頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)國(guó)際專(zhuān)利情報(bào)分析*

周立秋，任佳妮，張秀妮

(陜西省科學(xué)技術(shù)信息研究所，陜西 西安 710054)

頁(yè)巖氣是從頁(yè)巖層中開(kāi)采出來(lái)的天然氣，是一種重要的、清潔的非常規(guī)天然氣資源［1］。

美國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)、研究、勘探和開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的國(guó)家，從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，美國(guó)政府實(shí)施了一系列鼓勵(lì)替代能源發(fā)展的稅收激勵(lì)和補(bǔ)貼政策，在這一系列政策扶持措施的推動(dòng)下，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)取得了明顯成果。加拿大是繼美國(guó)之后第二個(gè)對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)的國(guó)家，但尚未進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)性開(kāi)采。英國(guó)和波蘭是歐洲頁(yè)巖氣前景最好的國(guó)家，近年來(lái)，歐洲啟動(dòng)了多項(xiàng)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，多個(gè)跨國(guó)公司如埃克森美孚、康菲、OMV 及殼牌等國(guó)際石油公司，已經(jīng)分別在德國(guó)、波蘭、奧地利和瑞典等歐洲地區(qū)開(kāi)始了實(shí)質(zhì)性的工作［2］。

我國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富，資源類(lèi)型多、分布相對(duì)集中，但勘探開(kāi)發(fā)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?xùn)|部凹陷等地。目前，我國(guó)企業(yè)已與殼牌、埃克森美孚等多家外國(guó)公司開(kāi)展合作開(kāi)發(fā)與聯(lián)合研究。國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)、科研院校開(kāi)始研究頁(yè)巖氣生成機(jī)理、富集規(guī)律、儲(chǔ)集和保存條件，并探索頁(yè)巖氣水平井鉆完井和多段壓裂技術(shù)［3-4］。

目前，北美已形成一套基本成熟的、較為先進(jìn)有效的頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)，為我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)及技術(shù)引進(jìn)提供了借鑒。因此，了解國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣研究現(xiàn)狀，分析研究國(guó)際專(zhuān)利競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)有重要意義。

1 分析工具及專(zhuān)利檢索

本文應(yīng)用Innography 專(zhuān)利分析工具對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行專(zhuān)利挖掘與分析。在高級(jí)檢索功能上進(jìn)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(zhuān)利，通過(guò)專(zhuān)利家族擴(kuò)展進(jìn)行二次補(bǔ)充，得到189 件專(zhuān)利，并展開(kāi)專(zhuān)利分析。

2 頁(yè)巖氣專(zhuān)利分析

2.1 全球頁(yè)巖氣專(zhuān)利發(fā)展趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)189 件專(zhuān)利最早優(yōu)先權(quán)年的分析，如圖1 所示可知，頁(yè)巖氣技術(shù)領(lǐng)域最早申請(qǐng)的專(zhuān)利是美國(guó)Ramex Syn-fuels International 公司于1988 年優(yōu)先申請(qǐng)的“Method and apparatus for shale gas recovery”(US4928765);全球分別于1990 年公告了2 件專(zhuān)利、1991 年公告了1 件專(zhuān)利，之后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有專(zhuān)利產(chǎn)生，可以說(shuō)該技術(shù)領(lǐng)域在1990-2006 年處于誕生期;2007 年開(kāi)始進(jìn)入發(fā)展期，2013 年專(zhuān)利申請(qǐng)量最多，達(dá)到74 件。頁(yè)巖氣技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)起步較晚，直到2008 年才申請(qǐng)了第1 件專(zhuān)利，但是發(fā)展較快，是全球申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)量增長(zhǎng)最快的國(guó)家(地區(qū))，2011 年和2012 年連續(xù)兩年專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量居全球第一。在頁(yè)巖氣技術(shù)領(lǐng)域的所有專(zhuān)利中，US4928765 總共被引用了289 次，雖然目前已屬于無(wú)效專(zhuān)利，但它是影響最大的專(zhuān)利技術(shù)。

