发明创造名称：采用副刀具方法的切削结构设计
外观设计名称：
决定号：193696
决定日：2019-10-23
委内编号：1F271550
优先权日：
申请（专利）号：201380080390.1
申请日：2013-12-18
复审请求人：哈里伯顿能源服务公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：张冰华
合议组组长：耿谦
参审员：李全晓
国际分类号：E21B10/46(2006.01);E21B10/43(2006.01);B24D3/10(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
：若一项权利要求相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，现有技术中没有给出应用该区别技术特征的任何技术启示，那么该权利要求相对于现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201380080390.1，名称为“采用副刀具方法的切削结构设计”的PCT发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为哈里伯顿能源服务公司，申请日为2013年12月18日，进入中国国家阶段日期为2016年04月21日，公开日为2016年08月10日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年10月11日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求8-18不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定所依据的文本为2018年07月04日提交的权利要求1-18项，进入中国国家阶段日2016年04月21日提交的说明书第1-14页（第1-50段）、说明书附图第1-8页（图1-5C）、说明书摘要以及摘要附图。驳回决定引用的对比文件如下：
对比文件1：US6123161A，公开日为2000年09月26日；
对比文件2：US2005/0133272A1，公开日为2005年06月23日；
对比文件3：CN101351615A，公开日为2009年01月21日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种用于地下钻探操作的钻头，其包括：
钻头体，其具有一个或多个刀片；
多个主刀具，每个主刀具设置在至少一个刀片上；和
多个副刀具，每个副刀具设置在与上面设置所述主刀具的所述刀片不同的至少一个刀片上；
其中将多个副刀具放置在钻头的在所述多个主刀具上经历最大磨损量的区域中；
其中所述多个副刀具的每一个还包括暴露度，且其中每个副刀具的所述暴露度基于所述钻头的输出来选择，其中所述钻头的所述输出至少部分基于钻头特性；
其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率。
2. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述多个副刀具的至少一个设置为离所述多个主刀具的至少一个接近180度。
3. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述多个副刀具的至少一个直接设置在所述多个主刀具的至少一个的前面。
4. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述多个副刀具的至少一个从所述多个主刀具的至少一个径向偏移。
5. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述多个副刀具的至少一 个设置在与所述多个主刀具的至少一个相同的路径中。
6. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述多个副刀具的至少一个从所述主刀具径向向内或向外设置。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的钻头，其中所述钻头包括固定刀具钻头。
8. 一种用于确定钻头上的多个副刀具的放置的方法，其包括：
在信息处理系统的处理器处接收与多个主刀具有关的钻头特性；以及
至少部分基于所述钻头特性生成所述钻头的输出；
其中将多个副刀具放置在钻头的在所述多个主刀具上经历最大磨损量的区域中；
其中所述多个副刀具的每一个还包括暴露度，且其中每个副刀具的所述暴露度基于所述钻头的输出来选择，其中所述钻头的所述输出至少部分基于钻头特性；
