发明创造名称：一种页岩气水平井初期产能预测方法
外观设计名称：
决定号：185281
决定日：2019-07-22
委内编号：1F263489
优先权日：
申请（专利）号：201510124601.8
申请日：2015-03-20
复审请求人：中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司勘探开发研究院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：任国丽
合议组组长：范启霞
参审员：赵晓明
国际分类号：E21B49/00(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，但是其它现有技术给出了应用所述区别技术特征的技术启示，则该权利要求请求保护的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510124601.8，名称为“一种页岩气水平井初期产能预测方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司勘探开发研究院，申请日为2015年03月20日，公开日为2015年08月12日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年07月24日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2015年03月20日提交的说明书摘要、说明书第1-64段（即第1-7页）、摘要附图、说明书附图图1-6（即第1-4页）以及2017年10月26日提交的权利要求第1-4项。
驳回决定中引用了如下的对比文件：
对比文件1：“Ｘ油田试油层自然产能预测方法研究”，庞秋维等，长江大学学报（自科版），第11卷第8期，第85-86、97页，2014年3月；
对比文件2：“巴肯致密油藏单井产能参数影响程度排序，梁涛等，石油勘探与开发，第40卷第3期，第357-262页，2013 年6 月”。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种页岩气水平井初期产能预测方法,其特征在于，包括以下步骤:
1)建立待测区块页岩气钻井、测井解释及施工压裂参数数据库；
2)利用数据库数据页岩进行气产能影响单因素分析，所述页岩气产能主要影响单因素包括：有机碳含量、孔隙度、渗透率、含气性、脆性指数等；工程因素：单段液量、单段砂量、破裂压力、停泵压力、施工压力和施工排量在内的单井地质、工程参数；
3)利用正交试验法进行多因素敏感性分析，定量化评价主控因素对页岩气水平井产能影响的敏感程度，根据敏感程度排序确定影响页岩气水平井初期产能的最主要参数；分析确定影响产能的3个主控因素为有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L；所述影响产能的主控因素与预测产能的相关系数R≥0.9；
4)通过主控因素有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L与页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版的关系分析得到产能与主控因素中的单因素呈指数相关性，建立页岩气水平井初期产能预测方程，
Q= b0*e b1*x1 b2*x2 b3*x3；
两边取自然对数后，
建立多元线性回归模型：y=b0 b1*x1 b2*x2 b3*x3；
5)采用多元线性回归拟合法，根据拟合结果确定多元线性回归模型的系数，获得页岩气水平井初期产能预测方程。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中单因素单井地质、工程参数通过加权平均计算得到。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中每个单因素的测试值具有不同的数量级和不同的测量单位，在进行多元回归以前，采用极大值标准化法进行数据标准化处理。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中初期产能预测方程系数满足R大于0.90。”
驳回决定主要认为，权利要求1的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征在于：（1）本申请是针对页岩气水平井初期产能预测方法，并建立了待测区块页岩气钻井、测井解释及施工压裂参数数据库，利用数据库数据页岩进行气产能影响单因素分析，页岩气产能主要影响单因素还包括：有机碳含量、含气性、脆性指数等；工程因素：单段液量、单段砂量、破裂压力、停泵压力、施工压力和施工排量在内的单井地质、工程参数；（2）利用正交试验法进行多因素敏感性分析，定量化评价主控因素对页岩气水平井产能影响的敏感程度，根据敏感程度排序确定影响页岩气水平井初期产能的最主要参数；分析确定影响产能的3个主控因素， 3个主控因素为有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L，所述影响产能的主控因素与预测产能的相关系数R≥0.9；（3）根据主控因素产能与页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版的关系分析得到产能与主控因素中的单因素呈指数相关性，建立页岩气水平井初期产能预测方程，Q= b0*eb1*x1 b2*x2 b3*x3；；两边取自然对数后，建立多元线性回归模型：y=b0 b1*x1 b2*x2 b3*x3。