发明创造名称：用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器
外观设计名称：
决定号：196404
决定日：2019-11-25
委内编号：1F259958
优先权日：
申请（专利）号：201410479005.7
申请日：2014-09-18
复审请求人：中国石油化工股份有限公司 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：李华
合议组组长：魏屹
参审员：谢杨
国际分类号：E21B21/14(2006.01);C04B38/10(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：如果权利要求所要求保护的技术方案与一份对比文件所公开的技术方案之间存在区别技术特征，但这些区别技术特征被其他对比文件公开或是本领域技术人员容易想到的常规技术手段，并且没有给该权利要求的技术方案带来预料不到的技术效果，则该权利要求所要求保护的技术方案不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410479005.7，名称为“用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器”的发明专利申请（下称本申请），申请人为中国石油化工股份有限公司。本申请的申请日为2014年09月18日，公开日为2016年03月23日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年06月22日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请权利要求1-10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：2014年09月18日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-37段、说明书附图1-4，以及2018年03月08日提交的权利要求第1-10项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，包括：
水泥浆注入组件，所述水泥浆注入组件具有沿轴向的进料口，
氮气注入组件，所述氮气注入组件包括径向的进气口，以及与所述进气口和进料口均相连通并且沿轴向设置的预混合腔，
以及均化器组件，
其中，在所述预混合腔的内壁上设置有包括音速喷嘴的配气筒。
2. 如权利要求1所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述音速喷嘴在所述配气筒的内壁上沿周向等间距分布。
3. 如权利要求1所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述音速喷嘴的个数为1-4个。
4. 如权利要求1所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述均化器组件包括具有中空腔室的外壳，在所述外壳内设置有用于提供螺旋流道的均化叶片体。
5. 如权利要求4所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述均化叶片体具有多个均化叶片，所述的多个均化叶片在周向上设置成与轴向呈同一夹角并等间距排列，并在轴向上设置为镜像排列。
6. 如权利要求4或5所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述均化器组件还包括设置在均化叶片体两端的均化器固定板。
7. 如权利要求1到5中任一项所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述进料口的向内延伸的端部设置有水泥浆喷嘴，所述水泥浆喷嘴的直径小于所述进料口的直径。
8. 如权利要求1到5中任一项所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述水泥浆注入组件的进料口处与所述氮气注入组件的进气口处均设置有由壬短节。
9. 如权利要求1到5中任一项所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述均化器组件的一端与氮气注入组件固定连接，另一端由支撑管进行固定，所述支撑管上设置有与外界连通的泡沫水泥浆出口。
10. 如权利要求1到5中任一项所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器， 其特征在于，在所述支撑管与均化器组件、均化器组件与氮气注入组件、氮气注入组件与水泥浆注入组件的连接处均设置有密封件。”
驳回决定引用的对比文件为：
对比文件1：CN2033439U，公开日为1989年03月01日；
对比文件2：CN202673230U，公开日为2013年01月16日。
