稠油热采技术专利技术分析

夏凡壹

（国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，四川 成都 610000）

稠油热采技术专利技术分析

夏凡壹

（国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，四川 成都 610000）

利用DWPI和CPRSABS数据库，通过检索、整理、统计和分析国内外稠油热采领域专利申请文献，得到该领域的技术发展脉络，并对相关专利的时空特性、技术领域及发展趋势等方面的信息进行分析，以期能为该领域的专利工程师、技术人员提供参考。

稠油；热采；专利；发展路线

稠油，也称重油，是石油烃类能源中的重要组成部分，其沥青质和胶质含量较高。稠油在世界油气资源中占有较大比例。据统计，全世界稠油地质储量约为1万亿t，年产量高达127×108 t以上。我国稠油资源分布很广，地质储量达1 640×106 t以上。由于稠油黏度大、流动性差，因此常规开采技术手段对其进行开发的效果较差。

1 稠油热采基本概念

热力采油主要是通过一些工艺措施使油层温度升高，降低稠油黏度，使其易于流动，从而采出稠油。稠油热采中，就其对油层的加热方式可以分为两类：一是在油层类燃烧产生热量，如火烧油层；另一类是把热流体注入油层，如注热水、蒸汽吞吐、蒸汽驱等。其中最常见的热采方法主要是蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油，其次是火烧油层［1］。

2 稠油热采技术发展状况

2.1 数据源和关键词

本文选用检索数据库位CPRSABS中文检索数据库及DWPI检索数据库。选用的通用检索词为：稠油，热采，火驱，火烧油层，蒸汽吞吐，蒸汽驱，重力泄油。对应的英文为：Viscous，Oil，Thermal，Product+，Steam Huff，Puff，Soak+，In-situ，Combust+，Steam Flood+，SAGD，Gravity Drainage。分类号取自国际专利分类表IPC（第8版），主要选取的分类号为E21B43、E21B47、E21B36、C9K8。由于该专利数据量较大，内容重复冗余，噪声信息繁多，根据专利分析的需要，多原始数据进行必要的数据清洗，如数据提取、导出、标引等操作。重点针对申请人、申请日、分类号、关键词和引用文献等字段信息进行加工整理，并对有用字段的信息进行统计分析。

图1 稠油热采专利申请量年度变化

2.2 数据统计和分析

2.2.1 申请量年度分布及变化。本文在德温特世界专利数据库（DWPI）和中文专利文摘数据库（CPRABS）进行检索，检索对象限定在全球公开日或者公告日在2017年1月1日之前的发明专利和实用新型专利申请。稠油热采技术年度申请量分布及变化见图1。

由图1可以看出，全球范围内，稠油热采技术专利申请始于20世纪60年代初期，直到20世纪70年代末期都处于较低水平，属于稠油热采技术的萌芽时期。一方面，由于技术水平所限，难以实现对稠油大规模开采；另一方面，从商业价值考虑，稠油等非常规油气田的开发，成本依然较高。

到20世纪80年代，由于第二次石油危机，石油供应紧张，世界上发达国家和石油公司纷纷在石油开采方面加大投入，20世纪80年代中后期开始出现缓慢增长。在此期间，SAGD技术已经在加拿大AOSTRA的UTF项目中进行试验［2］。

20世纪90年代以后是推广和提升阶段，这主要是因为技术的革新，SAGD、FAST、HASDive等技术在高黏度稠油和沥青砂等非常规油气资源中大规模推广使用，水平井的大规模应用，以及油价开始攀升，许多公司开始尝试如何更好地提高高黏度稠油油藏的开采效率。

2004年至今，稠油热采领域一直处于发展高潮期，2013年达到申请量鼎盛期，直至2014年申请量下降，进而出来较大幅度的申请量滑坡。可能是由于自2014年开始国际油价持续下跌，各大石油公司为了节省开采成本，缩减了对非常规油气田的开采，并减少了相应科研投入，从而影响了申请量下降。

图2 稠油热采专利技术原创国分布

对于国内的专利申请，稠油热采领域的中国专利申请滞后于全球范围的申请，中国相关石油企业研究起步发展较晚。2002年以前数量极低甚至为零，随后开始成整体上升趋势。2003年以后，国内关于稠油热采技术申请整体发展区域与全球申请量发展趋势基本一致，2014年达到高峰。总体来说，中国国内石油企业相关领域研究发展迅速，也是由于国外企业对中国市场越来越重视，这进一步反映了近年来中国经济技术水平的快速提高。

2.2.2 申请原创国和地区分布。技术原创国和地区表征了一个国家或地区在该领域的技术储备和技术实力。为此，对涉及稠油热采相关专利的申请人所在国家和地区进行排名统计，如图2所示。