圖1 頁(yè)巖氣專(zhuān)利申請(qǐng)量年度分布趨勢(shì)圖

2.2 頁(yè)巖氣專(zhuān)利的地區(qū)分布

將檢索的189 件專(zhuān)利按專(zhuān)利權(quán)人的國(guó)別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如圖2 所示可知，頁(yè)巖氣領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)主要分布在中國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)家(地區(qū))。專(zhuān)利數(shù)量居前3 位的分別是中國(guó)112 件、美國(guó)45 件、加拿大16 件。

圖2 頁(yè)巖氣專(zhuān)利數(shù)量地區(qū)分布圖

2.3 專(zhuān)利權(quán)人分析

Innography 的專(zhuān)利權(quán)人氣泡分析圖能直觀體現(xiàn)專(zhuān)利權(quán)人之間技術(shù)實(shí)力的差距和綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

2.3.1 頁(yè)巖氣領(lǐng)域美國(guó)專(zhuān)利權(quán)人分析

美國(guó)在頁(yè)巖氣技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利共有45 件，通過(guò)專(zhuān)利權(quán)人氣泡圖，如圖3 所示可知，專(zhuān)利技術(shù)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(yè)公司(Terra Industries)。其中，斯倫貝謝股份有限公司的專(zhuān)利數(shù)量最多為12件，Vialogy PLC、雪佛龍公司和貝克休斯公司的專(zhuān)利數(shù)量相當(dāng)，分別為7 件、6 件和5 件。從氣泡圖的縱坐標(biāo)來(lái)看，雪佛龍公司在最上端，其經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力最強(qiáng)，斯倫貝謝股份有限公司、Vialogy PLC 和貝克休斯公司的經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力相對(duì)弱些。

圖3 頁(yè)巖氣領(lǐng)域美國(guó)專(zhuān)利權(quán)人氣泡圖

2.3.2 頁(yè)巖氣領(lǐng)域中國(guó)專(zhuān)利權(quán)人分析

中國(guó)在頁(yè)巖氣技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利共有112 件，通過(guò)專(zhuān)利權(quán)人氣泡圖(如圖4 所示)分析可知，專(zhuān)利數(shù)量和綜合技術(shù)最強(qiáng)的前5 名分別是:中國(guó)石油化工股份有限公司、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司、陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限公司、中國(guó)石油大學(xué)(北京)、無(wú)錫同春新能源科技有限公司;綜合技術(shù)實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力最強(qiáng)的是中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司、陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限公司、中國(guó)石油大學(xué)(北京)、無(wú)錫同春新能源科技有限公司等綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力相當(dāng)。

圖4 頁(yè)巖氣領(lǐng)域中國(guó)專(zhuān)利權(quán)人氣泡圖

2.3.3 頁(yè)巖氣領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)人總體分析

通過(guò)對(duì)189 件專(zhuān)利的專(zhuān)利權(quán)人總體情況統(tǒng)計(jì)分析(如圖5 所示)可知，在頁(yè)巖氣技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量前10 名的專(zhuān)利權(quán)人分別是:加拿大Gasfrac Energy Services 公司、美國(guó)斯倫貝謝股份有限公司、中國(guó)石油化工股份有限公司、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司、美國(guó)Vialogy PIc 公司、中國(guó)陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限公司、中國(guó)石油大學(xué)(北京)、美國(guó)雪佛龍公司、中國(guó)無(wú)錫同春新能源科技有限公司、貝克休斯公司。