其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述钻头包括固定刀具钻头，并且所述钻头特性选自由下列项组成的组：所述刀具的速度、拖曳负载、轴向负载、径向负载、总负载、接合的岩石面积、刀具所移除的岩石体积、切削长度、接合的弧长、扭矩、能量、功率、功、温度、摩擦力、岩石硬度、岩石磨蚀性、岩石孔隙度、岩石抗压强度、岩石均匀性及其组合。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中所述输出包括磨损标识，且其中所述磨损标识至少部分基于所述钻头特性。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述磨损标识包括二维视觉标识。
12. 根据权利要求10-11中任一项所述的方法，其还包括显示所述磨损标识。
13. 根据权利要求10-11中任一项所述的方法，其还包括检查所述磨损标识以确定所述钻头上的所述多个副刀具的放置。
14. 根据权利要求8-13中任一项所述的方法，其还包括将所述多个副刀具的每一个放置在与上面设置所述多个主刀具的所述刀片不同的至少一个刀片上。
15. 一种用于确定钻头上的多个副刀具的放置的系统，其包括：
处理器；和
存储设备，其耦接到所述处理器，所述存储设备包括指令组，所述指令组在被所述处理器执行时导致所述处理器接收钻头特性并生成所述钻头的磨损标识；
其中将多个副刀具放置在钻头的在多个主刀具上经历最大磨损量的区域中；
其中所述多个副刀具的每一个还包括暴露度，且其中每个副刀具的所述暴露度基于所述钻头的输出来选择，其中所述钻头的所述输出至少部分基于钻头特性；
其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率。
16. 根据权利要求15所述的系统，其中所述钻头包括固定刀具钻头，并且所述钻头特性选自由下列项组成的组：所述刀具的速度、拖曳负载、轴向负载、径向负载、总负载、接合的岩石面积、刀具所移除的岩石体积、切削长度、接合的弧长、扭矩、能量、功率、功、温度、摩擦力、岩石硬度、岩石磨蚀性、岩石孔隙度、岩石抗压强度、岩石均匀性及其组合。
17. 根据权利要求15所述的系统，其中所述钻头的磨损标识至少部分基于所述钻头特性。
18. 根据权利要求15所述的系统，其中所述磨损标识包括二维视觉标识。”
驳回决定认为：权利要求8所要求保护的技术方案与对比文件2相比，区别技术特征是：（1）本申请是确定钻头上的副刀具的放置的方法，包括接收与多个主刀具有关的钻头特性，以及将多个副刀具放置在钻头的在多个主刀具上经历最大磨损量的区域中；（2）其中所述多个副刀具的每一个还包括暴露度，且其中每个副刀具的所述暴露度基于所述钻头的输出来选择，其中所述钻头的所述输出至少部分基于钻头特性；（3）其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率。对于区别技术特征（1），在对比文件3公开内容的基础上结合本领域的惯用技术手段得到区别技术特征(1)对于本领域技术人员是显而易见的；区别技术特征(2)是本领域的常规技术手段；对于区别技术特征（3），在对比文件2已经公开了刀具具有或高或低的接合面积和受限的弧长的比率的基础上，本领域技术人员在设置多个副刀具的构造时，容易想到设置副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率。因此，在对比文件2的基础上结合对比文件3以及本领域公知常识得到权利要求8要求保护的技术方案对所属技术领域的技术人员来说是显而易见的，因此权利要求8要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具有专利法第22条第3款规定的创造性。同理，独立权利要求15也不具有专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求9-14、16-18的附加技术特征或被对比文件2或对比文件3或对比文件1公开，或是本领域的常用技术手段，也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。另外，驳回决定的其他说明部分指出了独立权利要求1相对于对比文件1、2和3以及本领域的常规技术手段不具有专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-7的附加技术特征被对比文件1公开，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月18日向国家知识产权局提出了复审请求，未对申请文件进行修改。
