金剛石復(fù)合片專利技術(shù)綜述

趙志夏

【摘要】聚晶金剛石復(fù)合片是一種新型復(fù)合材料，目前主要廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、石油鉆探等領(lǐng)域。本文分析了金剛石復(fù)合片的發(fā)展歷史，專利申請趨勢，梳理了金剛石復(fù)合片技術(shù)領(lǐng)域的主要技術(shù)分支和各個(gè)分支的專利技術(shù)發(fā)展趨勢，繪制了金剛石復(fù)合片技術(shù)領(lǐng)域的專利技術(shù)路線圖。對該技術(shù)領(lǐng)域的國內(nèi)的主要申請人也進(jìn)行了簡要分析，探討了他們所擅長的技術(shù)領(lǐng)域和申請趨勢。對國金剛石復(fù)合片專利概括以及一些典型金剛石復(fù)合片專利進(jìn)行介紹。本文主要以DWPI專利數(shù)據(jù)庫以及CNABS數(shù)據(jù)庫中的檢索結(jié)果為分析基礎(chǔ)，從專利文獻(xiàn)的視角對聚晶金剛石復(fù)合片技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了與聚晶金剛石復(fù)合片相關(guān)的國內(nèi)和國外專利的申請趨勢、申請人分布，并從中得到一定的規(guī)律。

【關(guān)鍵詞】鉆井；金剛石；復(fù)合片；專利申請

聚晶金剛石復(fù)合片技術(shù)的發(fā)展歷程

PDC的研究始于對天然多晶金剛石的研究。1964年美國GE公司的Delai首次申請了以某些金屬添加劑使金剛石與金剛石產(chǎn)生結(jié)合的專利。1966年英國DeBeers公司的Blainley等人提出用親和性金屬為粘結(jié)劑的金剛石聚結(jié)體。1970年美國的Horton和Strongburg分別完成了燒結(jié)金剛石的試驗(yàn)。1973年美國GE公司研制成功的Compax就是PDC 材料的最早產(chǎn)品，它的出現(xiàn)具有劃時(shí)代意義，同年GE公司與美國克里斯坦森（Christensen）公司合作研制成功了PDC石油鉆頭。英國DeBeers公司于1977年研制了與Compax相似的產(chǎn)品Syndite，1983年向市場正式出售這種石油地質(zhì)鉆頭系列產(chǎn)品。此外美國合成公司、梅加金剛石公司和鳳凰公司等也分別在上世紀(jì)80年代研制開發(fā)出PDC產(chǎn)品。我國PDC材料研制始于上世紀(jì)70年代末，80年代初用于鉆探和切削工具。

全世界專利申請趨勢

本節(jié)主要對國外專利申請狀況的趨勢以及全球?qū)＠匾暾埲诉M(jìn)行分析，從中得到相關(guān)的金剛石復(fù)合片技術(shù)發(fā)展趨勢，以及各階段專利申請國家分布和主要申請人。其中以每個(gè)同族中最早優(yōu)先權(quán)日期視為該申請的申請日，一系列同族申請視為一件申請。金剛石復(fù)合片國內(nèi)外專利申請趨勢對比參見圖1：

國內(nèi)外專利申請重要申請人分析

從國外專利申請重要申請人方面對國外相關(guān)金剛石復(fù)合片領(lǐng)域的專利申請做進(jìn)一步分析，主要考慮申請人歷年的申請總量。

由此可知，斯密斯鉆頭公司SMITH INT INC、貝克休斯BAKER HUGHES INC兩大石油公司的申請量位居前兩位，兩家公司均在快速發(fā)展階段申請量較大，由于兩家公司自身雄厚的技術(shù)實(shí)力，在快速發(fā)展階段與中國共同開發(fā)了許多有難度的項(xiàng)目，如水平井，定向井等施工，為了占領(lǐng)中國市場，兩家公司在中國的申請量也逐步增加。

而通用電氣在發(fā)展初期處于領(lǐng)先地位，1964年美國GE公司的Delai首次申請了以某些金屬添加劑使金剛石與金剛石產(chǎn)生結(jié)合的專利。1973年美國GE公司研制成功的Compax就是PDC材料的最早產(chǎn)品，同年GE公司與美國克里斯坦森（Christensen）公司合作研制成功了PDC石油鉆頭。

從國內(nèi)專利申請重要申請人方面對金剛石復(fù)合片領(lǐng)域的專利申請做進(jìn)一步分析，主要考慮申請人歷年的申請總量。

國內(nèi)的金剛石復(fù)合片申請人主要是石油行業(yè)相關(guān)申請人，比如西南石油大學(xué)，中國石化集團(tuán)勝利石油管理局，江漢石油鉆頭股份有限公司，中國石油大學(xué)（北京），隨著近些年中國頁巖氣開采的興起，傳統(tǒng)的鉆頭在頁巖氣開采施工時(shí)速度鉆進(jìn)較慢，不能滿足現(xiàn)場需求，因此國內(nèi)申請人加快了金剛石復(fù)合片的研究，尤其是針對頁巖快速鉆進(jìn)領(lǐng)域，因此石油行業(yè)相關(guān)申請人占據(jù)了國內(nèi)申請量的大部分，而其它申請人的研究方向?yàn)槌膊牧戏较?，除了生產(chǎn)金剛石復(fù)合片以外，還生產(chǎn)超硬材料的相關(guān)產(chǎn)品，例如刀具，鉆頭等。

金剛石復(fù)合片技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

下面從金剛石復(fù)合片的催化劑及釬焊工藝的發(fā)展路線從專利申請的角度來分析其技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，參見圖2。