圖5 頁(yè)巖氣專(zhuān)利權(quán)人氣泡分析圖

頁(yè)巖氣主要專(zhuān)利權(quán)人氣泡分析圖表明，在全世界范圍內(nèi)比較，加拿大Gasfrac Energy Services 公司與美國(guó)斯倫貝謝股份有限公司的氣泡最大，氣泡最靠右，說(shuō)明這兩個(gè)公司在頁(yè)巖氣相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)利數(shù)量最多，技術(shù)實(shí)力最強(qiáng);其氣泡高度偏低，說(shuō)明綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力不是最強(qiáng)的。中國(guó)石油化工股份有限公司的氣泡圖位置最高，說(shuō)明其在頁(yè)巖氣相關(guān)領(lǐng)域的綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力最強(qiáng);但是其氣泡大小、橫坐標(biāo)均居中，說(shuō)明技術(shù)實(shí)力并不是最強(qiáng)。中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司和陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限公司的氣泡大小居中，橫坐標(biāo)居中，縱坐標(biāo)靠下，說(shuō)明其綜合技術(shù)實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力都不是很強(qiáng)。該氣泡圖同時(shí)表明，在頁(yè)巖氣研發(fā)領(lǐng)域，在技術(shù)實(shí)力上，美國(guó)和加拿大的公司處于領(lǐng)先地位。

2.4 頁(yè)巖氣專(zhuān)利技術(shù)聚類(lèi)分析

利用Innography 專(zhuān)利分析工具對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行文本聚類(lèi)分析，得到如圖6 所示結(jié)果，表明頁(yè)巖氣相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)研究主要集中在五個(gè)核心領(lǐng)域:實(shí)用模型(Utility Model)、水(Water)、鉆(孔)(Drilling)、頁(yè)巖氣藏(Shale gas Reservoir)、油頁(yè)巖(Oil Shale)。

圖6 Innography 專(zhuān)利文本聚類(lèi)分析圖

2.5 核心專(zhuān)利技術(shù)分析

加州大學(xué)伯克利分校及喬治梅森大學(xué)創(chuàng)建了Innogrpahy 專(zhuān)利評(píng)價(jià)指標(biāo)—專(zhuān)利強(qiáng)度，它是Innography 最核心的功能之一，用其表征專(zhuān)利價(jià)值。專(zhuān)利強(qiáng)度指標(biāo)是基于單篇專(zhuān)利的權(quán)利要求數(shù)量、專(zhuān)利申請(qǐng)時(shí)長(zhǎng)、專(zhuān)利引用與被引，專(zhuān)利同族數(shù)量等10 多個(gè)指標(biāo)作為復(fù)合指標(biāo)來(lái)判斷專(zhuān)利質(zhì)量，是專(zhuān)利價(jià)值判斷的綜合指標(biāo)。專(zhuān)利強(qiáng)度的高低可以表征該專(zhuān)利的價(jià)值大小，能幫助我們判斷某技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)［5-8］。我們將Innography 專(zhuān)利強(qiáng)度在80%-100%區(qū)間的專(zhuān)利劃分為核心專(zhuān)利，將專(zhuān)利強(qiáng)度為30%-80%區(qū)間的專(zhuān)利劃分為重要專(zhuān)利，將專(zhuān)利強(qiáng)度為0%-30%區(qū)間的專(zhuān)利劃分為一般專(zhuān)利。

中國(guó)112 件專(zhuān)利沒(méi)有核心專(zhuān)利，美國(guó)45 件專(zhuān)利也沒(méi)有核心專(zhuān)利，僅加拿大Gasfrac Energy Services公司有1 件核心專(zhuān)利，專(zhuān)利名稱(chēng)Liquified petroleum gas fracturing system，專(zhuān)利號(hào)US8408289 B2，專(zhuān)利強(qiáng)度80%-90%，目前該專(zhuān)利為有效專(zhuān)利。

2.6 頁(yè)巖氣專(zhuān)利IPC 分析

利用Innography 專(zhuān)利分析工具對(duì)189 件專(zhuān)利進(jìn)行IPC 分析，形成IPC 分布表，見(jiàn)表1。根據(jù)IPC 分布表明，頁(yè)巖氣相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)主要集中在:E-固定建筑物、G-物理、C-化學(xué)/冶金等方面。

