2022年水下采油树专利主题分析报告

2022年·第三期 水下采油树专利主题分析 中国工程科技知识中心 2022年8月 知领报告 2022年第3期 本报告由机器自动生成，仅做 研究参考 审核： 刘玉琴黄颖刘佳崔成磊王雨童 目录 摘要I 1.技术概况1 2.数据源与检索策略3 3.专利家族量与趋势分析3 4.技术生命周期分析5 5.技术主题分析6 5.1.热点主题词6 5.2技术主题分布7 5.3.技术主题演化14 6.技术类别分析16 6.1.技术类别分布16 6.2.技术类别演化16 6.3.技术类别交叉19 7.原创国（地区）分析20 7.1.原创国（地区）分布20 7.2.原创国（地区）演化20 8.受理国（地区）分析23 8.1.受理国（地区）分布23 8.2.受理国（地区）演化趋势24 8.3.受理国（地区）同时申请关系26 8.4.受理国（地区）技术侧重与技术关联26 8.5.受理国（地区）与原创国（地区）交叉分析29 I 9.申请人分析31 9.1.申请人专利家族数量31 9.2.申请人专利家族趋势32 9.3.申请人技术侧重与技术关联34 9.4.申请人受理国（地区）交叉分析37 II 摘要 本报告基于德温特专利数据库，针对水下采油树技术进行检索、筛选与计量分析，从而剖析水下采油树技术发展历程、技术热点、演化趋势，国家、机构之间的合作、竞争与技术侧重点等。 本报告主要结论如下： 1.截至2022年7月，该技术主题共有专利家族5170个，呈现逐年递增趋势。大体经历3个阶段：缓慢发展期（1997年以前），年均家族量不超过50个；稳步发展期（1998-2013年），这时期专利家族增长速度明显提高，家族数量均在100个以上；快速发展期（2014年至今），这时期专利家族量增长更加明显，2020年数量达到顶峰为417个。 2.根据历年专利家族数量与机构数量的变化绘制技术生命周期图，判断该技术主题目前处于成长期。 3.水下采油树技术热点集中在采油树结构、材料、系统控制、温度控制、压力控制五大类类别，其中采油 树结构主题词包括水下采油树、深海采油树、立式采油树、卧式采油树、采油树架、油管悬挂器、本体、油管头、阀门等；材料类主题词包括原材料、辅助材料、K型金属密封、F22钢、晶粒细化、防腐选材等；系统控制类主题词包括控制回路、水下控制箱、水下控制模块、电控系统等；温度控制类主题词包括温度、保温设计、高温、温降模型、非稳态传热、热压缩等；压力控制类主题词包括高压、气井、液压系统仿真、压力补偿系统、强度校核、气密封等。2000年以前主题词集中在采油树、油管悬挂器、采油树支架；2001-2010年主题词开始与采油树结构相关，比如树帽、油管柱、井口装置、生产阀门；2011-2020年延续了前十年领域探索的同时，与采油树设备保护相关的主题词开始出现，比如材料、温度等；2021年以后与水下采油树维护相关主题词材料、温度、腐蚀性更是研究热点。 4.按照技术类别进行数量统计，排序前3位的分别为Q49（采矿 i （E21）、H01（获取原油和天然气 （C10G、E21B）、A88(机械工程和工具)，数量分别达到1813、1746、188，主要集中在油气开采领域。 2000年以前水下采油树专利所涉及技术类别数量最多是H01（获取原油和天然气（C10G、E21B）和Q49 （采矿（E21），其他如Q67（管道、接头、配件（F16L）、X26（照明）、X25（工业电气设备）、Q42（水利工程、土壤转移和污水处理（E02、3）和Q66（阀门、水龙头、旋塞、通风口（F16K）虽然也有涉及，但专利数量远不如前两类技术；2001-2010年H01（获取原油和天然气（C10G、E21B）和Q49（采矿（E21）从涉及数量和程度仍然排名在前，但与2000年之前相比，除了涉及技术类别X25（工业电气设备）和Q67（管道、接头、配件（F16L）外，A88（机械工程和工具，如阀门、齿轮和传送带）也成为水下采油树专利所涉及的全新领域；2011年至今，属于Q49（采矿（E21）和H01（获取原油和天然气（C10G，E21B）两种技术类别的水下采油树专利仍然占据重要地位。 