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關(guān)鍵詞:反滲透膜;膜清洗;技術(shù)
中圖分類號(hào):C35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
隨著運(yùn)行周期加長(zhǎng)以及高濃度含鹽海水的沖刷,海水反滲透膜表面會(huì)逐漸結(jié)垢、污堵,此時(shí)膜端壓差升高、產(chǎn)水流量下降、產(chǎn)水含鹽量逐漸升高。為了反滲透系統(tǒng)安全運(yùn)行和恢復(fù)反滲透膜脫鹽性能,需要進(jìn)行清洗。最大限度地恢復(fù)被污染膜的性能,使反滲透系統(tǒng)能持久、安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
一、反滲透工作原理
在滲透過(guò)程中,鹽水一側(cè)液面升高會(huì)形成壓差,這個(gè)壓差能有效抑止淡水像鹽溶液滲透。最終,當(dāng)濃水側(cè)液面高出淡水水面一定距離后,其滲透傾向可以通過(guò)其產(chǎn)生的壓力抵消時(shí),就能有效抑制濃水側(cè)液面上升。在此條件下,通過(guò)半透膜進(jìn)入濃溶液的水的量基本相當(dāng)于由此離開(kāi)的濃溶液的水量,這就維持了一個(gè)平衡的狀態(tài),鹽水和淡水之間的液面差H就是二者的滲透壓差。若將淡水改換成純水,這個(gè)滲透壓差就相當(dāng)于鹽水的滲透壓。
由此可見(jiàn),只需在濃水側(cè)外施加一個(gè)高于滲透壓的壓力就可以阻止純水向鹽水滲透,從而使鹽水向純水反向滲透。
二、反滲透膜污染原因分析
(一)反滲透運(yùn)行參數(shù)變化狀況
污染性質(zhì)和污染速度取決于各種因素,如給水水質(zhì)和系統(tǒng)回收率。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),污染是漸進(jìn)發(fā)展的,如不盡早控制,污染將會(huì)在相對(duì)較短的時(shí)間損壞膜元件,同時(shí)反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水量逐漸達(dá)不到額定產(chǎn)水量。為保證鍋爐正常運(yùn)行,必須盡可能提高額定出力運(yùn)行,一段進(jìn)水壓力不斷提高。通過(guò)查閱化水車間RO運(yùn)行記錄,可了解主要運(yùn)行參數(shù)變化情況。
(二)反滲透污染物分析
1.無(wú)機(jī)鹽垢的確定
原水中含有的溶質(zhì)決定成鹽的種類。通過(guò)了解原水中各類結(jié)垢性離子質(zhì)量濃度,就能確定DE系統(tǒng)二段結(jié)垢的主要成分。取水源水水樣進(jìn)行水質(zhì)分析,數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.
表1水源水質(zhì)分析數(shù)據(jù)mg/L
按照回收率75%計(jì)算,表1中的各種離子均4倍濃縮后,通過(guò)濃差極化作用會(huì)導(dǎo)致碳酸鹽垢及硫酸鹽垢生成。因此,確定RO系統(tǒng)污染物主要以碳酸鹽垢及少部分硫酸鹽垢為主。
2.有機(jī)物及微生物的確定
取10L原水,在30psi(206.8kPa)的給水壓力下,置于微孔濾膜(精度0.45μm)的測(cè)量裝置上過(guò)濾到不出水為止,測(cè)定反滲透進(jìn)水污染指數(shù)(SDI)。取下濾膜,進(jìn)行灼燒減量試驗(yàn)。550℃灼燒減量所占比例為93.12%;750℃干燥至恒重后,剩余無(wú)機(jī)鹽所占比例為6.88%。因此,可以認(rèn)為微孔濾膜上截留物以有機(jī)物和微生物為主。
三、反滲透膜清洗
(一)清洗條件
反滲透系統(tǒng)在正常的運(yùn)行過(guò)程中,標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)水流量和系統(tǒng)脫鹽率會(huì)因污染出現(xiàn)分別下降或同時(shí)惡化。其根本原因?yàn)榉礉B透元件內(nèi)的膜元件受到污染。污染來(lái)源包括:無(wú)機(jī)鹽垢、微生物、膠體顆粒和不溶性的有機(jī)物質(zhì)。這些污染物因設(shè)備運(yùn)行而沉積在膜表面,導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)作環(huán)境下降。當(dāng)下列情況出現(xiàn)時(shí),需要進(jìn)行化學(xué)清洗膜元件:
