油气钻采水下井口连接专利申请分析

油气钻采水下井口连接专利申请分析

兰起超

国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心

摘要：油气钻采水下井口连接为海上油气开发的关键技术，尤其是快速连接技术，涉及连接强度、密封性等；为了研究油气钻采水下井口连接技术的发展现状，通过准确的分类号，在incopat中进行检索，利用incopat高级分析功能和Excel对该领域专利申请数据、申请人和技术发展进行统计和分析。

关键词：管；水下连接；incopat；检索；专利分析

引言

水下井口连接器是水下井口技术的关键技术之一。由于水下管路设备长期设置于海底，与常规的地面设备相比操控更难，因此存在如何实现水下的精准对接的技术难题；同时海水具有盐度的腐蚀，这对连接处的密封性提出更高的要求；当出现复杂情况时，例如台风或井喷等事故时，需要快拆或快接某些设备，因此如何实现快拆快接也是重要的技术难题。

整个海洋工程领域欧美占据着主要的设计和先进制造领域。至于水下管连接器技术主要是欧美少数一些大的海洋工程公司拥有主流技术和工程经验。

为了研究水下连接器整体专利态势，笔者对所采集的数据按照时间序列进行了统计分析，截至2023年9月10日。

1全球专利申请量及技术分析

本文共检索到879篇合并同族后的全球专利（来源:incopat数据库，时间：2023年9月）。分类号为：E21B 33/038：专用于水下设备的井口用连接器；E21B 43/013：生产管线与水下井口的连接。

水下井口连接器全球的专利申请始于二十世纪六十年代，最早的专利申请是由史密斯爱德华公司于1954年3月24日提出的，全球专利申请量趋势如图1所示，可以分为三个阶段，萌芽期（1961年以前）、发展期（1962-2005年）和爆发期（2006年至今）。图1中所示出的近两年专利出现下降趋势是由于专利申请后公开的滞后性。在萌芽期，水下井口连接器技术专利申请呈间断式的申请、数量维持在个位数，申请量较少，此阶段处于技术的探索期。在发展期，1962年开始由于海上油气勘探开发的迫切需要，市场对水下井口连接技术提出了迫切的需求，相关技术的研发也逐渐开展，专利的年度申请量开始明显稳步增加。2006年至今，随着海上油气特别是深海油气资源勘探开发的大力推进，对水下井口连接技术的技术要求越来越严格，因此该时期，水下连接技术得到爆发式增长。

图1 全球专利申请量趋势

2全球专利申请人分析

水下井口连接器全球专利申请前15名如图3所示，将申请人归一化处理后，国外的VETCO公司申请量最大，达到223件，卡梅隆（CAMERON）排第二，为125件；FMC排第三，为98件。全球前10名的重要申请人中，未出现中国的申请人。

图3 全球专利申请人分布

3重点技术发展分析

根据技术构成，水下井口连接技术可分为刚性连接、柔性连接、安装装置、安装方法；其中刚性连接中的卡箍连接为主要的研究热点，其主要技术功效是：提高密封性、实现快拆快接、提高连接强度等。梳理卡箍连接技术的重点专利还原其技术房展脉络，可知：卡箍连接技术改进中，卡接结构开始由简单的单级向多级、齿簧以及多样齿形发展，连接强度越来越大，齿状卡簧强度大，但对中难，需要配套改进对中机构；密封由简单的橡胶密封向金属密封，并逐步发展为金属+橡胶的特殊结构设计的联合密封发展，密封件形状多样，密封性能逐渐增强；水下的驱动操作也由单纯的机械结构驱动发展为稳定的液压机械驱动，并为了提高安全性增加冗余控制，逐步向机械联合液压的双驱动模式发展，安全性更高。

图4卡接结构改进发展

图5密封改进发展

图6驱动机构改进发展

4 结论：

水下井口连接器技术当下正处于技术爆发期，相关专利的申请量总体上呈现上升趋势，且持续增加，而且该技术属于被国外公司垄断的关键技术。针对水下井口刚性连接中的卡箍连接这一热点技术，还原其重点技术分支——卡箍结构、密封、驱动的发展脉络，为国内创新主体了解相关技术的发展方向，了解国外竞争主体的重点技术提供依据；以期助力国内相关创新主体提高研发创新进程。

参考文献：

[1]金连登等：“海洋水下井口回接装置技术现状及结构分析”，载《石油矿场机械》2014年第2期.

[2]滕浩,杜文杰.海洋油气钻采井口连接器专利技术综述[J]. 科学与信息化,2019(15):113,119.