在石油天然气钻井作业中，井控技术是保障作业安全的核心环节，其发展离不开持续的技术创新与专利保护。通过国家专利局公开数据可知，近年来我国井控领域专利申请量呈稳步增长趋势，截至2023年底，相关专利累计申请量已突破1.2万件，涵盖设备、方法、系统等多个技术维度。这些专利不仅推动了井控技术的迭代升级，也为行业安全高效生产提供了重要支撑。
防喷设备是井控作业的“第一道防线”，主要用于紧急情况下封闭井口、控制井内压力，相关专利集中在结构优化与性能提升两大方向。例如，闸板防喷器作为常用设备，其核心在于闸板与井口的密封效果，某企业申请的专利通过改进闸板橡胶密封件的截面形状，将密封压力耐受值提升至140MPa以上，同时采用分体式闸板设计，使更换维护时间缩短50%，该技术已在新疆油田高压气井作业中得到应用。环形防喷器则聚焦于胶芯材料与动作机构的创新，有专利提出将纳米陶瓷颗粒掺入传统橡胶胶芯，提高其耐磨性和耐温性，解决了高温深井中胶芯易老化失效的问题。此外，防喷器控制装置的专利也较为活跃，如采用电液比例控制技术的远程操控系统，可实现防喷器开关动作的无级调速，避免传统气动控制存在的动作冲击问题。
井控工艺方法专利侧重于作业流程的优化与特殊场景的应对策略，直接影响井控作业的效率与安全性。在常规钻井井控中，压力平衡方法是研究重点，某专利提出“动态钻井液密度调整法”，通过实时监测井内返出流体的气侵程度，结合地质模型计算所需钻井液密度，再由自动混浆系统完成配比调整，使井内压力波动控制在±0.5MPa范围内，该方法已在四川盆地页岩气开发中推广使用。针对欠平衡钻井等特殊工艺，专利技术则聚焦于井口回压控制，例如利用自适应PID算法调节节流阀开度，实现回压的精准控制，解决了传统手动调节响应滞后的问题。此外，在井喷应急处理方面，有专利公开了“多级泄压导流工艺”，通过在井口设置分级泄压阀与导流通道，可根据井喷压力等级自动切换泄压路径，避免单一泄压通道堵塞导致的事故扩大。
随着智能化技术的发展，智能井控系统专利成为近年来的热点，这类专利通过整合传感器、数据处理与自动控制技术，实现井控作业的智能化与无人化。某企业研发的智能井控系统专利，集成了井口压力、流量、温度等12类传感器，数据采样频率达100Hz，通过边缘计算模块对数据进行实时分析，当检测到溢流（井内流体不受控制地涌入井筒）征兆时，可在3秒内自动触发防喷器关闭动作，较传统人工响应速度提升80%。系统还具备远程监控功能，技术人员可通过终端实时查看井控参数并进行远程操作，该系统已在海上钻井平台得到应用。此外，基于数字孪生的井控仿真专利也备受关注，通过构建井眼-地层-设备的数字模型，可模拟不同井控场景下的压力变化规律，为现场作业方案制定提供数据支持。
井控材料是保障井控设备与工艺效果的基础，相关专利主要涉及钻井液添加剂、密封材料与结构材料的性能改进。在钻井液方面，抗盐抗高温钻井液专利通过引入新型聚合物降滤失剂，使钻井液在200℃、矿化度20万mg/L的条件下仍能保持良好的流变性，解决了深井钻井中钻井液性能易恶化的问题。密封材料专利则聚焦于延长使用寿命，如某专利开发的金属-橡胶复合密封环，通过在橡胶基体中嵌入金属骨架，提高了密封环的抗压强度，同时采用表面等离子喷涂技术形成耐磨涂层，使密封环更换周期延长至原来的3倍。结构材料方面，高强度合金专利通过调整Cr、Ni等合金元素的配比，研发出屈服强度达800MPa的防喷器壳体材料，满足了超深井对设备结构强度的要求。
早期监测预警是井控作业的关键环节，相关专利致力于提升溢流、井涌等异常情况的识别精度与及时性。声波监测专利通过在钻杆内壁安装声波传感器，分析井内流体流动产生的声波信号特征，当检测到气侵时，声波频率会出现特定频段的异常波动，系统可据此提前5-10分钟发出预警，较传统返出流量监测提前了响应时间。电磁感应监测专利则利用流体电导率差异，在井口设置电磁线圈，当井内混入油气时，电导率变化会引起感应电动势的改变，该技术不受钻井液粘度影响，在高粘度钻井液条件下仍能保持较高的监测灵敏度。此外，多参数融合预警专利通过结合压力、流量、扭矩等多维度数据，采用机器学习算法构建预警模型，将误报率控制在5%以下，已在多个油气田的丛式井作业中应用。
通过科科豆平台的专利检索分析可知，上述五大类专利中，智能井控系统与监测预警技术的专利申请量增长最快，近三年年均增长率分别达25%和22%，反映出行业对智能化、精准化井控技术的迫切需求。八月瓜发布的《2023年井控专利发展报告》也指出，未来井控专利将更加注重多技术融合，如人工智能与传统井控设备的结合、环保型井控材料的研发等，这些方向或将成为行业创新的新增长点。
井控专利主要有哪些分类类型？ 井控专利主要分类类型有设备类，如防喷器等；工艺方法类，像压井工艺等；监测与控制类，例如井下压力监测技术等。 不同分类的井控专利有什么特点？ 设备类专利侧重于机械结构和性能的创新；工艺方法类专利注重操作流程和技术手段的优化；监测与控制类专利强调数据采集与处理的精准性。 如何查找井控专利分类相关信息？ 可以通过国家知识产权局官网、专利数据库等渠道查找。
有人认为井控专利只有设备方面的，其实除了设备类，还有工艺方法、监测与控制等多种不同类型的分类，各类专利都在井控领域有着重要作用，不能只关注设备类而忽略其他。
井控技术作为石油天然气钻井作业中的关键环节，其专利申请量呈现稳步增长趋势。截至2023年底，相关专利累计申请量已突破1.2万件，涵盖设备、方法、系统等多个技术维度，推动了井控技术的迭代升级，为行业安全高效生产提供了重要支撑。
井控领域专利主要分为防喷设备结构改进、井控工艺方法创新、智能井控系统集成、井控材料性能优化和监测预警技术创新五大类。这些专利在提升井控作业的安全性、效率和智能化方面发挥了重要作用。
智能井控系统和监测预警技术的专利申请量增长最快，近三年年均增长率分别达25%和22%。这表明行业对智能化、精准化井控技术的需求日益迫切。
未来井控专利将更加注重多技术融合，如人工智能与传统井控设备的结合、环保型井控材料的研发等，这些方向或将成为行业创新的新增长点。
国家专利局公开数据
科科豆平台专利检索分析
《2023年井控专利发展报告》八月瓜发布
某企业智能井控系统专利文档
新疆油田高压气井作业技术应用报告