但是，区别技术特征（1）属于本领域的公知常识，区别技术特征（2）部分被对比文件2公开，部分是本领域技术人员在对比文件2公开的技术内容的基础上容易想到的，区别技术特征（3）是本领域技术人员结合本领域的常识在对比文件1公开的内容的基础上容易想到的。因此，权利要求1相对于对比文件1、2的结合不具备创造性。从属权利要求2-4的附加技术特征属于本领域的常规技术手段，也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年10月14日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，根据说明书的内容在独立权利要求1中加入了特征“对主控因素有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L采用极大值标准化法进行数据标准化处理”。复审请求人认为：（1）无法从对比文件1中获得建立参数数据库的技术启示；（2）本申请考虑了压裂对产能的影响；（3）采用极大值标准化进行数据标准化处理以消除量纲对模型的影响不是常规处理手段；（4）为了满足多元回归分析的准确性，本领域技术人员想到的是考虑元素的主次影响，而不是直接能够想到本申请建立的产能方程；（5）本申请还对主控因素有机碳含量TOC、脆性指数BI、单段液量L采用极大值进行标准化处理，能够准确预测页岩水平井的产能，而对比文件1只是简单将声波、密度、孔隙度等作为油层产能自变量，没有根据相关性建立模型，精度没有本申请高；（6）本申请建立的公式与对比文件1的公式无论形式还是意义上均不相同。因此，本申请的权利要求均具备创造性。
复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种页岩气水平井初期产能预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)建立待测区块页岩气钻井、测井解释及施工压裂参数数据库；
2)利用数据库数据进行页岩气产能影响单因素分析，所述页岩气产能主要影响单因素包括：有机碳含量、孔隙度、渗透率、含气性、脆性指数等；工程因素：单段液量、单段砂量、破裂压力、停泵压力、施工压力和施工排量在内的单井地质、工程参数；
3)利用正交试验法进行多因素敏感性分析，定量化评价主控因素对页岩气水平井产能影响的敏感程度，根据敏感程度排序确定影响页岩气水平井初期产能的最主要参数；分析确定影响产能的3个主控因素，所述影响产能的主控因素与预测产能的相关系数R≥0.9；
4)通过主控因素有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L与页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版分析得到产能与主控因素中的单因素呈指数相关性，对主控因素有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L采用极大值标准化法进行数据标准化处理，建立页岩气水平井初期产能预测方程，
Q= b0*e b1*x1 b2*x2 b3*x3；
两边取自然对数后，
建立多元线性回归模型：y=b0 b1*x1 b2*x2 b3*x3；
5)采用多元线性回归拟合法，根据拟合结果确定多元线性回归模型的系数，获得页岩气水平井初期产能预测方程。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中单因素单井地质、工程参数通过加权平均计算得到。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中每个单因素的测试值具有不同的数量级和不同的测量单位，在进行多元回归以前，采用极大值标准化法进行数据标准化处理。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中初期产能预测方程系数满足R大于0.90。 ”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年11月01日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为，（1）对比文件1-2均采用了大量有关产能的数据，而建立数据库储层这些数据是一种常规的选择；（2）对比文件2公开了缝长、缝宽、压裂级数等有关压裂的参数；页岩气产能影响因素很多，为保证产能计算的精确性考虑更多的参数对于本领域技术人员来说是容易做到和想到的；（3）“采用极大值标准化处理以消除量纲对模型”的影响为本领域的公知常识，所采用的方法也是常见的统计处理方法（参见《统计学》，朱钰，国防工业出版社，第263-264页，2012年8月，或者（《海外石油勘探开发技术及实践》，薄启亮，石油工业出版社，第354页，2010年10月等等）；对比文件2公开了“正交试验对敏感因素分析得出主控因素”；（4）公式建立的形式不同是由于采用的多元回归模型的不同造成的，多元回归包括多种形式（如线性回归、非线性回归（其中非线性回归包括本申请的指数形式）），每种形式回归出来跟实测值之间的偏差是不同的，根据偏差和回归公式的复杂程度的不同，本领域技术人员有动机选择适合的回归模式；（5）“TOC”、“脆性指数”、“单段液量”它们与页岩气产能相关是本领域的公知常识，将它们作为考虑参数并不需要付出创造性的劳动。（6）公式形式不同是根据所研究的地层不同，选择的参数也不同，选择的多元回归的模式不同的常规差异；实际上，页岩气产能相关的参数很多，选择何种参数作为产能预测参数、选择何种多元回归方式作为拟合方式并不需要付出创造性劳动。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019 年05 月09 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征为：（1）本申请是针对页岩气水平井初期产能预测方法，并建立了待测区块页岩气钻井、测井解释及施工压裂参数数据库，利用数据库数据进行页岩气产能影响单因素分析，页岩气产能主要影响单因素还包括：有机碳含量、含气性、脆性指数等；工程因素：单段液量、单段砂量、破裂压力、停泵压力、施工压力和施工排量在内的单井地质、工程参数；（2）利用正交试验法进行多因素敏感性分析，定量化评价主控因素对页岩气水平井产能影响的敏感程度，根据敏感程度排序确定影响页岩气水平井初期产能的最主要参数；分析确定影响产能的3个主控因素，3个主控因素为有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L，所述影响产能的主控因素与预测产能的相关系数R≥0.9；（3）根据主控因素产能与页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版的关系分析得到产能与主控因素中的单因素呈指数相关性，对主控因素有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L采用极大值标准化法进行数据标准化处理，建立页岩气水平井初期产能预测方程，Q= b0*e b1*x1 b2*x2 b3*x3；两边取自然对数后，建立多元线性回归模型：y=b0 b1*x1 b2*x2 b3*x3。但是，区别技术特征（1）属于本领域的常规技术手段；区别技术特征（2）部分被对比文件2公开，部分是本领域技术人员容易想到的；区别技术特征（3）是本领域技术人员结合本领域的公知常识能够想到的。因此，权利要求1相对于对比文件1、2的结合不具备创造性。从属权利要求2-4的附加技术特征属于本领域的常规技术手段，因此也不具备创造性。
此次复审通知书中，合议组使用了如下公知常识性证据：
公知常识性证据I：（《统计学》，朱钰，国防工业出版社，第263-264页，2012年8月）；
公知常识性证据II（《海外石油勘探开发技术及实践》，薄启亮，石油工业出版社，第354页，2010年10月。
复审请求人于2019 年06 月06 日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人在意见陈述中陈述的意见与提交复审请求时提交的意见相同。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人提交复审请求时对权利要求书进行了修改，经查，上述修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条1款的规定。本复审审查决定针对的文本为：申请日2015年03月20日提交的说明书摘要、说明书第1-7页、摘要附图、说明书附图第1-4页以及2018年10月14日提交的权利要求第1-4项。
2.关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
2.1权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1要求保护一种页岩气水平井初期产能预测方法，对比文件1公开了一种产能预测方法，并公开了如下的技术内容（参见对比文件1第1-4节）：包括（1）获取待测区块的钻井、测井解释数据（如孔隙度、声波时差、渗透率）；（2）利用钻井、测井解释数据进行产能影响单因素分析（附图1），其中主要单因素包括孔隙度、渗透率；（3）分析出主控因素对产能的相关系数（附图1）；（4）通过多元回归分析得到产能与主控因素之间的关系式（第4节公式（6））；（5）除此之外，含油饱和度、密度、泥质含量（即地质参数）与产油指数的散点图图版获得主控因素与产能的相关性，且可以确定产能与主控因素之间的关系式是通过多元回归拟合法得到的，并根据拟合结果确定多元线性回归模型的系数，获得产能预测方程。
