核磁共振测井技术专利技术综述

核磁共振测井技术专利技术综述
发表时间：2020-09-17T02:58:11.455Z 来源：《科技新时代》2020年6期作者：蒋滔[导读] 通过测量核磁共振信号强度和弛豫现象来测量孔隙流体的特性。

核磁共振测井是唯一可以直接测量任意岩性储集层自由流体（油、气、水）渗流体积特性的测井方法，有明显优越性。

国家知识产权局专利局审查协作北京中心（北京100160）
摘要：核磁共振测井技术对于储层流体的勘测具有精度高、勘测准的特征，可用于划分储集层确定、储层有效孔隙度，确定渗透率、颗粒大小、残余油饱和度，确定储集层产能等作用。

本文从专利权角度梳理、分析国内当前相关技术研发水平及专利保护状况，旨在为相关单位申请相关专利提供参考。

关键词：核磁共振测；测井；专利分析
核磁共振是在外加恒定磁场中的院子核系统受到与外磁场方向垂直的电磁波作用时，当电磁波频率等于核磁矩相邻能级之间的跃迁频率时，核磁矩的能级发生共振跃迁。

核磁共振测井是依据构成地层岩石、液体等物质元素中各种原子核核磁共振效应而设计的各种装置及方法。

岩石核磁共振特性取决于岩石中所含元素中原子核的旋磁比、元素天然含量，以及元素的赋存状态。

氢在磁场中有最大的旋磁比和最高的共振频率，氢优又是在钻井条件下最容易获得的元素，因此核磁共振测井以氢核与外加磁场的相互作用为基础，通过测量核磁共振信号强度和弛豫现象来测量孔隙流体的特性。

核磁共振测井是唯一可以直接测量任意岩性储集层自由流体（油、气、水）渗流体积特性的测井方法，有明显优越性。

一.核磁共振测井技术专利申请状况分析
为研究核磁共振测井技术的申请变化及发展状况，本文以incopat为基础，并利用S系统在CNABS数据库和DWPI数据库中，依据关键词进行了检索，检索到2019年12 月31 号前公开的关于核磁共振测井技术的全球专利文献数据，对incopat得到的数据进行校对，并对其做了统计分析。

1.全球申请量分析
全球首件核磁共振测井相关申请是1965年在英国申请的。

在1996年之前，该技术属于刚刚起步阶段，年申请量基本维持在一至两件。

从图1可以看出核磁共振测井技术全球专利申请量的年变化趋势。

年申请量从1996年开始到2000开始了短期的快速增长过程，并于2000达到峰值，年申请量达到了32件。

2001年到2008年申请量基本趋于平稳，从2009年起到2016年，申请量急剧上升，在2016年年申请量达到了历史最高的74件。

从2017-2019年年申请量基本维持在40件左右。

核磁共振测井技术的发展大致可以分为四个阶段。

第一个阶段（1965年-1996年）为萌芽起步阶段，由于受到电子技术、材料技术等技术水平的限制，使得核磁共振技术在测井领域的发展相对缓慢。

第二阶段（1996年-2008年）短暂的增长并趋于平稳。

由于受到石油工业发展的需求的影响，对油气储层的开发提出更高的精度要求，核磁共振测井技术由于自身的技术优势开始广泛受到各石油公司、院校的关注和重视，申请量由此相对1996年之前有了较大幅度提升。

第三阶段（2009年-2016年）为快速增长期。

随着国际油价的逐渐飙升，使得世界范围内对石油的勘探开发的资金和精力投入都逐步加大，同时易开发储量的减少使得石油勘探开发向着精度更高、开发难度更大的方向发展，在这样的大背景下核磁共振测井技术也获得了突飞猛进的发展。

第四阶段（2017年至今）为平稳发展阶段。

受到国际经济形势增长速度减缓、国际油价回落的影响，石油开采量曾下降的趋势，也使得核磁共振测井技术专利申请量有所减少并趋于平缓。

2.全球申请区域分析
图2为核磁共振测井技术全球申请地域分布，从图中可以看出，核磁共振测井技术的主要专利申请地域有美国（42.49%），其次是中国（21.69%）、世界知识产权组织（19.49%），英国（6.85%）、挪威（2.81%）、加拿大（1.76%）、俄罗斯（1.4%）、巴西（1.31%）和澳大利亚（1.14%），此外，德国、日本、荷兰等国家也具有一定的申请量。