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1之间的区别特征在于权利要求1中限定了注入气体为氮气，混合腔内壁上设有包括音速喷嘴的配气筒；对比文件2公开了采用氮气来制作泡沫水泥浆，本领域技术人员容易选择采用配气筒代替对比文件1中的配气盘，音速喷嘴也是本领域中常用的气体喷嘴部件，权利要求1不具备创造性；从属权利要求2-10的附加技术特征被对比文件1公开或是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09月04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和说明书，对权利要求书的修改之处主要在于：在权利要求1中增加了“所述进料口的向内延伸的端部设置有水泥浆喷嘴”、“所述音速喷嘴设置在配气筒的内壁上”，删除了权利要求7中的“所述进料口的向内延伸的端部设置有水泥浆喷嘴”。复审请求人认为：本申请限定了其在预混合腔的内壁上设有配气筒，其可以使得气体充分雾化，同时形成高剪切流的效果，对比文件1中采用配气盘，其与配气筒作用不同，本领域技术人员没有启示将其替换为带有音速喷嘴的配气筒，对比文件2中真正起到雾化作用的是雾化器，并非配气盘，其没有给出单独只靠配气盘即可使气体充分雾化的启示，其也没有公开高剪切速率如何形成；在权利要求1具有创造性的基础上，权利要求2-10也具有创造性。
原审查部门在前置审查意见书中认为：修改后的权利要求1-10仍不具备创造性，因而坚持驳回决定。
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04月29 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之间的区别在于：权利要求1中限定了注入气体为氮气，配气装置为混合腔内壁上设有包括音速喷嘴的配气筒，而对比文件1中未具体说明气体种类，配气装置为内壁上设有若干小孔的配气盘；对比文件2已经公开了使用氮气与水泥浆形成泡沫水泥浆用于固井的技术手段，将配气盘的长度延长从而形成筒状是本领域技术人员容易想到的，本领域技术人员知晓音速喷嘴具有气体质量流量与入口滞止压力呈线性关系的特点，容易想到利用该特点来实现方便地调节气量，从而方便地调节气液比的作用，权利要求1不具备创造性。从属权利要求2-10的附加技术特征被对比文件1公开或是本领域的常规技术手段，也不具备创造性。
复审请求人于2019 年06月14 日提交了意见陈述书，并修改了权利要求书，将上述复审通知书所针对的权利要求2、4、5、9的附加技术特征并入权利要求1中，删除了权利要求1中的“所述音速喷嘴设置在配气筒的内壁上”，删除了权利要求2、4、5、9，并相应地修改了其他权利要求的编号和引用关系。复审请求人认为：本申请的配气筒能使气体充分雾化，与对比文件1的“雾化”并不是相同的概念；本申请中使用音速喷嘴能精确控制泡沫水泥浆的密度，对比文件1和2都没有公开将音速喷嘴作为气体喷嘴，现有技术中还无法实现精确控制泡沫水泥浆的密度；本申请中的均化叶片排布效果明显优于对比文件1，本申请中的支撑管提供了减速缓冲的通道，并具有相应的有益效果。本申请的技术方案更容易实现气、液、固三相流体的充分混合发泡，连续、稳定地产生高质量的泡沫水泥浆；修改后的权利要求1-6具备创造性。修改后的权利要求书如下：
“1. 一种用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，包括：
水泥浆注入组件，所述水泥浆注入组件具有沿轴向的进料口，所述进料口的向内延伸的端部设置有水泥浆喷嘴，
氮气注入组件，所述氮气注入组件包括径向的进气口，以及与所述进气口和进料口均相连通并且沿轴向设置的预混合腔，
以及均化器组件，所述均化器组件包括具有中空腔室的外壳，在所述外壳内设置有用于提供螺旋流道的均化叶片体，所述均化叶片体具有多个均化叶片，所述的多个均化叶片在周向上设置成与轴向呈同一夹角并等间距排列，并在轴向上设置为镜像排列，所述均化器组件的一端与氮气注入组件固定连接，另一端由支撑管进行固定，所述支撑管上设置有与外界连通的泡沫水泥浆出口，
其中，在所述预混合腔的内壁上设置有包括音速喷嘴的配气筒，所述音速喷嘴在所述配气筒的内壁上沿周向等间距分布。
2. 如权利要求1所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述音速喷嘴的个数为1-4个。
3. 如权利要求1或2所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述均化器组件还包括设置在均化叶片体两端的均化器固定板。
4. 如权利要求1或2所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于所述水泥浆喷嘴的直径小于所述进料口的直径。
5. 如权利要求或2所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，所述水泥浆注入组件的进料口处与所述氮气注入组件的进气口处均设置有由壬短节。
6. 如权利要求1或2所述的用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器，其特征在于，在所述支撑管与均化器组件、均化器组件与氮气注入组件、氮气注入组件与水泥浆注入组件的连接处均设置有密封件。”
合议组于2019 年07月18 日向复审请求人发出复审通知书，指出：修改后的权利要求1不具备创造性；从属权利要求2-10的附加技术特征被对比文件1公开或是本领域的常规技术手段，也不具备创造性。