复审请求人认为：对比文件1-3均未公开“其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率”，对比文件2仅仅公开了：图6G示出了每个切削刀具的切削深度，如C1-B1提供了第一刀翼上的第一切削刀具的切削深度。对比文件2的图6G没有关注切削刀具的接合面积和接合弧长，更没有关注“接合面积与受限接合弧长的比率”。即使如驳回决定所称从图上可以看出，不同的切削元件设置了不同的地层接合面积和接合弧长。对比文件2也没有给出研究“接合面积与受限接合弧长的比率”的任何动机或启示。对比文件1和对比文件3也均不涉及“接合面积与受限接合弧长的比率”，因此，本领域技术人员在对比文件1-3的公开基础上，没有动机研究“接合面积与受限接合弧长的比率”，而本发明的发明人则研究了“接合面积与受限接合弧长的比率”，并解决了“使得不同的岩石部分经受不同的负载”的技术问题。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月28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，在对比文件2图6G示出切削刀具的切削深度的图中，已经客观地示出了同一钻头上不同的切削元件设置了不同的接合面积和接合弧长，且从图上可以判断出不同切削元件的“接合面积与受限接合弧长的比率”有高有低，而高的“接合面积与受限接合弧长的比率”和低的“接合面积与受限接合弧长的比率”的切削元件使得被切削岩石承受的负载不同，是本领域技术人员对切削元件进行受力分析即可得出的，因此，在对比文件2已经公开了切削元件设置或高或低的“接合面积与受限接合弧长的比率”的技术启示下，本领域技术人员选择设置本申请的多个副刀具时，设置该技术特征并解决“使得不同岩石部分经受不同的负载”的技术问题是本领域技术人员容易想到的，并不具有创造性，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。
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
复审请求人在提复审请求时未对申请文件进行修改，因此，本复审请求审查决定所针对的文本与驳回所针对的文本相同：2018年07月04日提交的权利要求1-18项，进入中国国家阶段日2016年04月21日提交的说明书第1-14页（第1-50段）、说明书附图第1-8页（图1-5C）、说明书摘要以及摘要附图。
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 关于权利要求8的创造性
权利要求8要求保护一种用于确定钻头上的多个副刀具的放置的方法。
经查，对比文件2公开了一种固定刀具钻头建模、显示、设计及优化的方法，具体公开了如下技术特征（参见对比文件2说明书第69-70段、第99-100段、121段、第149段和图6G、图8A-9C）：在计算机上获取固定刀具钻头的每个刀具的受力情况，并基于每个刀具的受力计算输出信息；在刀具/地层实验形成数字图像时对地层切割，然后分析数字图像来提供切割深度，破裂模式以及对于分析固定刀具钻头有用的其他信息：干涉表面面积，a，是切割时刀具与地层的接触面积，接触边长度，e，是在地层表面与地层接触的刀具边缘的最远点的距离；每个刀具的受力的可见显示详细如图6G所示，和图6E类似，每个刀具的每个单元部分的切割深度的大小和强度通过阴影的灰度（或颜色）表示，该显示中，名称“C1-B1”提供表示第一个刀片上第一个刀具的计算切割深度。
对比文件2为权利要求8最接近的现有技术，从对比文件2公开的内容可知，权利要求8与对比文件2的区别技术特征为：（1）本申请是确定钻头上的副刀具的放置的方法，包括接收与多个主刀具有关的钻头特性，以及将多个副刀具放置在钻头的在多个主刀具上经历最大磨损量的区域中；（2）其中所述多个副刀具的每一个还包括暴露度，且其中每个副刀具的所述暴露度基于所述钻头的输出来选择，其中所述钻头的所述输出至少部分基于钻头特性；（3）其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率。基于上述区别技术特征可以确定，权利要求8相对于对比文件2所要解决的技术问题是使得不同的岩石部分经受不同的负载。
