发明创造名称：一种适用于粒子钻井的双注入泵连续注入方法
外观设计名称：
决定号：193477
决定日：2019-10-24
委内编号：1F256567
优先权日：
申请（专利）号：201510399292.5
申请日：2015-07-09
复审请求人：四川川庆石油钻采科技有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：白玉兰
合议组组长：严律
参审员：任平平
国际分类号：E21B7/18（2006.01）;E21B21/01（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现有技术之间的区别技术特征部分被其他对比文件公开，且在其他对比文件中与其在本发明中为解决其技术问题所起到的作用相同，部分属于本领域的常用技术手段，则现有技术之间存在结合的技术启示，且结合形成的该权利要求的技术方案也没有产生预料不到的技术效果，则认为该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201510399292.5，名称为“一种适用于粒子钻井的双注入泵连续注入方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为四川川庆石油钻采科技有限公司，申请日为2015年07月09日，公开日为2015年11月11日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年04月08日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请的权利要求第1项不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为2017年12月05日提交的权利要求第1项，申请日2015年07月09日提交的说明书第1-72段（即第1-11页）、说明书附图图1-5（即第1-3页）、说明书摘要和摘要附图。
驳回决定引用的对比文件如下：
对比文件1：“双柱塞式粒子冲击钻井注入系统设计”，徐依吉等，石油机械，第41卷第3期，公开日为2013年03月10日；
对比文件2：“混凝土泵S管阀换向系统缓冲特性研究”，袁晓亮，中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑，C038-1176，公开日为2014年05月31日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种适用于粒子钻井的双注入泵连续注入方法，依次包括粒子添注步骤、粒子混合步骤和粒子注入步骤，其特征在于：
a、所述粒子添注步骤是指将粒子添注到粒子混合料斗内；
b、所述粒子混合步骤是指向粒子混合料斗内泵送泥浆，将泥浆和粒子充分混合；
c、所述粒子注入步骤是指采用双注入泵连续注入装置将泥浆和粒子混合物连续注入井内；
所述双注入泵连续注入装置，包括通过高压管线与钻井立管连接的粒子混合料斗，粒子混合料斗内设置有换向管，换向管上连接有驱动换向管左右摆动的摆动液压缸，粒子混合料斗上连接有第一输送缸和第二输送缸，粒子注入时，首先启动第一液压缸、第二液压缸和摆动液压缸，第一液压缸进入添注冲程，摆动液压缸将换向管摆动到第二输送缸处并连通，粒子和泥浆进入第一输送缸内；同时第二液压缸进入压缩冲程，将第二输送缸内的粒子和泥浆通过换向管注入高压管线进入井内循环，第一液压缸添注冲程结束后进入压缩冲程，第二液压缸进入添注冲程，交替运行连续注入；
所述摆动液压缸包括缸体、活塞、活塞杆、摆杆和连接在摆杆上的花键，活塞通过活塞杆与摆杆连接，换向管连接在花键上；
所述高压管线上连接有箭型止回阀；
所述粒子注入步骤中的粒子注入速度为0.5-10kg/s；
所述粒子注入步骤中的粒子注入压力为5-55MPa；
所述粒子混合料斗内设置有螺旋式搅拌器，螺旋式搅拌器由螺旋搅拌棒和驱动螺旋搅拌棒转动的搅拌电机构成，螺旋搅拌棒位于粒子混合料斗内，搅拌电机位于粒子混合料斗外。”
