发明创造名称：人造溶洞地热发电法
外观设计名称：
决定号：200927
决定日：2020-01-16
委内编号：1F256922
优先权日：
申请（专利）号：201210494759.0
申请日：2012-11-19
复审请求人：张祁
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：王月蕾
合议组组长：谭凯
参审员：卫红
国际分类号：F03G4/00(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
：一项权利要求的技术方案与作为最接近的现有技术的一篇对比文件进行特征对比，如果存在没有被该对比文件公开的区别技术特征，并且其他对比文件与本领域的公知常识均没有给出将上述区别技术特征应用到该对比文件以解决发明实际所要解决的技术问题的启示，同时上述区别技术特征使得该权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求的技术方案具备突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201210494759.0，名称为“人造溶洞地热发电法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为张祁，申请日为2012年11月19日，公开日为2014年05月28日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年04月10日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1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2012年11月19日提交的说明书摘要，基于2013年01月28日提交的说明书附图初审审查员依职权修改的说明书附图图1，基于2013年03月25日提交的摘要附图初审审查员依职权修改的摘要附图，2013年04月19日提交的说明书第1-16段（第1页），2018年02月02日提交的权利要求1。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1、在地下主要成分为氯化钠或碳酸钙的可溶解地层，通过水或盐酸溶解地层形成连通注入井和采出井的人造溶洞，循环液由泵打入注入井至人造溶洞，经人造溶洞加热的循环液经采出井进入热交换器，再通过热交换器加热二级封闭有机工质，有机工质受热沸腾后的汽体进入地面发电机组工作进行发电，降低注水压力，提高地热能开发效率。”
驳回决定认为：对比文件1(CN 102425870A)公开了一种提高地热回灌率和CO2地质封存一体化方法，该权利要求所要求保护的技术方案与该对比文件所公开的技术内容相比，其区别仅在于：可溶解地层的主要成分为氯化钠或碳酸钙，溶解液为水或盐酸，循环液由泵打入注入井，经采出井进入热交换器，再通过热交换器加热二级封闭有机工质，有机工质受热沸腾后的气体进入地面发电机组工作进行发电，得到人造溶洞地热发电法。基于上述区别特征，本申请实际要解决的技术问题是：如何根据地层不同成分来实现减低注水压力，提高地热开发率。而在对比文件1的基础上，针对不同的地层成分，本领域技术人员能够想到用水或者盐酸作为溶解液，溶解主要成分为氯化钠或碳酸钙的可溶解地层，不需付出创造性劳动；而利用地热发电，采用循环液经热交换器换热加热有机工质，并采用蒸汽发电，是本领域的常规技术手段，在该对比文件的基础上结合上述公知常识以获得该权利要求所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。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年07月21日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提供了发电项目施工现场部分照片、洪峰地热发电项目获环保局批复文件等证明文件，未提交修改文本。复审请求人认为：1）本申请通过两级封闭循环系统，由于形成封闭循环，只需要功率很小的泵就可以从采出井中采出热量，且由于人造溶洞加热循环液，加热面积较大，加热速度快，提高了地热开发效率，降低了开发成本；2）本领域技术人员无法预期“采用两级封闭循环系统实现地热发电”能够带来更好的技术效果，并且带有一定的风险，本领域技术人员不会选择这种发电方式，因此，这不是一种常规选择，是一种新概念创新；3）对比文件1是为改善储层的渗透性和空隙度所采取的技术手段，不存在技术启示；4）请求人还提到：其提出的《政府牵头正和产业优势在浦阳建设中国的地热发电中心的建议》被评为优秀提案，且地热发电项目已经实施。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年08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，对比文件1和本申请其实都是通过注入某种液体，降低注水压力，提高地热开发效率，其解决的技术问题相同，区别仅在于采用的注入液体不同，且针对的地下地层成分不同。而针对不同地层成分，采用不同的注入液体，来提高注水压力，是本领域技术人员根据本领域技术知识能够做出的常规技术手段。至于是否能够形成“人造溶洞”的问题，首先“人造溶洞”就是个模糊的概念，其仅是溶解程度的差异，而是否能够形成“人造溶洞”，是与可溶解地层的成分密度等均相关，而为了提高注水压力，本领域有动机对溶解的程度进行改进，选取合适的注入液体及相关参数，以形成“人造溶洞”，这是本领域的常规技术手段。因此，本申请不具备创造性。