表1 全球頁(yè)巖氣技術(shù)主要IPC 分布表

3 E21B43 技術(shù)的專(zhuān)利分析

3.1 E21B43 技術(shù)專(zhuān)利數(shù)量地區(qū)分布圖

對(duì)檢索出的189 件專(zhuān)利中涉及專(zhuān)利數(shù)量最多的E21B43 進(jìn)行專(zhuān)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(zhuān)利涉及該技術(shù)，按照上述專(zhuān)利強(qiáng)度劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，核心專(zhuān)利有1 624 件，其主要分布在美國(guó)、英國(guó)、加拿大、荷蘭、法國(guó)和挪威等國(guó)家。其中，美國(guó)1 385 件占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)在該領(lǐng)域的核心專(zhuān)利為零，如圖7 所示。

圖7 E21B43 技術(shù)核心專(zhuān)利數(shù)量地區(qū)分布圖

3.2 E21B43 技術(shù)領(lǐng)域美國(guó)專(zhuān)利權(quán)人分析

通過(guò)對(duì)涉及E21B43 技術(shù)的美國(guó)1 385 件核心專(zhuān)利進(jìn)行專(zhuān)利權(quán)人氣泡圖分析(如圖8 所示)表明，在主要專(zhuān)利權(quán)人中，專(zhuān)利數(shù)量居前的是哈里伯頓公司(Halliburton Company)、荷蘭皇家殼牌集團(tuán)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(guó)際有限公司(Weatherford International Ltd)、億萬(wàn)奇全球技術(shù)公司(Enventure Global Technology)、埃克森美孚公司(Exxon Mobil Corporation);荷蘭皇家殼牌集團(tuán)公司在該領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力都最強(qiáng);埃克森美孚公司的綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力很強(qiáng)，但技術(shù)實(shí)力不是很強(qiáng);哈里伯頓公司和斯倫貝謝股份有限公司技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)，但綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力相對(duì)較弱。

圖8 E21B43 技術(shù)美國(guó)專(zhuān)利權(quán)人氣泡圖

4 結(jié)語(yǔ)

利用Innography 專(zhuān)利分析平臺(tái)，研究了頁(yè)巖氣專(zhuān)利技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、主要技術(shù)應(yīng)用、專(zhuān)利權(quán)人和研究熱點(diǎn)，了解了頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、發(fā)展及競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，為我國(guó)的頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有用的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)參考。結(jié)果表明:

頁(yè)巖氣技術(shù)研究正處于較快的發(fā)展階段，特別是2010 年以后，該領(lǐng)域的專(zhuān)利增加數(shù)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。專(zhuān)利技術(shù)主要分布在中國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)家(地區(qū))。頁(yè)巖氣技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，美國(guó)起步早，加拿大、美國(guó)是該領(lǐng)域的技術(shù)強(qiáng)國(guó);中國(guó)目前頁(yè)巖氣研究處于起步階段，但發(fā)展較快，是全球申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)量增長(zhǎng)最快的國(guó)家，有廣闊的發(fā)展前景。

從主要研究力量看，國(guó)外主要集中在加拿大Gasfrac Energy Services 公司、美國(guó)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(tuán)公司等。中國(guó)研究能力較強(qiáng)的依次有中國(guó)石油化工股份有限公司、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司、陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限公司、中國(guó)石油大學(xué)(北京)、無(wú)錫同春新能源科技有限公司等。

［1］中華人民共和國(guó)中央人民政府.關(guān)于印發(fā)頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011-2015 年)的通知［Z］.發(fā)改能源［2012］612 號(hào).

［2］張 凡.世界頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)一覽［N］.中國(guó)礦業(yè)報(bào)，2013-02-09.

［3］張大偉.頁(yè)巖氣:打開(kāi)中國(guó)能源勘探開(kāi)發(fā)新局面［N］.中國(guó)國(guó)土資源報(bào)，2012-01-09.

［4］陳柳欽.國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)前景廣闊［J］.價(jià)格與市場(chǎng)，2012(5):42-44.

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