驳回决定中认为，本申请的独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：粒子混合料斗内设置有换向管，换向管上连接有驱动换向管左右摆动的摆动液压缸，摆动液压缸包括缸体、活塞、活塞杆、摆杆和连接在摆杆上的花键，活塞通过活塞杆与摆杆连接，换向管连接在花键上；高压管线上连接有箭型止回阀；粒子注入步骤中的粒子注入速度为0.5-10kg/s、粒子注入压力为5-55MPa；粒子混合料斗内设置有螺旋式搅拌器，螺旋式搅拌器由螺旋搅拌棒和驱动螺旋搅拌棒转动的搅拌电机构成，螺旋搅拌棒位于粒子混合料斗内，搅拌电机位于粒子混合料斗外。其中部分区别技术特征被对比文件2公开，部分区别技术特征是本领域的常用技术手段。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的常用技术手段得到本申请权利要求1的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1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2018年07月20日向国家知识产权局提出了复审请求，并未修改权利要求书。复审请求人认为：（1）对比文件1中的顺序阀是作为一种连通管连接高压管线与注入管的，顺序阀阀腔内会有粒子、泥浆混合物流动，致使顺序阀在动态上始终处于高压区，无法实现高压管道内粒子的连续注入。（2）对比文件2公开的换向系统是用于混凝土的输送，虽然也是对于流体物体的输送，但是，建筑领域里的混凝土输送并不能等同于油气钻井工程领域的粒子，用于解决本申请实际要解决的技术问题时，二者领域没有关联。（3）对比文件1、2未公开箭型止回阀，其不是本领域的惯用技术手段，其与双注入泵有机结合在一起，实现粒子连续注入。（4）本申请粒子注入步骤中粒子注入速度为0.5-10kg/s，采用该特定的注入速度，不仅能够在钻井过程中保证钻井液的性能，而且在该注入速度下，粒子冲击破岩的粒子冲击频率大于1000万次/分钟，具有良好的冲击破岩效果，提高了钻井效率。粒子注入步骤中的粒子注入压力为5-55Mpa，在该特定的压力范围，能够有效保证粒子的注入速度，提高钻井效率，而且能够有效防止钻井立管受到损害，保证粒子钻井工作稳定性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年07月26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：对比文件1公开了一种用于粒子钻井的双注入泵连续注入的方法，顺序阀及其动作杆用以控制每个注入管与高压管线的连通或者截止，顺序阀顺序连通注入管，使混合浆体连续均匀的注入到高压钻井液管线中，其通过顺序阀、柱塞1、2的配合，防止高压流体进入注入管形成压力突变（参见第2.3（2）部分），防止高压流体换向时的倒流现象。对比文件2公开了一种换向管与摆动液压缸组合形式的换向系统，其应用于混凝土的输送，提供了一种流体输送的换向方式，与其在本申请中所起作用相同，给出了将其应用于对比文件1以解决相应技术问题的启示，如对比文件1中记载“根据现有的生产工艺，参考混凝土输送泵阀的设计理论，设计的顺序阀”（参见第3.2部分），可见混凝土与粒子输送领域属于相近的流体输送，其换向系统的相互使用无需克服技术障碍，而根据换向系统将相应动力部件设置在高压区外是常用技术手段。在高压管线上设置安全部件，以防止回流是本领域的常用技术手段，而高压回流的技术问题存在于粒子注入的过程中是被本领域技术人员普遍意识到且需要解决的，而根据其掌握的普通技术常识，通过逻辑的分析和推理可以得到在高压管线上设置箭型止回阀是对于阀部件类型以及位置的常用技术选择，进而对于注入速度、压力的选择也是常用工艺参数的选择，没有取得预料不到的技术效果。因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的常用技术手段得到本申请权利要求1的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。