網絡成像測井專利分析

李文博，劉增

（1.中石化石油工程技術服務有限公司，北京100020；2.中石化勝利石油工程公司測井公司，山東東營257000）

網絡成像測井專利分析

李文博1，劉增2

（1.中石化石油工程技術服務有限公司，北京100020；2.中石化勝利石油工程公司測井公司，山東東營257000）

成像測井技術是為適應復雜油氣藏，比如裂縫、薄層、各向異性等油氣藏的勘探、開發而發展起來的。它的出現使地層評價更加完善，使油藏描述更加準確，特別是可以對薄層、復雜巖性和裂縫特性等復雜結構的油氣藏進行評價，提高了復雜油氣藏的勘探和開發效益[1]。隨著測井技術的發展，出現了數量較多的專利文獻。為了充分利用最新專利情報信息，推進專利技術開發，取得專利競爭優勢，在充分調研國內外網絡成像測井系統的基礎上，進行測井技術檢索技術點拆解，制定專利檢索策略，篩選檢索的專利文獻結果，分離有效專利，對專利文獻進行宏觀分析，為制訂網絡成像測井專利戰略和研發方向提供信息支持。

專利文獻；網絡成像；測井技術；專利分析

1 背景闡述

自20世紀90年代成像測井技術推出以來，成像測井逐步替代數控測井，取得了良好的應用效果[2]。網絡成像測井系統利用高性能計算機、網絡連接、人機交互，實現了高速采集大量測井信息，完成了刻度、測井、數據處理、顯示等多任務并行處理，具有高數據傳輸的電纜遙測系統，實現了井下儀器與地面設備間的大數據量傳輸。20世紀末，計算機和互聯網技術的迅猛發展為測井數據采集方式的變革提供了條件。進入21世紀，以“數據共享、提供實時油藏解決方案”為主要特征的網絡測井技術逐步形成[3]。

隨著測井技術的發展，出現了大量的專利文獻，測井專利數量呈上升趨勢。專利信息作為反映當前技術研究熱點和技術發展態勢的一個重要情報，在測井技術發展規劃中發揮著重要作用，并對測井技術的發展起到一定的推動作用[4-5]。為了充分利用測井專利文獻這一重要科技資源，深層挖掘其中隱藏的有效信息，本文在充分調研國內外網絡成像測井系統的基礎上，進行測井技術檢索技術點拆解，制定專利檢索策略，篩選檢索的專利文獻結果，分離有效專利，對專利文獻進行宏觀分析，從而為制訂網絡成像測井專利戰略和研發方向提供信息支持。

2 專利文獻檢索

開展測井專利分析研究，首先要進行相關專利文獻的檢索。專利檢索與普通的查新檢索不同，要求檢索的專利文獻全面、準確，既與本領域技術密切相關，又覆蓋相關領域的全部專利文獻，這是研究的重點工作。由于網上公開的原始專利數據信息不全、語言晦澀、冗長難懂，本研究數據來源于Innography系統。該系統可以查詢和獲取全球上百個國家的同族專利、法律狀態和專利原文。此外，還包含來自PACER（美國聯邦法院電子備案系統）的全部專利訴訟數據，來自鄧白氏及美國證券交易委員會的專利權人財務數據。

2.1 檢索技術點

對測井技術領域主要技術方向的分類如表1所示。

表1 測井技術檢索技術點拆解

2.2 檢索與篩選

研究采用關鍵詞與國際專利分類號相結合的專利檢索方法，為了保證結果的全面性，將初步檢索結果進行專利同族擴增處理，然后整理專利的種類、法律狀態、專利強度、引證、訴訟等信息，統計出專利申請量、授權量、有效專利量、核心專利數量、涉案專利數量等數據。通過人工篩選和工具檢索，對檢索結果進行二次標引、再分類，以此作為后續分析工作的數據基礎。

2.3 專利文獻檢索結果

檢索結果中的申請量是對檢索結果進行同族擴增，保證數據的全面性，繼而進行專利申請文檔數量的統計（相當于排除了授權文檔、翻譯文檔、檢索報告等重復數據），保證申請數量的統計沒有重復計算；檢索結果中的授權量是在同族擴增結果下，排除重復的申請文檔和尚未授權的專利申請，得到準確的授權數據，有效專利在專利有效期中選擇active，排除過期專利。

對網絡成像測井技術的全球專利數據進行檢索和統計分析，檢索范圍包括美國、英國、中國、日本、韓國、法國、德國、PCT、EPO在內的超過100個國家和地區的發明和實用新型專利。檢索截止日期為2016-10-10，共分離出全球網絡成像測井技術的專利申請量15 534件，其中，授權量6 782件，授權比例43.6%；有效專利4 214件；過期專利2 568件；審查中專利3 219件；駁回、撤回等5 533件。

由專利數量可以發現，測井屬于技術密集型產業，專業交叉度比較大，是油服行業最具挑戰性的領域，同時，也是市場價值最高的領域。圖1以餅圖的形式將這一統計結果比例呈現出來。圖1的數據顯示，該領域的有效專利量占專利申請總量的27%，審查中專利占專利申請總量的21%，有效專利與審中專利之和占申請總量的比例為48%.