5.在原创国中，中国专利家族以 2278的数量位居榜首，占比 44.062%；美国以1393的数量居于第二，占比26.944%；英国排名第三，其专利家族数量未达中国的1/8，为263。尽管中国专利家族总数较多，但国际申请有限，主要在国内申请为主。美、欧国家更倾向于全球布局，特别是经济发达地区。从时间上看，中国在2006年后专利布局加速，但相关设备成熟过程较长，2020年后具有自主知识产权的深水和浅水采油树设备投入实际应用。 6.按照受理国（地区）进行数量统计，排序前5位的分别为中国、美国、世界知识产权组织、欧专局、巴西，数量分别达到2496、1722、923、515、490，中国作为受理国的专利数量遥遥领先，但限于中国国内的申请为主。 7.排名前20的申请人以美国企业为主，VETCOGRAYINC居首位，申请数量达94；FMCTECHNOLOGIESINC紧随其后，申请数量达88；CAMERONINT CORP排名第四，申请数量达60；英国的ONESUBSEAIPUKLTD位于第 三；申请人数量达68,中国海洋石油集团有限公司则以54数量位居第五。 ii 1.技术概况 油气资源作为传统能源在工业经济稳定发展中起举足轻重的作用。随着油气资源需求量与日俱增，陆上油气资源已经不能满足工业发展需求,越来越多国家把视野转移到海洋，海上油气资源的开发利用得到重视，要求油气资源开采能力不断提高，采油设备持续完善，而水下采油树系统作为我国的“卡脖子”技术之一，便是提高海上油气开采能力的重要一环。 水下采油树系统是水下生产系统的核心设备，主要包括水下采油树、水下油管挂和水下控制系统3部分[1]。其主要功能是对生产的油气或注入储层的水/气进行流量控制，监测生产压力、环空压力、温度、地层出砂量及含水量等油气井参数，向井筒注入化学药剂改善流体流动性能，提供测试和修井期间进入油气井筒的通道，支撑油管柱并密封井下油管和生产套管之间的环形空间，同时和水下井口系统一起构成井下储层与环境之间的隔离屏障。从功能设计角度来看，采油树可分为两大类：水下采油树和水下采气树；从结构形式角度来看，也可分为两大类：卧式树和立式树。卧式采油树和立式采油树有两点明显区别：第一，油管悬挂器安装方式不同。卧式树悬挂器位于采油树本体，立式树悬挂器则直接置于井口。第二，生产主阀位置不同。卧式树生产主阀安装于采油树一侧，立式树生产主阀则垂直穿过采油树。立式采油树和卧式采油树各有优缺点，立式树虽然笨重，在较小空间内不易操作，但是其安装简单，成本较低，且在完井和简单储油层环境适用性极高；卧式树虽然价格昂贵，但是适用于储油层情况复杂的环境，也便于井场油管频繁取出检修。 另外，水下采油树系统发展到目前为止已经有四种类型，按出现时间顺序 排列分别是：干式结构、干湿混合型结构、沉箱式结构、湿式结构。首先，干式结构实操时，为确保维修人员操作的规范性，要人为制造一个仿陆地操作环境，将采油树置于密封常压和常温舱结构中；其次，干湿混合型结构是指采油树正常运行时暴露在海水中，维修时要排除海水，让维修人员进行如同干式结 [1]王宇,张俊斌,陈斌,李勇,等.水下采油树应用技术发展现状[J.]石油机械,2016,44(12):59-64. 1 中国工程科技知识中心 构一样的操作；第三，沉箱式结构使得水下采油树的主阀结构、连接器结构以及水下井口结构都能发挥其自身价值[2]，为避免采油树遭到外力破坏，延长使用寿命，将其安装于海床之下；第四，湿式结构要求水下采油树与海水直接接触，从而提高操作的有效程度和管理水平。由于干式采油树装置成本较高，存在诸多安全隐患，利用金属材料制造的湿式采油树已成为油气开发的主要设施。 作为水下采油树系统的重要组成部分，配套工具的研制和安装作业的工艺制约我国海上油气资源的开发利用。