稠油熱采技術專利技術分析

夏凡壹

（國家知識產權局專利局專利審查協作四川中心，四川 成都 610000）

稠油熱采技術專利技術分析

夏凡壹

（國家知識產權局專利局專利審查協作四川中心，四川 成都 610000）

利用DWPI和CPRSABS數據庫，通過檢索、整理、統計和分析國內外稠油熱采領域專利申請文獻，得到該領域的技術發展脈絡，并對相關專利的時空特性、技術領域及發展趨勢等方面的信息進行分析，以期能為該領域的專利工程師、技術人員提供參考。

稠油；熱采；專利；發展路線

稠油，也稱重油，是石油烴類能源中的重要組成部分，其瀝青質和膠質含量較高。稠油在世界油氣資源中占有較大比例。據統計，全世界稠油地質儲量約為1萬億t，年產量高達127×108 t以上。我國稠油資源分布很廣，地質儲量達1 640×106 t以上。由于稠油黏度大、流動性差，因此常規開采技術手段對其進行開發的效果較差。

1 稠油熱采基本概念

熱力采油主要是通過一些工藝措施使油層溫度升高，降低稠油黏度，使其易于流動，從而采出稠油。稠油熱采中，就其對油層的加熱方式可以分為兩類：一是在油層類燃燒產生熱量，如火燒油層；另一類是把熱流體注入油層，如注熱水、蒸汽吞吐、蒸汽驅等。其中最常見的熱采方法主要是蒸汽吞吐、蒸汽驅、蒸汽輔助重力泄油，其次是火燒油層［1］。

2 稠油熱采技術發展狀況

2.1 數據源和關鍵詞

本文選用檢索數據庫位CPRSABS中文檢索數據庫及DWPI檢索數據庫。選用的通用檢索詞為：稠油，熱采，火驅，火燒油層，蒸汽吞吐，蒸汽驅，重力泄油。對應的英文為：Viscous，Oil，Thermal，Product+，Steam Huff，Puff，Soak+，In-situ，Combust+，Steam Flood+，SAGD，Gravity Drainage。分類號取自國際專利分類表IPC（第8版），主要選取的分類號為E21B43、E21B47、E21B36、C9K8。由于該專利數據量較大，內容重復冗余，噪聲信息繁多，根據專利分析的需要，多原始數據進行必要的數據清洗，如數據提取、導出、標引等操作。重點針對申請人、申請日、分類號、關鍵詞和引用文獻等字段信息進行加工整理，并對有用字段的信息進行統計分析。

圖1 稠油熱采專利申請量年度變化

2.2 數據統計和分析

2.2.1 申請量年度分布及變化。本文在德溫特世界專利數據庫（DWPI）和中文專利文摘數據庫（CPRABS）進行檢索，檢索對象限定在全球公開日或者公告日在2017年1月1日之前的發明專利和實用新型專利申請。稠油熱采技術年度申請量分布及變化見圖1。

由圖1可以看出，全球范圍內，稠油熱采技術專利申請始于20世紀60年代初期，直到20世紀70年代末期都處于較低水平，屬于稠油熱采技術的萌芽時期。一方面，由于技術水平所限，難以實現對稠油大規模開采；另一方面，從商業價值考慮，稠油等非常規油氣田的開發，成本依然較高。

到20世紀80年代，由于第二次石油危機，石油供應緊張，世界上發達國家和石油公司紛紛在石油開采方面加大投入，20世紀80年代中后期開始出現緩慢增長。在此期間，SAGD技術已經在加拿大AOSTRA的UTF項目中進行試驗［2］。

20世紀90年代以后是推廣和提升階段，這主要是因為技術的革新，SAGD、FAST、HASDive等技術在高黏度稠油和瀝青砂等非常規油氣資源中大規模推廣使用，水平井的大規模應用，以及油價開始攀升，許多公司開始嘗試如何更好地提高高黏度稠油油藏的開采效率。

2004年至今，稠油熱采領域一直處于發展高潮期，2013年達到申請量鼎盛期，直至2014年申請量下降，進而出來較大幅度的申請量滑坡?？赡苁怯捎谧?014年開始國際油價持續下跌，各大石油公司為了節省開采成本，縮減了對非常規油氣田的開采，并減少了相應科研投入，從而影響了申請量下降。

圖2 稠油熱采專利技術原創國分布

對于國內的專利申請，稠油熱采領域的中國專利申請滯后于全球范圍的申請，中國相關石油企業研究起步發展較晚。2002年以前數量極低甚至為零，隨后開始成整體上升趨勢。2003年以后，國內關于稠油熱采技術申請整體發展區域與全球申請量發展趨勢基本一致，2014年達到高峰?？傮w來說，中國國內石油企業相關領域研究發展迅速，也是由于國外企業對中國市場越來越重視，這進一步反映了近年來中國經濟技術水平的快速提高。

2.2.2 申請原創國和地區分布。技術原創國和地區表征了一個國家或地區在該領域的技術儲備和技術實力。為此，對涉及稠油熱采相關專利的申請人所在國家和地區進行排名統計，如圖2所示。

從圖2可以看出，該領域專利申請量排名靠前的國家依次是美國、中國、俄羅斯（包括前蘇聯）、加拿大，占據了所有專利申請的88%，是稠油熱采的主要技術原發和創新國家，主導著稠油熱采領域的動向和發展方向。而以美國為首的發達國家，在稠油熱采領域占據著領先和核心地位，這與美國各石油企業在稠油熱采領域的科研技術投入，對技術革新的重視密切相關。此外，中國在稠油熱采領域專利申請量占第二位，雖然與美國相比還有相當的差距，但在一定程度上也表明隨著中國石油開采能力的進步，以及專利保護制度的不斷完善，使我國在稠油熱證領域占據了重要的一席之地。