对比文件3公开了一种用于优化旋转牵引式钻头的效率和持久性的方法以及具有最佳效率和持久性的旋转牵引式钻头，并具体公开了如下技术特征（参见对比文件3说明书第9页最后一段至第10页第1段、第16页第2段以及图5和12）：“滑动磨损率”评价切削元件的钝化状况，可包括切削元件在其钻凿期间穿过地层给定距离时磨掉的面积。钻头设计可结合钻凿期间收集的信息。钻头设计可包括钻头上切削元件数目的调整、钻头上一个或多个切削元件位置的调整、钻头上一个或多个切削元件定向的调整、钻头上刀刃数量的变化、钻头的外形或长度的变化、钻头水力特性的更改或上述各参数的组合。这些变化可提高钻头的持久性或效率。例如，切削元件可增加到现有钻头设计的位置或从那里删除或移走。这些变化减少了经受低作用力或滑动磨损率的切削元件的数量，同时增加了处于新钻头设计中经受较大作用力或磨损的位置之中的切削元件的数量。备用切削元件52’放置在钻头51的多个主切削元件52的经历最大磨损量的区域中（直线58与59之间的区域，参见图5）钻头51的辅助的备用切削单元52’相对于主切削元件52而言几乎不经受磨损，但这种情况是因为备用切削元件52’不与地层接合才出现，到主切削元件52磨损到足以使备用切削元件52’暴露出来为止。
对比文件1公开了一种旋转钻头，也是一种其用于地下钻探操作的钻头，具体公开了如下技术特征（参见对比文件1说明书第1栏第50行第3栏第46-56行和图1-2）：该钻头包括钻头体10，钻头体10由六个刀片向外延伸组成的引导面，刀片包括三个长主刀片12和间隔设置的三个短副刀片14，多个主刀具18设置在主刀片12上，多个副刀具20设置在副刀片14上，大部分刀具距离钻头轴线的距离不同，所述主刀具的切割边缘限定的主切削轮廓与副刀具的切割边缘限定的副切削轮廓不重合，以此减少主刀具的磨损，提高破岩效率。
综上所述，对比文件1和对比文件3在钻头的设计中均不涉及“接合面积与受限接合弧长的比率”参数的考虑，对比文件2中仅仅提到设计钻头要关注参数接合面积以及接触边长度（与接合弧长相关），而对于“接合面积与受限接合弧长的比率”并没有任何提及，图6G示出了刀具的切割深度，并不涉及“接合面积与受限接合弧长的比率”，通过该图，本领域技术人员也不能得到通过考虑“接合面积与受限接合弧长的比率”这个参数来设计钻头的刀具，特别是副刀具的技术启示；即对比文件1-3均未公开权利要求8与最接近现有技术的区别技术特征（3），并且没给出任何技术启示，并且目前也没有证据表明对于本领域技术人员来说“其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率”是本领域的公知常识；而本申请中具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，每个区域具有相对低的负载，在该构造中，副刀具可容易接合以移除副刀具的中心线和主刀具的中心线附近的岩石；具有低的接合面积与受限接合弧长的比率，该面积可能需要相对大的负载以使岩石破裂；在该构造中，多个副刀具可结合多个副刀具的中心线附近的更多受限岩石；本申请通过在不同区域设置副刀具与岩石的接合面积与受限接合弧长的比率高低不同，可以使不同的岩石经受不同的负载从而提高钻探效率，即权利要求8请求保护的技术方案取得了有益的技术效果。
因此，仅凭对比文件2,3和1尚不足以否定权利要求8的创造性，权利要求8请求保护的技术方案相对于对比文件2、对比文件3以及本领域公知常识的结合或者对比文件2、对比文件3、对比文件1和本领域公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，故具备专利法第22条第3款规定的创造性。在此基础上，其从属权利要求9-14也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2关于权利要求15的创造性
对比文件1-3公开的内容如上所述，对比文件2为权利要求15最接近的现有技术，权利要求15与对比文件2的区别技术特征为：（1）本申请是确定钻头上的副刀具的放置的系统，包括存储设备，其耦接到所述处理器，所述存储设备包括指令组；以及将多个副刀具放置在钻头的在多个主刀具上经历最大磨损量的区域中；（2）其中所述多个副刀具的每一个还包括暴露度，且其中每个副刀具的所述暴露度基于所述钻头的输出来选择，其中所述钻头的所述输出至少部分基于钻头特性。基于上述区别技术特征，本发明实际要解决的技术问题是如何设置副刀具；（3）其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率。基于上述区别技术特征，权利要求15相对于对比文件2所要解决的技术问题是使得不同的岩石部分经受不同的负载。