美国在该领域的申请量排在全球首位，属于核磁共振技术领域的开拓者，在商业应用方面也占有主导地位。

其中申请地为世界知识产权组织的为PCT申请，从PCT的申请量比例也可以看出，各国对核磁共振测井技术的发展前景都极为看好，非常注重该技术在国际范围内的专利布局。

同时，值得一提的是中国在核磁共振测井技术上虽然起步较晚，从90年代开始才有相关专利技术申请，但是相关技术发展的较为迅速，申请量后来居上，仅次于美国。

3.（可以加一个全球申请人分析）
三.国内专利申请量分析
为了研究国内专利申请趋势分布状况，本文在专利检索与服务系统incopat中进行了中国专利检索，并对检索获得的申请数据进行了统计分析。

1.国内年度申请量分析
从图3可以看出，国内核磁共振测井专利申请由90年代初开始，在2007年之前年申请量均低于10件一下，且申请人均为国外申请人。

国内申请量从2008年起有了大量的提高，2015-2016年年均申请量均达到了61件。

2016年-2019年年均申请量稳定在30件左右。

2.国内申请人分析
图4展示了核磁共振测井技术专利国内申请人分布，从图中可以看出，核磁共振测井技术的主要专利申请人有中国石油大学（北京）（16%）、中国石油天然气股份有限公司（14%）、中海油田服务股份有限公司（10%）、中国海洋石油总公司（10%）、中国石油集团测井有限公司（10%）、施卢默格海外有限公司（9%）、中国石油天然气集团公司（7%）、中国石油大学（华东）（5%）、中国石油化工
股份有限公司（4%），其它公司（10%）。

由此可以看出，该领域的相关技术主要还是掌握在国内最顶尖高校和石油公司手中，从这也可以看出核磁共振测井技术相关领域技术在研发难度上较高，该技术的普及推广还有待进一步提高。

四.核磁共振测井技术专利申请主要技术分析
1.电缆NMR测井
电缆NMR测井就是指将核磁共振测井仪器采用电缆下放入井内目标位置或是主要利用电缆进行信号传输进行测井的方式。

该方式也是最早起源的测井方式。

相关的主要申请有CN1321251、US2014257702、JP2002526784、EP1118024、CN104612672、CN201202473、CN1760508等。

2.随钻NMR测井
随钻NMR测井是指在钻井的过程中测量地层岩石物理参数，并用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。

相关的主要申请有EP3245531、US2018003786、CN209011818、CN110344820、CN107250828、CN105298486、CN105298486、CN101581222等。

五.技术综述在审查实践中的应用
通过对涉及核磁共振测井技术的专利文献进行集中收集、阅读和梳理，审查员在较短的时间内掌握了该领域专利的分布特点和主要申请的研究方向，了解各关键技术分支的发展脉络，有效提高审查员在对于专利申请发明点的把握，并为后续的审查实践中处理实际案例提供了指导和依据。

以下以实际审查的专利申请为例进行具体阐述：
发明名称：核磁共振测井仪探头及核磁共振测井仪
申请号：201811030439.3
申请人：中国石油大学（北京）
分类员给出的分类号：E21B 47/13
技术方案：一种核磁共振测井仪探头及核磁共振测井仪，包括：磁体装配体、线圈阵列和线圈切换控制电路。

磁体装配体包括：磁体和支撑杆，磁体固定在支撑杆上，磁体用于产生径向辐射的旋转对称磁场。

线圈阵列包括多个相同的线圈，线圈阵列沿轴向等间距设置在磁体装配体的外围，每个线圈可以激励和接收对应方位角度范围的敏感区域的信号，每个线圈对应的敏感区域信号没有重叠，线圈切换控制电路与线圈阵列连接，线圈切换控制电路用于控制线圈阵列中的线圈切换。

通过本方案，可以实现井下高分辨率核磁共振扫描成像，以便用户能够根据核磁共振扫描成像结果对地层信息进行精确判断，有利于石油矿藏的开采开发。

审查员对该专利申请进行阅读，发现本申请所给的分类号E21B47/13（通过电磁能测井）不太准确，于决定采用较为准确的关键词在CNABS里检索，检索式为“核磁共振 and 测井 and 磁体”，很快获得了最接近现有技术CN105134200（一种方位核磁共振测井仪的探头及方位核磁共振测井仪），进而确定出了区别技术特征“磁体和支撑杆，所述磁体固定在支撑杆上”。

基于这些区别技术特征可以确定该权利要求相对于对比文件1实际要解决的技术问题是：对磁体的固定方式的替换选择。

为了将磁体稳固的固定于测井仪器上，将对比文件1的骨架替换为支撑杆，将磁体固定在支撑杆上是本领域技术人员常用的替换方式，均属于常规技术手段。

由此可知，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识，得出该权利要求的技术方案，对本领域的技术人员来说是显而易见的。

【作者简介】蒋滔（1982.09-），男，汉族，湖南永州市人，硕士研究生学历，国家知识产权局专利局审查协作北京中心，主要研究方向：石油勘探领域专利审查。