基于上述理由，审查员在考虑复审请求人陈述的意见基础上认为复审请求不成立，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07月23日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的技术内容相比，其区别技术特征在于：1）在本申请中，可溶解地层的主要成分为氯化钠或碳酸钙，溶解液为水或盐酸，水或盐酸溶解地层形成人造溶洞；2）还具体公开了发电流程为：循环液由泵打入注入井，循环液经采出井进入热交换器，再通过热交换器加热二级封闭有机工质，有机工质受热沸腾后的气体进入地面发电机组工作进行发电。对于区别技术特征1），在地热开采中，首先要进行地质勘探，针对不同的地层、地热情况采用不同的开采技术。为了降低注水压力，所属领域技术人员在面对可用地热资源的地层主要成分为氯化钠或碳酸钙时，可以根据所需要溶解的程度，选择进行激发或反应的物质。选择水或者盐酸作为溶解液，所属领域技术人员可以根据地层情况、注入压力大小等进行选择，而使用选择水或者盐酸作为溶解液，并没有给本申请带来任何意料不到的技术效果，所属领域技术人员能够预期将水或者盐酸注入主要成分为氯化钠或碳酸钙的可溶解地层时，会出现人造溶洞。对于区别技术特征2），本申请所使用的“双工质发电系统”是所属技术领域的常用技术手段，《21世纪新能源的开发与利用》（王莹著，哈尔滨地图出版社，2007年5月出版，第131页及图4-6）中记载了这种发电系统和相应的发电流程：地下热水（相当于本申请中的循环液）经采出井进入热交换器，再通过热交换器加热二级封闭有机工质，有机工质受热沸腾后的气体进入地面发电机组工作进行发电，换热后的地下热水再打入回灌井（即注入井）。而在地下压力较大的情况下，所属领域技术人员能够想到用泵将地下热水打入回灌井。因此，在该对比文件的基础上结合上述公知常识以获得该权利要求所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，因此该权利要求所要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，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人意见陈述，合议组认为：1）首先，在对比文件1中的技术方案中，地热水从注入井10进入，经过砂岩储层从开采井11采出，这也是一个封闭循环的过程；而采出后的发电系统采用“双工质发电系统”，又是一个封闭循环的过程，所不同的是，本申请中使用单独的循环液而非地热水作为循环液进行热量提取。也就是说，在本申请中，增加了使用单独的循环液从地热水中吸收热量这一步骤。从能量传递的过程来说，增加能量传递的级数，在能量传递过程中的损耗越大，也就是说，在增加使用单独的循环液从地热水中吸收热量这一步骤后，能量的损耗反而增加了，在地热水将热量传递给单独的循环液这一过程中，较之直接使用地热水作为循环液，热量必然存在一定损耗，效率也会有所降低；第二，使用单独的循环液从技术层面上说，要安装单独的管道，而这些从现场施工、管道的耐腐蚀性要求、材料造价等方面考虑，大大增加了发电系统的成本。2）基于上述分析，本领域技术人员无法预期“采用两级封闭循环系统实现地热发电”能够带来更好的技术效果，这也是请求人在复审请求书中所提到的。而请求人也没有表明本申请中的技术方案可以实施并且优于现有技术的证据。本领域技术人员能够预期这样的技术方案存在效率降低、成本增加的技术问题，请求人也无法证明本申请具有本领域技术人员所意料不到的技术效果的情况下，本申请的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。3）对比文件1是一种提高地热回灌率的方法， 对于渗透性不好，地层压力较高的地层，可以通过储层改造增强渗透性和加压泵等加压措施进行改进，也就是说，改善渗透性和空隙率本质上是降低注水压力。在对比文件1解决的技术问题为降低注水压力的基础上，所属领域技术人员能够想到针对不同的地层采取不同的溶解液或激发剂从而得到本申请的技术方案，这些不需要付出任何创造性的劳动。4）对于请求人所提及的优秀提案等，其与申请所保护的技术方案并无关系，不能作为证明申请具有创造性的证据。而请求人提交的地热发电对井发电量及其效益分析，也仅仅是计算得到，并不是实际运营数据，不能作为本申请具有工业生产效益的证据。
复审请求人于2019年08月13日提交了意见陈述书，并提交了政协常委委员及身份证相关证件，申请人应邀参加第二届全国油田地热资源开发与利用研讨会等证明文件，但未提交修改文件，复审请求人认为：1）对比文件1与本申请要解决的技术问题不同，对比文件1解决的技术问题为如何提高砂岩储层回灌率，本发明采用两级封闭循环系统实现地热发电，改变了传统发电系统中地热尾水必须回灌的发电方式，是对传统发电系统的新概念创新，同时也节约了地热尾水回灌作业成本。2）对比文件1未公开“在地下主要成分为氯化钠或碳酸钙的可溶解地层，通过水或盐酸溶解地层形成人造溶洞，该人造溶洞可充分加热循环液，降低注水压力，提高地热能开发效率”等区别技术特征，无法解决上述技术问题，现有技术中也没有相应的技术启示，可见权利要求1的技术方案不是显而易见的。首先，对比文件1中，即便液态CO2注入后，钙质胶结物会很快发生溶解，砂岩储层的渗透率和孔隙度会改善，那么其改善程度也是微米级别的，并且也仅可能适用于如1～5米以内的近井地带；大量的CO2会在地层和钙离子结合形成碳酸钙沉淀，因此用上述化学方法来疏通两井间的“连通”是反其道而行之，不可能实现的；其次，在对比文件1中，地热尾水A(A指地热尾水的含量)经注入井10注入砂岩储层，开采井11采出地热水B(B指地热水的含量，其中B可能含有微量的A)，本申请则是通过人造溶洞直接连通两井，使其形成一个封闭的循环系统，也就是说，由注入井注入循环液C(C指循环液的含量)，采出井采出的也为循环液C，即循环液100％采出。