目前，国外水下采油树系统配套工具研究日趋成熟，并逐渐向系统化、系列化和标准化方向发展，相继研发出适用于不同水深和压力条件下的配套工具[3]。我国在相关领域的技术研究尚处于起步阶段，国内海洋油气资源开采以联合开采为主，或租用国外各种水下开采设备，增加海上开采作业成本，为解决开采海洋油气资源困境增加难度，制约我国海洋水下生产系统技术的发展。 长期以来，水下采油树设计制造技术被几个欧美公司牢牢把握，我国在该领域十分被动。2022年6月中国海油14日对外宣布，在南海莺歌海顺利完成海底气井放喷测试作业，我国首套国产化深水水下采油树正式投入使用，标志着我国已具备深水水下采油树成套装备的设计建造和应用能力[4]。2022年7月我国首套国产化浅水水下采油树系统的成功自主研发，在渤海海域投入使用，实现了我国浅水海域从无到有的突破，解决渤海油气资源开发问题的同时，也为国内其他海域同种油气资源开发提供新思路，为国外油气资源资源开发提供中国方案，增加能源自给量，为保障国家能源安全做出了卓越的贡献[5]。 [2]刘春艳.水下采油树在深海油气田开发中的发展现状和趋势分析[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(22):95-96. [3]万春燕,王定亚,刘文霄,等.水下采油树系统配套工具技术研究和发展建议[J].石油机械,2020,48(07):74-79. [4]中国首套国产化深水水下采油树正式投入使用[EB/OL](2022-06-14)https://baijiahao.baidu.com/s ?id=1735602068179301488&wfr=spider&for=pc [5]操秀英.我自主研发浅水水下采油树投入使用[N].科技日报,2022-07-18(002). 2 中国工程科技知识中心 2.数据源与检索策略 数据来源：德温特专利数据库 检索时间：截止到2022年7月24日 检索策略：TS=((underwaterORmarineORsubmarineORsubseaORsub-seaORdeepwaterORdeep-waterOR"deepwater*"ORseaORdeepseaORseafloorORseabedORoceanORoffshoreORwaterORoilORgasORpetroleumORwell*)AND("welltree*"OR"christmastree*"OR"productiontree*"OR"xmastree*"OR"X-mas tree*"OR"completiontree*"OR"horizontaltree*"OR"wellheadtree*"OR"verticaltree*"OR"crosstree*"OR"X-tree*")) TS=((underwaterORmarineORsubmarineORsubseaORsub-seaORdeepwaterORdeep-waterOR"deepwater*"ORseaORdeepseaORseafloorORseabedORoceanORoffshore)AND("tree*")) TS=("treepiping*"OR"flowlineconnector*"OR"treevalves*"OR"productionchoke*"OR"treecap*"OR"treeframe*"OR"treemountedcontrols*") 检索结果：5170个专利家族 专利家族是指在不同国家或国家专利组织多次申请、公布和批准的内容基本相同，且具有共同优先权的一组专利文献。简单专利家族是指，在同一个专利家族中，专利家族成员以同一件专利或几个共同的专利申请为优先权。广义上来讲，专利家族是指一件专利后续衍生的不同请案，同一技术发明揭露后，后续所衍生的不同专利申请情况；从狭义上来讲，专利家族是指在该国所主张的专利申请范围均相同，但也可能由于各国审查基准不同或翻译问题产生例