从图2可以看出，该领域专利申请量排名靠前的国家依次是美国、中国、俄罗斯（包括前苏联）、加拿大，占据了所有专利申请的88%，是稠油热采的主要技术原发和创新国家，主导着稠油热采领域的动向和发展方向。而以美国为首的发达国家，在稠油热采领域占据着领先和核心地位，这与美国各石油企业在稠油热采领域的科研技术投入，对技术革新的重视密切相关。此外，中国在稠油热采领域专利申请量占第二位，虽然与美国相比还有相当的差距，但在一定程度上也表明随着中国石油开采能力的进步，以及专利保护制度的不断完善，使我国在稠油热证领域占据了重要的一席之地。

2.2.3 重点申请人统计分析。从图3本领域重点申请人分布可以看出，全球稠油热采领域专利申请排名前10的申请人中，有50%是美国企业，分别是埃克森美孚、德州石油、康菲石油、西方石油公司和斯伦贝谢，其中埃克森美孚排第一位。美国石油企业在稠油热采领域优势非常明显。中国企业和单位进前10的有4家，中国企业在稠油热采领域也是占有一席之地的。经过研究发现，中国申请人绝大多数专利都只在国内进行了专利申请，未进入其他国家，可能是我国企业在国际市场专利竞争方面意识还不够。

2.3 技术发展路线

图3 稠油热采技术专利主要申请人分布

随着时间的变化，技术领域的自身进步、更新和迭代往往在不同时期会呈现出不动的侧重点和发展脉络。本文对稠油热采技术在不同时间节点的专利文献进行梳理和分析，获得如图4所示的该领域的技术路线演进图。

图4 稠油热采领域技术路线演进图

由图4可以看出，稠油热采技术大致分为4个阶段，20世纪60年代初期至20世纪70年代末期处于较低水平，属于稠油热采技术的萌芽时期，火烧油层和蒸汽吞吐是产生最早的稠油热采方式。这个阶段的热采方式比较单一，都是单一的火驱或者蒸汽吞吐。

到了20世纪80年代开始缓慢增长，主要体现在开始使用蒸汽驱技术，并对现有技术进行改进。例如，在蒸汽驱和蒸汽吞吐中使用一些助剂，以提高采油效率，并且逐渐出现一些多种热采方式结合进行稠油开采的方案。

20世纪90年代以后，热采技术发展迅速，蒸汽注采中开始使用各种助剂。不仅原有热采技术得到了进一步发展，而且出现了蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD），将蒸汽吞吐和蒸汽驱的采收率提高25%。并且多种热采方式进一步结合，出现如水平井重力辅助火烧油层技术（COSH），该技术能把火烧油层中的高能力效率、水平井高速采油能力和重力泄油过程具有的高采收率结合起来，采收率在原蒸汽采收率25%的基础上还可以增加40%［3］。与此同时，热采技术与其他增产技术如压裂技术开始结合，出现了水平裂缝辅助蒸汽驱（FAST）等技术。

进入2004以后，是稠油热采技术的黄金发展时期。经过长期发展，越来越多的公司和油田开始使用稠油热采，并进一步改进各种热采技术，以适应不同地质油藏情况，并提高原油采收率。比如，水平井和复合井的大规模推广，多井组连续开采，蒸汽开采中各种助剂的添加。在SAGD基础上，进一步发展出溶剂辅助型ES-SADG、蒸汽+非凝析气体SAGP、溶剂萃取VAPEX等技术。各种热采技术之间也进一步融合出现大量蒸汽吞吐+蒸汽驱结合、蒸汽吞吐与火驱等结合的复合热采方式［4］。

从热采技术的总体发展趋势来看，目前井网布局优化、助剂改进是提高稠油采收效率的主要方式。而采用SAGD是较为先进的超、特稠油开采方式，由其发展而来的SAGP、VAPEX等技术也有广阔的应用前景。复合井技术、压裂等与蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD、火烧油层等技术结合，或者各种热采方式复合驱，能使油藏获得较好的开采效果，是今后稠油热采技术中应关注的问题。

3 结语

本文详细梳理了稠油热采技术的分类和各分支的发展情况，对稠油热采领域的技术路线演进行了分析，并对稠油领域专利申请趋势、地域分布情况、各大公司技术情况进行了分析，有助于审查员全面了解稠油热采技术发展趋势，为涉及稠油热采领域的技术人员、专利工程师提供专利信息。

[1]张义堂.热力采油提高采收率技术［M］.北京：石油化工出版社，2006.

[2]DE Towson，王培良，王卫星.加拿大现场稠油热采技术综述［J］.河南石油，1998（3）：44-45.

[3]王弥康，张毅，曹钧合.火烧油层热力采油［M］.东营：石油大学出版社，1998.

[4]张锐.稠油热采技术［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，硕士，审查员，研究方向：机械领域发明申请实质审查。