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06月12日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件1的区别技术特征在于：（1）选择泥浆作为钻井液，先添注粒子再向粒子混合料斗内泵送泥浆，将泥浆和粒子充分混合；高压管线上连接有箭型止回阀；粒子注入步骤中的粒子注入速度为0.5-10kg/s；粒子注入步骤中的粒子注入压力为5-55MPa。（2）用摆动液压缸、换向管代替顺序阀以实现两个液压缸的连续注入，摆动液压缸驱动换向管左右摆动，摆动液压缸包括缸体、活塞、活塞杆、摆杆和连接在摆杆上的花键，活塞通过活塞杆与摆杆连接，换向管连接在花键上。（3）粒子混合料斗内设置有螺旋式搅拌器，螺旋式搅拌器由螺旋搅拌棒和驱动螺旋搅拌棒转动的搅拌电机构成，螺旋搅拌棒位于粒子混合料斗内，搅拌电机位于粒子混合料斗外。其中部分区别技术特征已被对比文件2公开，部分区别技术特征是本领域的常用技术手段，在对比文件1的基础上结合对比文件2及本领域的常用技术手段，而得到权利要求1所请求保护的技术方案是显而易见的，故权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。同时针对复审请求人的意见陈述进行了回应：（1）对比文件1通过采用2个柱塞系统已经实现了注入的连续性（参见对比文件1的第2.1部分）。（2）对比文件2和本申请同属于流体物体泵送领域，其已经公开了通过换向管和摆动液压缸来实现连续交替注入，本领域技术人员有动机将其用于对比文件1。（3）虽然对比文件1、2未公开箭型止回阀，但是为了防止介质倒流在高压管线上设置箭型止回阀是本领域的常用技术手段，其没有产生预料不到的技术效果。（4）为了保证粒子的冲击效果，本领域技术人员根据需要可以选择粒子注入速度及粒子注入压力，这些并没有产生预料不到的技术效果。
复审请求人于2019年07月25日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：（1）在对比文件1的基础上，本领域技术人员不容易去想本申请实际要解决的技术问题“如何实现在高压管线内连续注入粒子、泥浆混合物。”（2）对比文件1中的“顺序阀在动态上始终处于高压区”，因此，对比文件1中的顺序阀显然不能等同于本申请的换向机构。（3）箭型止回阀作为本申请实现发明目的的一个关键部件，将摆动液压缸、换向管和箭型止回阀有机结合在一起，所形成的一个整体技术方案，通过摆动液压缸的摆动，使换向管灵活稳定的换向，作为主动件的摆动液压缸始终处于高压区外，能够保障其稳定性。进而使粒子、泥浆混合物通过换向管顺畅的经高压管线进入井内，有效避免粒子、泥浆混合物在高压区换向管处泄漏，保证粒子在高压条件下注入的连续性，有效提高粒子冲击钻井效率，本申请的箭型止回阀是安装在高压管线上的，采用箭型止回阀一方面能够使粒子、泥浆混合物顺畅的经高压管线进入井内，另一方面能够防止粒子、泥浆混合物逆窜入第一输送缸或第二输送缸内，有效避免粒子注入过程中泥浆在高压区泄漏伤人，进一步提高安全性。（4）对比文件2公开的换向系统是用于混凝土的输送，而本申请输送的物质是粒子，对比文件2不会考虑到特定油气钻井工程技术领域换向过程中存在的高压流体倒流现象，而高压流体倒流会直接影响粒子安全成功的连续注入。
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
（一）审查文本的认定
由于复审请求人在复审阶段并未对申请文件进行修改。因此，本次复审决定以驳回决定所针对的文本进行审查，即2017年12月05日提交的权利要求第1项，申请日2015年07月09日提交的说明书第1-11页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图。
（二）具体审查意见