1.標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)水量降低10%以上;2.進(jìn)水和濃水之間的標(biāo)準(zhǔn)化壓差上升15%以上;3.標(biāo)準(zhǔn)化透鹽率增加5%以上。以上的標(biāo)準(zhǔn)(基準(zhǔn))比較條件取自系統(tǒng)經(jīng)過(guò)最初48小時(shí)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)性能。
(二)清洗方式
反滲透系統(tǒng)的清洗方式通常分為在線清洗和離線清洗。
在線清洗方法主要用于對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)的保養(yǎng)和維護(hù),適用于污染較輕的情況。在線清洗操作方便,經(jīng)濟(jì)合理,只需將清洗藥品運(yùn)至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),利用反滲透系統(tǒng)本身即可實(shí)現(xiàn)對(duì)膜元件的清洗。但是,在線清洗受到運(yùn)行設(shè)備條件的制約,清洗效果不夠徹底。
離線清洗方法是將反滲透膜元件從運(yùn)行系統(tǒng)中拆下,使用專用的清洗設(shè)備進(jìn)行清洗。當(dāng)反滲透膜污染嚴(yán)重時(shí)需要進(jìn)行離線清洗,離線清洗可根據(jù)污染物特點(diǎn),有針對(duì)性地選擇清洗藥劑,并可以反復(fù)、交替進(jìn)行清洗,其清洗效果要好于在線清洗。但是,膜元件的拆裝比較繁瑣,并且周期長(zhǎng)。
(三)清洗方法
1.物理清洗
經(jīng)常使用的物理清洗方法有低壓高流速清洗,反壓清洗以及這兩種清洗方法聯(lián)合使用。低壓高流速的清洗方法是指在較低的操作壓力下盡可能加大膜面的流速。這種方法不但能降低溶質(zhì)分子在膜面停留的機(jī)率,而且能減輕料液與膜面之間的濃差極化。反壓清洗是指通過(guò)在膜的透過(guò)液一側(cè)加壓,致使透過(guò)液反向透過(guò)膜的一種清洗方法。這種方法既可以沖掉堵塞在膜孔內(nèi)的污染物,也可以一定程度上沖洗掉料液側(cè)膜表面的附著物。
2.生物清洗
生物清洗的方法可以分為兩種,一種是使用具有生物活性的清洗劑;另一種是將生物劑通過(guò)特殊的方法固定在膜上,使膜具有抗污染的能力。生物劑大部分選用酶制劑。酶制劑能夠切斷蛋白質(zhì)的肽鏈,還可快速溶解短的蛋白質(zhì)片段,因此酶制劑對(duì)脫除污染物中含有蛋白質(zhì)的混合膜非常有效。
3.化學(xué)清洗
當(dāng)膜運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后,污染物在反滲透膜表面大量沉積;此時(shí),物理沖洗很難恢復(fù)膜性能,則需要采用化學(xué)清洗操作?;瘜W(xué)清洗是使用相應(yīng)的化學(xué)藥劑,改變污染物的組成或?qū)傩?,使其排出膜元件,從而恢?fù)膜元件的性能?;瘜W(xué)清洗過(guò)程:
1.用泵將干凈、無(wú)游離氯的反滲透產(chǎn)品水(或相應(yīng)水源)從清洗水箱打入壓力容器中并排放幾分鐘;或用反滲透沖洗水泵對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)行低壓沖洗3―5min。
2.在反滲透清洗水箱中配制指定的清洗溶液。配制用水必須是去除硬度、不含過(guò)渡金屬和余氯的反滲透產(chǎn)品水或去離子水,清洗液的溫度和pH應(yīng)調(diào)到所要求的值。
3.將清洗液在壓力容器中循環(huán)清洗一定時(shí)間(30―60min)、在初始階段,清洗液返回至反滲透清洗水箱之前,應(yīng)將最初的回流液排放掉,以免系統(tǒng)內(nèi)滯留的水稀釋清洗溶液。在化學(xué)藥劑與反滲透裝置接觸后,裝置內(nèi)的污染物在化學(xué)反應(yīng)的作用下會(huì)被大量沖出,為了避免污染清洗液,這些清洗液也應(yīng)該被排放掉,直至清洗液顏色轉(zhuǎn)淡再進(jìn)入循環(huán)清洗。
4.停反滲透清洗水泵,讓膜元件完全浸泡在清洗液中。為了維持浸泡溫度,也可采用很低的循環(huán)流量。另外,也可根據(jù)需要交替采用循環(huán)清洗和浸泡程序。浸泡時(shí)間可根據(jù)制造商的建議選擇1―8h。在整個(gè)清洗過(guò)程中要謹(jǐn)慎地保持合適的溫度和pH。
5.清洗完成以后,排凈清洗水箱并進(jìn)行膜組系統(tǒng)沖洗,然后向清洗水箱中充滿干凈的產(chǎn)品水以備下一步?jīng)_洗;該過(guò)程需時(shí)5―15min。