权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比，其区别技术特征为：（1）本申请是针对页岩气水平井初期产能预测方法，并建立了待测区块页岩气钻井、测井解释及施工压裂参数数据库，利用数据库数据进行页岩气产能影响单因素分析，页岩气产能主要影响单因素还包括：有机碳含量、含气性、脆性指数等；工程因素：单段液量、单段砂量、破裂压力、停泵压力、施工压力和施工排量在内的单井地质、工程参数；（2）利用正交试验法进行多因素敏感性分析，定量化评价主控因素对页岩气水平井产能影响的敏感程度，根据敏感程度排序确定影响页岩气水平井初期产能的最主要参数；分析确定影响产能的3个主控因素，3个主控因素为有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L，所述影响产能的主控因素与预测产能的相关系数R≥0.9；（3）根据主控因素产能与页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版的关系分析得到产能与主控因素中的单因素呈指数相关性，对主控因素有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L采用极大值标准化法进行数据标准化处理，建立页岩气水平井初期产能预测方程，Q= b0*e b1*x1 b2*x2 b3*x3；两边取自然对数后，建立多元线性回归模型：y=b0 b1*x1 b2*x2 b3*x3。
基于上述区别技术特征，权利要求1实际解决的技术问题是：得到分析全面和且结果可靠的页岩气水平井初期产能预测模型。
对于区别技术特征（1），页岩气和石油油层产能的预测属于相近的技术领域，本领域技术人员在面临页岩气产能预测方法时，能够想到在油层产能预测方法中借鉴相关的技术手段，即本领域技术人员能够想到在需要时将对比文件1中的油田油层产能预测方法应用到页岩气的产能预测中，在预测产能时，对于不同的开采对象例如石油、页岩气等影响其产能的因素也不尽相同，具体对于影响页岩气产能的因素包括有“有机碳含量、含气性、脆性指数等；工程因素：单段液量、单段砂量、破裂压力、停泵压力、施工压力和施工排量在内的单井地质、工程参数”为本领域的公知常识；而建立待测区块页岩气钻井、测井解释及施工压裂参数数据库以方便后续计算和处理也为本领域的常规技术手段。
对于区别技术特征（2），对比文件2公开了一种单井产能参数影响程度排序方法，并公开了如下技术特征（参见对比文件2第2.3节、表4-5，图4-6）：利用正交试验法对影响初始产能（即本申请的初期产能）的渗透率、孔隙率、压力、地下原油粘度、压裂参数等因素进行敏感性分析，定量化评价这些因素对产能影响的敏感程度，根据敏感性程度排序确定影响产能的最主要参数（图5）。并且上述技术特征在对比文件2中所起到的作用与其在本申请中所起到的作用相同，均是为了实现产能敏感性分析以获得主控参数，即对比文件2给了将上述技术特征应用到对比文件1以解决其技术问题的启示。进一步地，本领域技术人员熟知主控因素与实测产能具有一定的相关系数，通过限定主控因素与实测产能的相关系数，筛选出较优的数值样本，以供线性回归使用；或者该特征只是对敏感性分析出来的3个主控因素与实测产能的相关系数做出结果性的验证也是本领域技术人员能够想到的；具体地，根据实际情况， “TOC”、“脆性指数”、“单段液量”这些指标与页岩气产能相关是本领域的公知常识，如TOC越大，有机质孔隙越发育，产能也越大，脆性指数越大，地层越容易形成体积压裂裂缝，从而增大产能，单段泵入液量越大则形成的裂缝体积越大，能够形成的支撑裂缝的缝长或缝宽越大，从而也能增大产能，将它们作为考虑参数并不需要付出创造性的劳动，根据具体页岩气的特点，可通过正交试验获得多个主控因素如三个因素：有机碳含量TOC，脆性指数BI，单段液量L，并将影响产能的主控因素与预测产能的相关系数限定为大于一定数值（如R≥0.9）。
对于区别技术特征（3），“采用极大值标准化法进行数据标准化处理”的影响为常见的统计处理方法，具体可参见公知常识性证据I（《统计学》，朱钰，国防工业出版社，第263-264页，2012年8月），或公知常识性证据II（《海外石油勘探开发技术及实践》，薄启亮，石油工业出版社，第354页，2010年10月），当产能与主控因素中的单因素呈指数相关性时更加符合实际情况时，为满足多元回归分析的准确性，本领域技术人员有动机选择“Q= b0*e b1*x1 b2*x2 b3*x3；两边取自然对数后，建立多元线性回归模型：y=b0 b1*x1 b2*x2 b3*x3”的，并且这样的选择所带来的技术效果是本领域技术人员能够预料到的；且对比文件1已经公开了（参见对比文件1图1）：含油饱和度、密度、泥质含量（即地质参数）与产油指数的散点图图版获得主控因素与产能的相关性；在此基础上，根据实际情况，产能与主控因素中的单因素呈指数相关性通过页岩气水平井地质、工程参数与初期稳定产能Qg在散点图图版获得也是本领域技术人员容易想到的，对于“公式建立的形式不同”，则是由于采用的多元回归模型的不同造成的，多元回归包括多种形式如线性回归、非线性回归（其中非线性回归包括本申请的指数形式），每种形式回归出来跟实测值之间的偏差是不同的，根据偏差和回归公式的复杂程度的不同，本领域技术人员有动机选择适合的回归模式（如指数型的非线性回归）。