权利要求1要求保护一种适用于粒子钻井的双注入泵连续注入方法，对比文件1公开了一种双柱塞式粒子冲击钻井注入系统，其实质上也公开了一种适用于粒子钻井的双注入泵连续注入方法，并具体公开了以下技术特征（参见对比文件1的第1.1部分、第2部分）：包括以下步骤：首先粒子从储存罐中落入料斗与预存的钻井液充分混合（对应本申请的粒子添注和粒子混合），以利于被注入管吸入，之后在柱塞的推动下，混合浆体通过顺序阀被注入到高压钻井液管线中（对应本申请的粒子注入），系统采用2个柱塞系统实现了注入的连续性，双柱塞式粒子注入系统（对应本申请的双注入泵连续注入装置），包括通过高压钻井液管线1与钻井立管连接的粒子料斗（对应本申请的粒子混合料斗），粒子料斗内设置有顺序阀2，粒子料斗上连接有注入管1、注入管2，液压系统控制柱塞2向后缸盖运动，将料斗内的混合浆体吸入注入管2。当柱塞2达到预设行程，顺序阀动作杆控制阀体转动，注入管1与粒子料斗连通，液压系统控制柱塞1（对应本申请的第一液压缸）运动，将料斗内的混和浆体吸入注入管1（对应本申请的第一输送缸），当顺序阀阀腔与注入管2（对应本申请的第二输送缸）配合并接通后，柱塞2（对应本申请的第二液压缸）以预定速度开始注入行程，将混合浆体注入到高压钻井液管线中，柱塞1开始注入混合浆体，柱塞2开始吸入混合浆体，重复动作，2个注入管交替工作，顺序阀交替接通，实现注入系统的连续工作。
权利要求1的技术方案与对比文件1相比，其区别在于：（1）选择泥浆作为钻井液，先添注粒子再向粒子混合料斗内泵送泥浆，将泥浆和粒子充分混合；高压管线上连接有箭型止回阀；粒子注入步骤中的粒子注入速度为0.5-10kg/s；粒子注入步骤中的粒子注入压力为5-55MPa。（2）用摆动液压缸、换向管代替顺序阀以实现两个液压缸的连续注入，摆动液压缸驱动换向管左右摆动，摆动液压缸包括缸体、活塞、活塞杆、摆杆和连接在摆杆上的花键，活塞通过活塞杆与摆杆连接，换向管连接在花键上。（3）粒子混合料斗内设置有螺旋式搅拌器，螺旋式搅拌器由螺旋搅拌棒和驱动螺旋搅拌棒转动的搅拌电机构成，螺旋搅拌棒位于粒子混合料斗内，搅拌电机位于粒子混合料斗外。基于上述区别，本申请实际解决的技术问题是：提供一种替代的粒子交替注入方式。
关于上述区别技术特征（1），本领域技术人员知悉泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层，故本领域技术人员根据岩层性质可以选择泥浆作为钻井液，不管是对比文件1的先将泥浆预存到料斗中再注入粒子，还是本申请的先注入粒子再向粒子混合料斗内泵送泥浆，都是为了将泥浆和粒子充分混合，本领域技术人员根据需要可以选择泥浆和粒子注入的先后顺序，其并没有产生预料不到的技术效果；为了防止介质倒流在高压管线上设置箭型止回阀是本领域的常用技术手段；为了保证粒子的冲击效果，本领域技术人员根据需要可以选择粒子注入速度及粒子注入压力，这些并没有产生预料不到的技术效果。
关于上述区别技术特征（2），对比文件2公开了一种液压双缸活塞式混凝土泵，并具体公开了（参见对比文件2的第1页第1.1部分，第7页第1.4.1部分）：料斗7内设置有S管阀8（对应本申请的换向管），S管阀8上连接有驱动S管阀8左右摆动的摆阀油缸5a、5b（对应本申请的摆动液压缸），图1-8结合工作原理可知，摆阀油缸包括缸体、活塞、活塞杆、摇臂（对应本申请的摆杆），S管阀通过花键轴与摇臂连接（即摆阀油缸包括连接在摆杆上的花键），活塞通过活塞杆与摇臂连接，泵送混凝土时，在主油缸压力油的作用下，砼活塞4b前进，同时4a后退，此时处于伸出状态的摆阀油缸5b通过摇臂使S管阀与混凝土输送缸3b接通，砼活塞4b推动此输送缸中的混凝土由S管进入输送管道，料斗7中的混凝土则被处于后退状态的砼活塞4a吸入输送缸3a。当砼活塞到达行程终点后，控制系统发出信号使摆阀油缸5a伸出，使S管阀与另一混凝土输送缸3b接通，摆阀油缸摆动到位后，发出信号使泵送油缸换向，推动砼活塞4a前进，4b后退，输送缸3a中之前被吸进的混凝土由S管被推送到输送管道，同时输送缸3b吸入混凝土，如此反复动作实现混凝土的连续泵送。即区别技术特征（2）已被对比文件2公开，且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起作用相同都是实现连续泵送，也就是说，对比文件2给出了将区别技术特征（2）应用到对比文件1中的启示。