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
复审请求人未提交修改文件，因此，本复审请求审查决定所针对的文本为驳回时针对的文本，即为：申请日2012年11月19日提交的说明书摘要，基于2013年1月28日提交的说明书附图初审审查员依职权修改的说明书附图1（第1页），基于2013年03月25日提交的摘要附图初审审查员依职权修改的摘要附图，2013年04月19日提交的说明书第1-16段（第1页），2018年02月02日提交的权利要求1。
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。
一项权利要求的技术方案与作为最接近的现有技术的一篇对比文件进行特征对比，如果存在没有被该对比文件公开的区别技术特征，并且其他对比文件与本领域的公知常识均没有给出将上述区别技术特征应用到该对比文件以解决发明实际所要解决的技术问题的启示，同时上述区别技术特征使得该权利要求的技术方案具有有益的技术效果，则该权利要求的技术方案具备突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
权利要求1要求保护一种人造溶洞地热发电法。对比文件1(CN 102425870A)公开了一种提高地热回灌率和CO2地质封存一体化方法，具体公开以下技术特征（参见说明书第2-13段，附图1-2）：在砂岩储层，通过液态CO2与砂岩储层中的钙质胶结物与储层骨架矿物发生反应，形成了连通注入井10和开采井11（即采出井）的空隙度和渗透率提高的砂岩储层，而由说明书第11段及附图1可知，由于附图1中表示了由注入井10至开采井11的箭头，还隐含公开了，回灌地热水（相当于本申请中的循环液）由注入井10注入具有一定空隙度和渗透率的砂岩储层14中，经砂岩储层中的地热加热的地热水经开采井11采出。
该权利要求所要求保护的技术方案与该对比文件所公开的技术内容相比，其区别在于：1）在本申请中，可溶解地层的主要成分为氯化钠或碳酸钙，溶解液为水或盐酸，水或盐酸溶解地层形成人造溶洞；该系统降低了注水压力，提高地热能开发效率。2）还具体公开了发电流程为：地热水经开采经采出后用于发电，循环液由泵打入注入井，循环液经采出井进入热交换器，再通过热交换器加热二级封闭有机工质，有机工质受热沸腾后的气体进入地面发电机组工作进行发电。
基于上述区别技术特征，权利要求1实际要解决的问题为：如何充分加热循环液，降低注水压力，从而提高地热能开发效率及综合利用效率。
对于区别技术特征2），本申请所使用的“双工质发电系统”是所属技术领域的常用技术手段，《21世纪新能源的开发与利用》（王莹著，哈尔滨地图出版社，2007年5月出版，第131页及图4-6）中记载了这种发电系统和相应的发电流程：地下热水（相当于本申请中的循环液）经采出井进入热交换器，再通过热交换器加热二级封闭有机工质，有机工质受热沸腾后的气体进入地面发电机组工作进行发电，换热后的地下热水再打入回灌井（即注入井）。而在地下压力较大的情况下，所属领域技术人员能够想到用泵将地下热水打入回灌井。
对于区别技术特征1），对比文件1中并未公开上述区别技术特征“可溶解地层的主要成分为氯化钠或碳酸钙，溶解液为水或盐酸，水或盐酸溶解地层形成人造溶洞；该系统降低了注水压力，提高地热能开发效率”。也均未给出应用“可溶解地层的主要成分为氯化钠或碳酸钙，溶解液为水或盐酸，水或盐酸溶解地层形成人造溶洞”以解决相应技术问题的启示。对比文件1中，通过在砂岩储层中注入液态CO2，使CO2与砂岩储层中的钙质胶结物与储层骨架矿物发生地球化学反应，形成碳酸盐沉淀，将CO2封存在储层中。而地球化学反应，并不是简单的化学反应，而是CO2作为激发剂，与地层水、储层岩石发生相互关系，对储层物性结构和化学特征进行改造，是CO2封存技术的一种，其封存所需的时间尺度很长，从百年到千年甚至上万年由此可知，对比文件1中利用液态CO2作为激发剂与储层矿物发生地球化学反应，将CO2封存在储层中形成沉淀，与本申请中水或盐酸与氯化钠或碳酸钙的可溶解地层发生化学反应，形成溶洞存在明显区别，并且在对比文件1的基础上，尤其是在对比文件1中的地球化学反应最终生成物为沉淀物时，所属领域技术人员无法得到“可溶解地层的主要成分为氯化钠或碳酸钙，溶解液为水或盐酸，水或盐酸溶解地层形成人造溶洞”的启示；而通过注入某种液体溶解可溶解地层，形成人造地热溶洞既不是所属领域技术人员的常用技术手段，也没有被其他对比文件公开，同时，该技术特征取得了充分加热循环液，降低注水压力，从而提高地热能开发效率及综合利用效率的有益效果。因此，在对比文件1的基础上结合本领域的公知常识不能显而易见地获得权利要求1请求保护的技术方案，因此，权利要求1请求保护的技术方案具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
基于上述事实和理由，本案合议组作出如下决定：
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年04月10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的文本的基础上对本发明专利申请继续进行审查。
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，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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