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的常规技术手段得到该权利要求的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的，该权利要求的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备创造性。
2.2权利要求2-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2-4分别对其引用的权利要求作了进一步限定，然而其附加技术特征为本领域的常规技术手段。
对于权利要求2，通过加权平均计算得到单井地质、工程参数（如有效厚度）是本领域的常规技术手段。
对于权利要求3，采用极大值标准化法进行数据标准化处理以消除量纲对模型的影响为常规的数值处理手段，具体到本申请中，为了消除每个单因素的测试值具有不同的数量级和不同的测量单位对产能预测方程的影响，在进行多元回归以前，采用极大值标准化法进行数据标准化处理也是本领域技术人员容易想到的。
对于权利要求4，为了保证初期产能预测方程的准确性，使初期产能预测方程系数满足R大于某一阈值（如0.9）也是本领域技术人员容易想到的。
因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，上述权利要求也不具备创造性。
2.3关于复审请求人的意见
复审请求人认为：（1）无法从对比文件1中获得建立参数数据库的技术启示；（2）本申请考虑了压裂对产能的影响；（3）采用极大值标准化进行数据标准化处理以消除量纲对模型的影响不是常规处理手段；（4）为了满足多元回归分析的准确性，本领域技术人员想到的是考虑元素的主次影响，而不是直接能够想到本申请建立的产能方程；（5）本申请还对主控因素有机碳含量TOC、脆性指数BI、单段液量L采用极大值进行标准化处理，能够准确预测页岩水平井的产能，而对比文件1只是简单将声波、密度、孔隙度等作为油层产能自变量，没有根据相关性建立模型，精度没有本申请高；（6）本申请建立的公式与对比文件1的公式无论形式还是意义上均不相同。
对此，合议组认为：（1）对于“参数数据库”，首先，对比文件1-2均采用了大量有关产能的数据，而建立数据库储存这些数据是一种常规的选择（如很多油藏处理软件均可建立数据库）；（2）对于“压裂对产能的影响”，对比文件2公开了缝长、缝宽、压裂级数等有关压裂的参数；对于“对比文件1考虑的参数没有本申请全面”，页岩气产能影响因素很多（如常见的有机质、孔隙度、渗透率、可压性相关的脆性指数、产液相关的参数、压裂参数等等），为保证产能计算的精确性考虑更多的参数对于本领域技术人员来说是容易想到和做到的；（3）“采用极大值标准化处理以消除量纲对模型”的影响为常见的统计处理方法（参见公知常识性证据I（《统计学》，朱钰，国防工业出版社，第263-264页，2012年8月，或公知常识性证据II（《海外石油勘探开发技术及实践》，薄启亮，石油工业出版社，第354页，2010年10月）；（4）从而元素本身出发是“对比文件1相关性分析和对比文件2正交试验”的结果；对于“公式建立的形式不同”，则是由于采用的多元回归模型的不同造成的，多元回归包括多种形式如线性回归、非线性回归（其中非线性回归包括本申请的指数形式），每种形式回归出来跟实测值之间的偏差是不同的，根据偏差和回归公式的复杂程度的不同，本领域技术人员有动机选择适合的回归模式（如指数型的非线性回归）；（5） “TOC”、“脆性指数”、“单段液量”这些指标与页岩气产能相关是本领域的公知常识，如TOC越大，有机质孔隙越发育，产能也越大，脆性指数越大，地层越容易形成体积压裂裂缝，从而增大产能，单段泵入液量越大则形成的裂缝体积越大，能够形成的支撑裂缝的缝长或缝宽越大，从而也能增大产能，将它们作为考虑参数并不需要付出创造性的劳动；（6）对于“公式形式不同”则是根据所研究的地层不同，选择的参数也不同，选择的多元回归的模式不同的常规差异；实际上，页岩气产能相关的参数很多，在对比文件1-2公开了如何选择这些参数的方法的基础，选择何种参数作为产能预测参数、选择何种多元回归方式作为拟合方式并不需要付出创造性劳动。
因此，复审请求人在意见陈述中陈述的理由不具有说服力，合议组不予接受。
基于上述事实和理由，合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月24日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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