关于上述区别技术特征（3），对比文件2还公开了料斗内设置有搅拌机构6（参见对比文件2的图1-1），在其启示下，本领域技术人员根据需要可以选择搅拌机构的具体构成组成部件及各部件的设置位置，其并没有产生预料不到的技术效果。
综上可见，在对比文件1的基础上结合对比文件2及本领域的常用技术手段，而得到权利要求1所请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因而，权利要求1所请求保护的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，权利要求1不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
三、关于复审请求人的意见陈述
复审请求人认为：（1）在对比文件1的基础上，本领域技术人员不容易去想本申请实际要解决的技术问题“如何实现在高压管线内连续注入粒子、泥浆混合物。”（2）对比文件1中的“顺序阀在动态上始终处于高压区”，因此，对比文件1中的顺序阀显然不能等同于本申请的换向机构。（3）箭型止回阀作为本申请实现发明目的的一个关键部件，将摆动液压缸、换向管和箭型止回阀有机结合在一起，所形成的一个整体技术方案，通过摆动液压缸的摆动，使换向管灵活稳定的换向，作为主动件的摆动液压缸始终处于高压区外，能够保障其稳定性。进而使粒子、泥浆混合物通过换向管顺畅的经高压管线进入井内，有效避免粒子、泥浆混合物在高压区换向管处泄漏，保证粒子在高压条件下注入的连续性，有效提高粒子冲击钻井效率，本申请的箭型止回阀是安装在高压管线上的，采用箭型止回阀一方面能够使粒子、泥浆混合物顺畅的经高压管线进入井内，另一方面能够防止粒子、泥浆混合物逆窜入第一输送缸或第二输送缸内，有效避免粒子注入过程中泥浆在高压区泄漏伤人，进一步提高安全性。（4）对比文件2公开的换向系统是用于混凝土的输送，而本申请输送的物质是粒子，对比文件2不会考虑到特定油气钻井工程技术领域换向过程中存在的高压流体倒流现象，而高压流体倒流会直接影响粒子安全成功的连续注入。
对此，合议组的意见如下：（1）对比文件1通过采用2个柱塞系统已经实现了在高压管线内连续注入粒子、钻井液混合物（参见对比文件1的第2.1部分），基于本申请与对比文件1的区别，本发明实际解决的技术问题是：提供一种替代的粒子交替注入方式。（2）对比文件1的柱塞运动与顺序阀的转动配合实现注入的连续性，尽管对比文件1的粒子交替注入方式与本申请不同，但对比文件2公开了一种通过换向管、摆动液压缸实现交替注入的方式，且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起作用相同都是实现连续泵送，也就是说，对比文件2给出了将其应用到对比文件1中的启示。（3）摆动液压缸、换向管和箭型止回阀的使用并没有产生协同作用，对比文件2公开的摆动液压缸、换向管同样能获得本申请的技术效果，为了防止介质倒流在高压管线上设置箭型止回阀是本领域的常用技术手段，其没有产生预料不到的技术效果。（4）对比文件2和本申请同属于流体物体泵送领域，其已经公开了通过换向管和摆动液压缸来实现连续交替注入，本领域技术人员有动机将其用于对比文件1，如上所述为了防止介质倒流在高压管线上设置箭型止回阀是本领域的常用技术手段，其没有产生预料不到的技术效果。
综上，本案合议组对复审请求人的上述主张不予支持。
基于上述理由，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04月08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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