圖1 全球網絡成像測井技術專利法律狀態統計

3 全球測井技術專利宏觀分析

3.1 全球測井技術專利數量分析

通常情況下，專利申請是伴隨著技術研發而行的，所以，專利申請量的高峰往往也出現在產品上市之前，形成先專利保護后產品上市的格局。將15 534件全球網絡成像測井技術的專利按照申請年進行統計，得到年度申請量趨勢圖，如圖2所示。

圖2 測井技術全球專利年度申請趨勢圖

從圖2中可以看出，1937—1960年屬于零星申請階段，每年申請量較少且不連貫。這表明，這個時期的測井技術還處于前期探索階段。從20世紀60年代開始，非電法測井有了飛躍發展，以應用計算機為主的數字技術發展很快，引起了測井技術革命。到1974年，全球申請速度達到了每年165件。20世紀70年代后期，全球的申請量進入平穩發展階段，在申請趨勢圖中表現為趨勢曲線的斜率變小。這一階段出現了一些測量儲層新物理參數的儀器，比如電磁波傳播測井、橫波測井、改進的核磁測井等儀器，同時，采用多傳感器、大信息量的方法改進原有儀器，增強分辨率和探測深度，提高測量精度和準確度。在2000年前后，隨著電子學和計算機技術在測井中的廣泛應用，測井技術有了突飛猛進的發展，主要表現在測井儀器不斷向智能化、高精度、便攜式方向發展。全球測井技術領域的專利申請量進入第二次的迅速突破發展，從1999年的年申請量344件迅速增長并于2012年達到頂峰的年申請量989件。

3.2 測井技術各分支全球專利趨勢分析

圖3表示出測井技術不同技術分支的全球專利申請趨勢。數據傳輸技術受計算機和通信技術發展的影響，在20世紀70年代才開始有少量的專利申請，聲波、電法和核這3種主要的測井儀器技術起步階段的發展情況也是類似的。

由此可以看出，在20世紀90年代之前，這3個技術分支的趨勢曲線是交織在一起的，但是，從20世紀90年代開始，這種情況逐漸發生了變化。電法和核測井儀的專利申請量逐漸與聲波測井儀的專利申請量拉開距離。在電法測井儀方向，由于井間電磁測量技術、套管井電阻率測井技術和微電阻率掃描測井等電法測井技術開始廣泛地推廣應用，技術的更新促使專利數量增加；在核測井方向，1990年NUMAR/哈里伯頓公司將以色列威茲曼科學院的2位科學家Zvi Taicher和Schmuel Shtrikman等發明的使用梯度磁場的磁共振成像測井儀（MRIL）正式商業化應用，同時，斯倫貝謝公司1991年發明并在1995年商業化的可組合磁共振測井儀（CMR），大大加快了核測井儀在全球的推廣使用，促使核測井專利數量的增加。

技術分支全球申請趨勢曲線的第二次分化發生在2004年。在這之前，核測井儀和電法測井儀的申請趨勢近似。在這之后，核測井儀經歷了一小段的調整期，推測其遇到了一定的技術瓶頸。經過幾年的調整后，其又開始快速發展，出現了采用多個測量頻率、多磁場梯度、偏心貼井壁的測量方式，Schlumberger推出了MR Scanner，Baker Atlas推出了MREx。核磁共振測井儀器的共同特點是，采用多頻率、多個磁場梯度，一次測井可采集多個等待時間（TW）和多個回波間隔（TE）下的許多組自旋回波串數據，可進行二維核磁共振測井，大大提高了儲層流體識別和定量評價的效果。電法測井儀的申請量一直保持快速增長，主要原因是作為最早應用的測井方法，其原有技術基礎比較雄厚，專利基數比較大，在此基礎上的改進都能形成新的專利。同時，三分量感應測井、介電測井等一些新的電法測井技術相繼出現，使得電法測井專利一直保持較快的增速，這一直是測井技術領域研究的熱點。

圖3 測井技術不同技術分支的全球專利申請趨勢

3.3 全球主要專利權人統計

由表2可知，全球專利擁有量排名前20的公司包括斯倫貝謝、貝克休斯、哈里伯頓、雪佛龍和埃克森美孚等，上榜的中國專利權人有中石油、中海油和中石化。同時，從專利擁有量來看，斯倫貝謝、貝克休斯、哈里伯頓這三大公司遙遙領先于其他專利權人，在這個領域明顯處于優勢地位。

