating production platforms; patent analysis

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2016.03.024

收稿日期：2015-11-16

第一作者簡介：史筱飛(1982—)，女，碩士，助理研究員 E-mail:yanjiu_sd@163.com

中圖分類號：U674.38;TE952；G306

文獻標志碼：A

文章編號：1671-7953(2016)03-0104-05

修回日期：2015-12-03

研究方向:情報學