深海管線修復封堵裝置專利技術分析

莊 園

(國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000)

深海管線修復封堵裝置專利技術分析

莊 園

(國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000)

我國剛剛著手深水海底管線維修系統(DPRS)的研究，工程搶修需要依賴國外的技術服務，從專利文獻的視角對深海管線修復封堵裝置的發展趨勢進行了全面的統計分析，以助于深水海底管線維修技術在國內的廣泛推廣與應用。

深海；管道；修復；封堵；專利技術

1 深海管線修復封堵技術概述

國外深水油氣勘探在20 世紀70 年代已經開始，西方國家就已對深水油氣田投入開發，這些開發油田的國家企業在墨西哥灣、北海及挪威海等海域，投入了大量的深水海底油氣管線進行生產，作為管道服務行業領頭羊的美國TDW 公司，其開發的Smart-PlugTM系統在海洋管道系統中有著廣泛的應用，它們在深海管線工作中可以方便的進行閥門更換，也可以進行技術維修，以保證深水油田的正常工作。Angus George Bowie[1]發明了一項新技術，可以為管內介質壓差提供封堵動力，主要由牽引模塊、封堵模塊和拖船模塊組成管內封堵器，結構相對簡單。Oil-States Hydro Tech 公司是深海管線修復的主要供應商之一，該公司成立了海底管道搶修技術的專門研究隊伍，為深海油田生產提供了保證。這個公司的作業最深處達1 615 m，他們在修補工作中承受的工作壓力達10.5 MPa，更換的油田最大管徑為1 067 mm。

我國的管道封堵搶修技術起步較晚，但是我國深海管道封堵技術發展很快。現今最大的海底封堵管徑已達1 400 mm 以上，封堵壓力還在不斷增大[2]。在深海管線修復中，不停輸帶壓開孔封堵搶修技術已達到國際先進水平，在國內各公司中，尤其是中國石油天然氣公司，已經掌握了管道封堵搶修的先進技術及設備。張仕民等[3]設計了一種管內高壓智能封堵器，這種技術對鎖定錨爪進行了優化設計[4]，深海維修效果極佳。這種封堵器有望打破國外技術封鎖，為中國的石油建設提供力量，推動國內海洋管道封堵搶修技術的發展。

深海管線修復封堵裝置的組成一般由夾緊定位裝置、移送裝置、錨定裝置、封堵裝置、控制系統、液壓系統等構成。現役主要深海管線修復封堵技術包括：冷凍封堵技術、不停輸帶壓開孔封堵技術、管內高壓智能封堵技術。其中，管內高壓智能封堵技術是新興的管道封堵搶修技術，是深水海底管線維修的重要技術，挪威PSI[5]公司和美國TDW 公司已經掌握了管內高壓智能封堵技術，同時也制造出管內高壓智能封堵器，因此中國的深海管線修復封堵技術還要繼續努力，實現偉大目標。

2 深海管線修復封堵裝置專利申請狀況分析

2.1 國內外專利申請趨勢比對

圖1為深海管線修復封堵裝置全球專利申請量整體趨勢圖，長期處于遲緩提升狀態，近些年來，全球的申請人大范圍的對深海管線修復封堵技術投入研究精力。圖2為國內外深海管線修復封堵裝置專利申請狀況對比曲線圖，將全球專利申請量分別對比國內外的專利申請量，可以看出，在1999年前國外的專利申請占主導地位，推動了深海管線修復封堵技術的持續發展，而2009年之后，中國對深海管線修復封堵技術做出了巨大的貢獻。

由圖2的國外申請量曲線可以看出，在1965—1978年呈穩步增長趨勢，每間隔兩年會有一個調整期，但是每年的專利申請量不多，屬于技術發展的萌芽和初步增長期，因為這個階段技術正處于探索階段，人們的研究焦點還在管道對接緊密性方面。隨著深海封堵裝置特定結構部位改造技術趨于成熟，1978—1987年專利申請出現下滑趨勢，但在1987年申請量突增，也可能是因為某個公司的崛起，帶來了專利申請量的提升，后再次趨于回落。1997—2007年間呈波浪式變化，標志著發展進入了穩定階段，深海管線修復封堵裝置各方面的申請均衡發展，同樣每隔幾年會出現休整態勢。2007—2014年再次迎來增長態勢，在此階段，國內申請人開始介入深海管線修復封堵技術的研發，國外專利申請量在此階段的飆升意味著深海管線修復封堵技術已完善成熟，獲得了各領域技術人員的廣泛關注，在各個領域應用、普及，實現了快速發展。2014年，國外申請量再次達到了鼎盛時期，預估是隨著人工智能技術的不斷發展，人們關注熱點轉移到了管內高壓智能封堵技術，再次掀起申請狂潮。

由圖2的國內申請量曲線可以看出，1999年以前國內深海管線修復封堵技術并未明顯啟動研究，而當國外深海管線修復封堵技術進入穩定期時，國內深海管線修復封堵技術才剛剛開始萌芽發展，并在后面的一段時間保持一段穩步增長階段后出現迅猛發展的趨勢，且在國外專利申請逐步進入成熟期時，國內專利申請仍然處于發展期。2010—2016年，國內外各國同時致力于深海管線修復封堵技術智能化研究，中國的申請量明顯高于國外，期待國內企業借此能率領全球，為深海管線修復封堵技術發展做出突出貢獻。

圖1 全球專利申請量Fig.1 Global patent applications

圖2 國內外專利申請狀況Fig.2 The status of patent applications at home and abroad

2.2 深海管線修復封堵技術發展預測

在國外專利申請中，美國在該領域對深海管線修復封堵技術的研究貢獻性巨大。但目前，善于運用進攻型專利戰略的美國并沒有把眼光放在其他國家，深海管線修復封堵技術目前仍處于高速發展階段，而待技術穩定后，預期以專利權為武器的美國，將會矛頭指向國外市場，為以后深水海底管線完整性管理奠定基礎。

就國內外研究方式而言，中國主要申請趨勢為國內公司與公司，或公司與高校、研究所合作研究，營造出共同研究開發的良好氛圍，更有助于專利技術的轉化和市場的開拓。而國外深海管線修復封堵裝置的研發有很多聯合申請，但國外申請聯合申請一般為一個總公司和設立在國外的各國分公司合作申請的專利，像美國SHELL的大型企業，一般實力雄厚，多是自主研發，單一申請居多。

近些年，在深海管線修復封堵裝置的各結構方面均已奠定穩定基礎的前提下，掀起了研究“管內智能封堵”技術的熱潮，雖然相對于國外申請來說，國內在該領域的申請無論從研究進度，還是研究深度都遠不及美國、歐洲地區等，但國內各申請人也開始追隨國際步伐，針對智能化ROV技術進行自主研究。綜合分析上述各因素，期待中國可利用自身競爭優勢引領全球深海管線修復封堵技術的發展新浪潮。

[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]江龍強. 管道封堵搶修技術現狀及發展[J].內蒙古石油化工，2011，(02)：100-103.

[3]張仕民，李彥民，馬永明，等. 管內高壓智能封堵技術[J].油氣儲運，2009，28(6)：59-61.

[4]耿岱，張仕民，王德國，等. 管道智能封堵器錨爪結構的優化[J].油氣儲運，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

莊園 (1986-)，女，碩士，實習研究員。