2.2.3 重點申請人統計分析。從圖3本領域重點申請人分布可以看出，全球稠油熱采領域專利申請排名前10的申請人中，有50%是美國企業，分別是埃克森美孚、德州石油、康菲石油、西方石油公司和斯倫貝謝，其中埃克森美孚排第一位。美國石油企業在稠油熱采領域優勢非常明顯。中國企業和單位進前10的有4家，中國企業在稠油熱采領域也是占有一席之地的。經過研究發現，中國申請人絕大多數專利都只在國內進行了專利申請，未進入其他國家，可能是我國企業在國際市場專利競爭方面意識還不夠。

2.3 技術發展路線

圖3 稠油熱采技術專利主要申請人分布

隨著時間的變化，技術領域的自身進步、更新和迭代往往在不同時期會呈現出不動的側重點和發展脈絡。本文對稠油熱采技術在不同時間節點的專利文獻進行梳理和分析，獲得如圖4所示的該領域的技術路線演進圖。

圖4 稠油熱采領域技術路線演進圖

由圖4可以看出，稠油熱采技術大致分為4個階段，20世紀60年代初期至20世紀70年代末期處于較低水平，屬于稠油熱采技術的萌芽時期，火燒油層和蒸汽吞吐是產生最早的稠油熱采方式。這個階段的熱采方式比較單一，都是單一的火驅或者蒸汽吞吐。

到了20世紀80年代開始緩慢增長，主要體現在開始使用蒸汽驅技術，并對現有技術進行改進。例如，在蒸汽驅和蒸汽吞吐中使用一些助劑，以提高采油效率，并且逐漸出現一些多種熱采方式結合進行稠油開采的方案。

20世紀90年代以后，熱采技術發展迅速，蒸汽注采中開始使用各種助劑。不僅原有熱采技術得到了進一步發展，而且出現了蒸汽輔助重力泄油技術（SAGD），將蒸汽吞吐和蒸汽驅的采收率提高25%。并且多種熱采方式進一步結合，出現如水平井重力輔助火燒油層技術（COSH），該技術能把火燒油層中的高能力效率、水平井高速采油能力和重力泄油過程具有的高采收率結合起來，采收率在原蒸汽采收率25%的基礎上還可以增加40%［3］。與此同時，熱采技術與其他增產技術如壓裂技術開始結合，出現了水平裂縫輔助蒸汽驅（FAST）等技術。

進入2004以后，是稠油熱采技術的黃金發展時期。經過長期發展，越來越多的公司和油田開始使用稠油熱采，并進一步改進各種熱采技術，以適應不同地質油藏情況，并提高原油采收率。比如，水平井和復合井的大規模推廣，多井組連續開采，蒸汽開采中各種助劑的添加。在SAGD基礎上，進一步發展出溶劑輔助型ES-SADG、蒸汽+非凝析氣體SAGP、溶劑萃取VAPEX等技術。各種熱采技術之間也進一步融合出現大量蒸汽吞吐+蒸汽驅結合、蒸汽吞吐與火驅等結合的復合熱采方式［4］。

從熱采技術的總體發展趨勢來看，目前井網布局優化、助劑改進是提高稠油采收效率的主要方式。而采用SAGD是較為先進的超、特稠油開采方式，由其發展而來的SAGP、VAPEX等技術也有廣闊的應用前景。復合井技術、壓裂等與蒸汽吞吐、蒸汽驅、SAGD、火燒油層等技術結合，或者各種熱采方式復合驅，能使油藏獲得較好的開采效果，是今后稠油熱采技術中應關注的問題。

3 結語

本文詳細梳理了稠油熱采技術的分類和各分支的發展情況，對稠油熱采領域的技術路線演進行了分析，并對稠油領域專利申請趨勢、地域分布情況、各大公司技術情況進行了分析，有助于審查員全面了解稠油熱采技術發展趨勢，為涉及稠油熱采領域的技術人員、專利工程師提供專利信息。

[1]張義堂.熱力采油提高采收率技術［M］.北京：石油化工出版社，2006.

[2]DE Towson，王培良，王衛星.加拿大現場稠油熱采技術綜述［J］.河南石油，1998（3）：44-45.

[3]王彌康，張毅，曹鈞合.火燒油層熱力采油［M］.東營：石油大學出版社，1998.

[4]張銳.稠油熱采技術［M］.北京：石油化工出版社，1999.

Patent Technology Analysis of Heavy Oil Thermal Recovery Technology

Xia Fanyi
（Patent Examination Cooperation Sichuan Center of the Patent Office,SIPO,Chengdu Sichuan 610000）

By the retrieval,collation,statistics and analysis of documents in DWPI and CPRSABS database that re?garding domestic and foreign oil field thermal recovery patent application,this paper summarizes the technical de?velopment thread in this field,and analyzes the temporal and spatial characteristics,technosphere and development trends of related patents,in order to provide references for patent engineers and technicians in this field.

heavy oil;thermal recovery;patent;development roadmap

TE345

A

1003-5168(2017)11-0055-03

2017-9-23

夏凡壹（1987-），女，碩士，審查員，研究方向：機械領域發明申請實質審查。