复审请求人于2019 年08月29 日提交了意见陈述书，复审请求人认为：本申请的配气筒能使气体充分雾化，与对比文件1的“雾化”并不是相同的概念，对比文件1中的小孔的作用是作为气体进入通道的入口，不是雾化气体；本申请中的支撑管提供了减速缓冲的通道，对比文件1中并未设置缓冲通道；权利要求1-6具备创造性。
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
复审请求人在复审程序中修改了权利要求书和说明书，经查，复审请求人对权利要求书和说明书的修改符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所针对的审查文本为：2014年09月18日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书附图1-4，2018年09月04日提交的说明书第1-6页，以及2019 年06月14日提交的权利要求第1-6项。
（二）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。
1、权利要求1要求保护一种用于泡沫水泥浆固井的泡沫发生器。对比文件1中公开了一种可以用于泡沫固井的泡沫发生器，其结构示意图如附图所示，包括压力表接头1、进口接头2、喷咀3、配气盘4、气管线接头5、芯体6、外壳7、衬圈8、换向盘9、金属片10和出口接头；其中配气盘4园周上有若干小孔，以使气体从各个方向进入中心通道与泥浆混合；芯体6（相当于本申请的均化叶片体）上有螺旋槽，泥浆经螺旋槽流向出口，在螺旋槽上缠绕有金属片（相当于本申请的均化叶片），用以进一步切割气泡，使之更加趋于细密。在两个芯体中间，有一个带45°斜槽的换向盘9，用以改变泡沫的流向，使泡沫液进一步混合。其原理是气液两相流体从不同的入口处分别进入泡沫发生器，液体经过喷咀3形成喷流，在直径可调的配气盘4处与气体混合，然后，经芯体6上的螺旋槽流向出口，在芯体6的螺旋槽上缠绕有金属片，用以进一步切割气泡，使之更加细密；在两个芯体之间有一个换向盘9，用以改变混合液流向，使之进一步混合；混合液经第一个芯体上的螺旋槽流向出口；该装置还可以产生用于泡沫固井的泡沫水泥（参见对比文件1说明书第1页第3段-第2页第1段、说明书附图）。根据对比文件1说明书的记载和说明书附图，本领域技术人员可以确定其存在具有沿轴向的进料口和径向的进气口，气体通过进气口进入配气盘4，水泥浆通过进料口以及由进料口向内延伸的端部设置的喷咀3形成喷流，配气盘4园周上有若干小孔，以使气体从各个方向进入中心通道（相当于本申请中的预混合腔）与泥浆混合，该中心通道沿轴向设置；说明书附图中装置下端具有管状接头部件（相当于本申请的支撑管），能够对芯体6的下端进行支撑固定，且泡沫水泥浆由此向外界流出，其同样能够实现与本申请的支撑管相同或相似的技术效果。
权利要求1的技术方案与对比文件1公开的技术内容相比，二者之间的区别在于：（1）权利要求1中限定了注入气体为氮气，配气装置为混合腔内壁上设有包括音速喷嘴的配气筒，音速喷嘴在配气筒的内壁上沿周向等间距分布，而对比文件1中未具体说明气体种类，配气装置为内壁上设有若干小孔的配气盘，未记载喷咀3如何分布；（2）权利要求1中的均化叶片为多个，所述的多个均化叶片在周向上设置成与轴向呈同一夹角并等间距排列，并在轴向上设置为镜像排列，所述均化器组件的一端与氮气注入组件固定连接；而对比文件1中的芯体6上设有螺旋槽，螺旋槽上缠绕有金属片，在两个芯体之间有一个换向盘9，未记载芯体上端的连接方式。
对比文件2公开了一种氮气泡沫水泥浆气泡发生器，其包括配气盘，并明确公开了喷嘴设置在轴向液体进口端，水泥浆基浆为射流进入；在径向气体进口端装有配气盘，使气体经雾化充分与基浆射流混合，经过射流雾化的含气泡浆体喷射到气泡分离器前端的内锥形孔通道上，使气泡在碰撞力作用下再次分散（参见对比文件2说明书第20段）；气泡分离器前端与位于上接头2内部的前顶兰6相连接，后端与位于下接头11内部的后顶兰10相连接；气泡分离器（对应于本申请的均化器）的外部设置有螺旋槽，本实施例的螺旋槽包括左螺旋槽、倒向槽和右螺旋槽，其中左螺旋槽和右螺旋槽通过倒向槽相连接，含气泡浆体进入气泡分离器前端的左旋螺旋体的螺旋槽内，在螺旋离心力作用下的使浆体产生涡流，涡流流体内气泡与气泡发生器体内壁和螺旋槽相碰撞，将气泡再一次分散；流体从左螺旋体流出后，经过倒向槽进入气泡分离器后端的右旋螺旋体内，在螺旋离心力作用下的涡流流体内气泡与气泡发生器体内壁和螺旋槽碰撞，将气泡再一次分散（参见对比文件2说明书第18-23段）；本工艺是在高剪切速率和高压下进行的，通过射流、雾化、离心力作用和分子碰撞等过程，配制出达到固井工程施工要求的氮气泡沫水泥浆（参见对比文件2说明书第25段）。
对于上述区别（1），由对比文件2公开的上述技术内容可知，对比文件2已经公开了使用氮气与水泥浆形成泡沫水泥浆用于固井的技术手段。除关于音速喷嘴的限定以外，权利要求1中并未对配气筒的其他具体结构进行限定，对比文件1中设有若干小孔的配气盘客观上也能起到雾化的作用，将配气盘的长度延长从而形成筒状是本领域技术人员容易想到的，其所产生的技术效果也是本领域技术人员完全可以预期的。使得喷嘴在配气筒的内壁上沿周向等间距分布，是本领域技术人员为了进入预混合腔内气体流量更为均匀而容易选择设置的，并不需要付出创造性劳动。由于液相流量能够比较精确地计量和调节，因此控制泡沫水泥浆的气液比关键在于对气量的计量和调节；对比文件1已经公开了配气盘上设置若干小孔，这些小孔即形成气体喷嘴；音速喷嘴是本领域常用的气体喷嘴部件，本领域技术人员知晓其具有气体质量流量与入口滞止压力呈线性关系的特点，例如在石油工业出版社于2013年05月出版印刷的《天然气计量技术基础》第623页即记载了音速喷嘴具有气体质量流量与入口滞止压力呈线性关系的特点，在此基础上，本领域技术人员容易想到利用该特点来实现方便地调节气量，从而方便地调节气液比的作用，这种改进并不需要付出创造性劳动，也不存在技术障碍。