表2 全球TOP20專利權人排行表

4 中國專利分析

4.1 中國測井技術專利數量分析

從全球測井技術領域專利申請中篩選出中國專利申請共1 915件。在中國專利申請中，進一步篩選得到各個主要技術方向的專利情況，具體如表3所示。從表3中可以看出，在各技術方向的中國申請中，授權比例最高的為輔助測井技術，占80.9%，授權比例最低的是聲波測井儀，占65.0%.其中，輔助測井技術方向的實用新型專利申請量為151件，占總申請量的比例約為59.0%；聲波測井技術方向的實用新型專利申請量為97件，占總申請量的比例約為28.3%.實用新型專利申請獲得授權的可能性比較大，是導致不同技術方向授權比例產生差距的主要原因，也是中國專利授權比例高于全球水平的主要原因。因此，可以根據中國專利制度的特點，充分利用實用新型專利授權快、費用低等優勢，更早、更快地布局相關技術專利。

表3 中國測井技術專利數量統計表（件）

4.2 中國測井技術專利趨勢分析

圖4表示的是過去20年間中國測井技術專利申請量和授權量的趨勢。與全球趨勢不同的是，中國測井技術的申請和授權量變化沒有經歷明顯的調整期，始終保持著加速增長的態勢。我國從20世紀70年代末開始引進國外測井裝備和技術，采用以引進為主、以消化吸收國外先進技術自行研究為輔的模式。

特別是在“十二五”期間，中石油、中海油和中國石油大學等多家企業和研發機構，依托國家重大專項“油氣測井重大技術與裝備”，圍繞復雜油氣藏和非常規油氣識別和評價難題，開展測井關鍵技術與重大裝備攻關。隨著這些重大課題的實施，許多研究成果也以專利的形式公開。從圖4中可以看出，申請趨勢曲線的斜率變大，申請量在2012年達到高峰。

雖然專利申請的數量有所突破，一些自行研究的先進儀器也已得到了應用，但是，總體的測井技術水平與國外先進水平相比仍有較大差距。從總體情況看，國內石油測井行業仍處于發展期，而更多處于世界領先水平的測井技術被研發和推廣應用仍然值得期冀。

4.3 中國測井IPC分布分析

通過對中國測井技術專利的TOP20國際分類號（IPC）進行統計，分析該領域技術主要涉及的技術方向和相關專利分布情況。

圖4 中國測井技術專利趨勢圖

圖5 中國測井技術領域TOP20的IPC分布圖

圖5統計了專利申請量前20的IPC分類。如圖5所示，中國專利IPC排行首位的是“E21B 47/00：測量鉆孔或井”，該分類下專利申請共410件，涉及的范圍比較廣，涵蓋了測井儀器和測井方法的大部分內容；排行第二的IPC分類是“E21B 49/00：測試井壁的性質；地層測試；專用于地表鉆進或鉆井以便取得表土或井中液體試樣的方法或設備”，該分類下專利申請共220件，主要涉及輔助測井的相關專利；排行第三位的是“G01V 3/00：電或磁的勘探或探測；地磁場特性的測量；例如，磁偏角或磁偏差”，該分類下專利申請共170件，主要涉及電法測井技術相關專利；排行第四位的是“E21B 47/12：從井中到地面或從地面到井中傳輸測量信號或控制信號的裝置”，該分類下專利申請共104件，主要涉及數據傳輸技術的相關專利。其余各IPC分類下涉及的專利比較少。

5 結論

中國在全球范圍內擁有的測井技術專利與國外大的公司，比如斯倫貝謝、貝克休斯和哈里伯頓相比，還有明顯的差距，在測井技術領域，專利技術的競爭力相對比較弱。

測井技術的發展速度越來越快，雖然目前以斯倫貝謝為主的國際石油公司在本領域已經形成壟斷格局，但從申請趨勢來看，中國在近年來的研發力度逐漸加大，具備在該領域突圍的能力。目前，測井專利技術研究的熱點主要集中在地層測試、感應測井、電磁波傳播測井和數據傳輸等幾個方面。

［1］原宏壯，陸大衛，張辛耘，等.測井技術新進展綜述［J］.地球物理學進展，2005，20（3）：786-795.

［2］吳鵬程，陳一健，楊琳，等.成像測井技術研究現狀及應用［J］.天然氣勘探與開發，2007，30（2）：36-40.

［3］肖立志，謝然紅，柴細元，等.新世紀的測井技術——網絡測井及其技術體系初探［J］.測井技術，2003，27（1）：6-10.

［4］楊興琴.測井專利文本挖掘與數據統計分析［J］.測井技術，2011，35（5）：391-395.

［5］楊興琴.測井專利檢索策略研究及二級數據庫建設［J］.測井技術，2011，35（3）：195-199.

〔編輯：白潔〕

TE151；P631.8+4

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.041

2095-6835（2017）15-0041-04