综上所述，对比文件1和对比文件3在钻头的设计中均不涉及“接合面积与受限接合弧长的比率”参数的考虑，对比文件2中仅仅提到设计钻头要关注参数接合面积以及接触边长度（与接合弧长相关），而对于“接合面积与受限接合弧长的比率”并没有任何提及，图6G示出了刀具的切割深度，并不涉及“接合面积与受限接合弧长的比率”，通过该图，本领域技术人员也不能得到通过考虑“接合面积与受限接合弧长的比率”这个参数来设计钻头的刀具，特别是副刀具的技术启示；即对比文件1-3均未公开权利要求15与最接近现有技术的区别技术特征（3），并且没给出任何技术启示，并且目前也没有证据表明对于本领域技术人员来说“其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率”是本领域的公知常识；而本申请中，具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，每个区域具有相对低的负载，在该构造中，副刀具可容易接合以移除副刀具的中心线和主刀具的中心线附近的岩石；具有低的接合面积与受限接合弧长的比率，该面积可能需要相对大的负载以使岩石破裂；在该构造中，多个副刀具可结合多个副刀具的中心线附近的更多受限岩石；本申请通过在不同区域设置副刀具与岩石的接合面积与受限接合弧长的比率高低不同，可以使不同的岩石经受不同的负载从而提高钻探效率，即权利要求15请求保护的技术方案取得了有益的技术效果。
因此，仅凭对比文件2,3和1尚不足以否定权利要求15的创造性，权利要求15请求保护的技术方案相对于对比文件2、对比文件3以及本领域公知常识的结合或者对比文件2、对比文件3、对比文件1和本领域公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，故具备专利法第22条第3款规定的创造性。在此基础上，其从属权利要求16-18也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3关于驳回决定中其他说明部分
对比文件1-3公开的内容如上所述，对比文件1是权利要求1最接近的现有技术，从对比文件1公开的内容可知，权利要求1与对比文件1的区别技术特征为：（1）将多个副刀具放置在钻头的在多个主刀具上经历最大磨损量的区域中；（2）其中所述多个副刀具的每一个还包括暴露度，且其中每个副刀具的所述暴露度基于所述钻头的输出来选择，其中所述钻头的所述输出至少部分基于钻头特性；（3）其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率。基于上述区别技术特征，权利要求1相对于对比文件1所要解决的技术问题是如何选择副刀具的设置位置。
对比文件1和对比文件3在钻头的设计中均不涉及“接合面积与受限接合弧长的比率”参数的考虑，对比文件2中仅仅提到设计钻头要关注参数接合面积以及接触边长度（与接合弧长相关），而对于“接合面积与受限接合弧长的比率”并没有任何提及，图6G示出了刀具的切割深度，并不涉及“接合面积与受限接合弧长的比率”，通过该图，本领域技术人员也不能得到通过考虑“接合面积与受限接合弧长的比率”这个参数来设计钻头的刀具，特别是副刀具的技术启示；即对比文件1-3均未公开权利要求1与最接近现有技术的区别技术特征（3），并且没给出任何技术启示，并且目前也没有证据表明对于本领域技术人员来说“其中所述多个副刀具包括处于第一构造的副刀具和处于第二构造的副刀具，在第一构造中，由副刀具接合的岩石部分具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，在第二构造中，由副刀具接合的岩石部分具有低的接合面积与受限接合弧长的比率”是本领域的公知常识；而本申请中，具有高的接合面积与受限接合弧长的比率，每个区域具有相对低的负载，在该构造中，副刀具可容易接合以移除副刀具的中心线和主刀具的中心线附近的岩石；具有低的接合面积与受限接合弧长的比率，该面积可能需要相对大的负载以使岩石破裂；在该构造中，多个副刀具可结合多个副刀具的中心线附近的更多受限岩石；本申请通过在不同区域设置副刀具与岩石的接合面积与受限接合弧长的比率高低不同，可以使不同的岩石经受不同的负载从而提高钻探效率，即权利要求1请求保护的技术方案取得了有益的技术效果。
因此，仅凭对比文件2,3和1尚不足以否定权利要求1的创造性，权利要求1请求保护的技术方案相对于对比文件2、对比文件3以及本领域公知常识的结合或者对比文件2、对比文件3、对比文件1和本领域公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，故具备专利法第22条第3款规定的创造性。在此基础上，其从属权利要求2-7也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年10月11日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本复审请求审查决定所针对文本的基础上对本申请继续进行审查。
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,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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