对于上述区别（2），对比文件1中的两个芯体之间设有换向盘9，用以改变混合液流向，使之进一步混合，给出了通过使得混合液转向来分散气泡的技术启示；对比文件2中的螺旋槽包括左螺旋槽、倒向槽和右螺旋槽，螺旋槽的壁面对混合液也具有切割、扰流、导流的作用，也给出了使混合液转向相反方向流动的方式来分散气泡的技术启示；尽管对比文件2中没有记载方向相反的左螺旋槽和右螺旋槽之间的角度关系，但使得左螺旋槽和右螺旋槽的倾斜角度对称即构成镜像排列是本领域常见的设计方式；合理减小均化叶片的倾斜角度，在周向上均匀设置多个均化叶片，并使得多个均化叶片在周向上与轴向呈同一夹角等间距排列是本领域技术人员为了形成满足施工要求的含微小气泡的泡沫水泥浆，通过有限的常规实验对均化叶片的具体设置方式进行优化而容易选择的，并不需要付出创造性劳动。为了防止均化器转动或移动，将均化器组件的上端与气体注入组件固定连接是本领域常用的技术手段。
综上，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的常规技术手段得出权利要求1的技术方案，对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求1所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，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、权利要求2对权利要求1做了进一步限定。其限定的音速喷嘴的个数为1-4个，是本领域技术人员根据引入氮气形成泡沫的实际需要，利用常规实验手段对具体喷嘴个数进行优化而容易选择的，并不需要付出创造性劳动。因此，当其引用的权利要求1不具备创造性时，权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、权利要求3对权利要求1或2做了进一步限定，其限定的所述均化器组件还包括设置在均化叶片体两端的均化器固定板，是本领域技术人员为了更好固定均化叶片体，防止其发生转动或移动而容易选择设置的，并不需要付出创造性劳动。因此，当其引用的权利要求都不具备创造性时，权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4、权利要求4对权利要求1或2做了进一步限定。对比文件1中明确公开了液体经过喷咀（3）形成喷流（具体参见对比文件1说明书第1页第3段），且从说明书附图中可以直接地、毫无疑义地确定喷嘴直径小于进料口直径。因此，当其引用的权利要求都不具备创造性时，权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
5、权利要求5对权利要求1或2做了进一步限定，其限定的水泥浆注入组件的进料口处与所述氮气注入组件的进气口处均设置有由壬短节，是本领域技术人员为了便于使用过程中进料口和进气口的连接、拆卸而容易选择设置的，并不需要付出创造性劳动。因此，当其引用的权利要求都不具备创造性时，权利要求5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
6、权利要求6对权利要求1或2做了进一步限定，其限定的在所述支撑管与均化器组件、均化器组件与氮气注入组件、氮气注入组件与水泥浆注入组件的连接处均设置有密封件，是本领域技术人员为了提高系统的密封性能、保证工作状态稳定而容易选择设置的，并不需要付出创造性劳动。因此，当其引用的权利要求都不具备创造性时，权利要求6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
针对复审请求人的主张，合议组认为：权利要求1中并未对配气筒的具体结构进行限定，对比文件1中的配气盘客观上也能起到雾化的作用，将配气盘的长度延长从而形成筒状是本领域技术人员容易想到的，其所产生的技术效果也是本领域技术人员完全可以预期的。权利要求1中并未对支撑管的具体结构进行限定，也不能由权利要求1中的限定得到支撑管具有减速缓冲的作用，对比文件1说明书附图中装置下端具有管状接头部件，能够对芯体6的下端进行支撑固定，且泡沫水泥浆由此向外界流出，起到了与本申请的支撑管相同或相似的作用，能够与本申请的支撑管相对应，权利要求1中的限定并不能体现二者之间存在区别。合议组对复审请求人的主张不予支持，权利要求1-6不具备创造性。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年06月22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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