6.在沖洗反滲透系統(tǒng)后,在產(chǎn)品水排放閥打開(kāi)狀態(tài)下運(yùn)行反滲透系統(tǒng),直到產(chǎn)品水清潔、無(wú)泡沫或無(wú)清洗劑;該過(guò)程通常需15―30min。
四、研究進(jìn)展
目前,文獻(xiàn)和專利相繼報(bào)道了一些比較新的清洗方法,包括研制出新型的清洗劑組合物配方以及發(fā)明出一些新型的清洗裝置。經(jīng)驗(yàn)證,清洗效果都非常好。主要的成就有:姚克明等人研究了一種反滲透化學(xué)清洗方法,包括酸洗――堿性粗洗――堿性精洗――殺菌清洗4個(gè)環(huán)節(jié)。王亭等人發(fā)明了一種清洗劑組合物和反滲透膜的清洗方法。以及韓培和毛林發(fā)明了一種離線式清洗反滲透膜裝置。該裝置包含清洗溶液箱、沖洗水箱、清洗水泵、高壓泵、反滲透裝置和膜處理裝置。連接方式為清洗溶液箱與沖洗水箱相互連接,且清洗溶液箱與清洗水泵的一端連接,清洗水泵的另一端與保安過(guò)濾器的一端連接,保安過(guò)濾器的另一端通過(guò)管道與膜處理裝置連接,且管道上連接有高壓泵。這種清洗裝置的優(yōu)點(diǎn)為運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)范圍廣、功能齊全;無(wú)需在列清洗,從而避免因藥劑原因而造成的膜再次污染。
結(jié)束語(yǔ)
反滲透膜的清洗是反滲透系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),其清洗效果直接影響反滲透膜的使用性能及使用壽命??茖W(xué)優(yōu)化清洗手段,監(jiān)督調(diào)整反滲透預(yù)處理,可有效實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
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2012年,我國(guó)航天員將進(jìn)入天宮一號(hào)空間站工作,屆時(shí),我國(guó)將有能力在空間站上開(kāi)展育種科研實(shí)驗(yàn),這將為我國(guó)建成“太空農(nóng)場(chǎng)”打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
太空育種中國(guó)專利申請(qǐng)檢索分析
2011年12月26日,筆者在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索數(shù)據(jù)庫(kù)(sipo.省略/zljs/)中,在“摘要”中輸入“關(guān)鍵詞=(航天or太空)and(農(nóng)業(yè)or植物or種子or育種or細(xì)菌or菌株)”進(jìn)行檢索,經(jīng)數(shù)據(jù)整理,得到與太空育種有關(guān)的中國(guó)專利申請(qǐng)共74件,其中發(fā)明71件,實(shí)用新型2件,外觀設(shè)計(jì)1件,舉例見(jiàn)表1。
1.太空育種中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)主分類號(hào)分布
從圖1可以看出,太空育種中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)主要集中在C12N(微生物或酶,17件)、A01H(新植物或獲得新植物的方法,15件)、A61K(醫(yī)用配制品,14件)、A01C(種植,6件)、A01G(園藝,5件)、A01K(畜牧業(yè),3件)等領(lǐng)域。
2.太空育種中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)人地區(qū)分布
從圖2可以看出,尚未檢索到境外申請(qǐng)人,境內(nèi)發(fā)明專利申請(qǐng)人主要集中在西安(20件)、北京(15件)、甘肅(10件)、廈門(3件)、湖南(3件)等地區(qū)。
目前,我國(guó)已經(jīng)建成58個(gè)具有一定規(guī)模的航天育種技術(shù)試驗(yàn)基地和新品種產(chǎn)業(yè)化示范基地,以北京為核心示范區(qū),以海南、甘肅、黑龍江、福建等為推廣示范區(qū)的全國(guó)范圍發(fā)展格局已經(jīng)形成。航天工程育種正在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、微生物制造業(yè)以及細(xì)胞工程等眾多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的牽引和帶動(dòng)作用(中國(guó)航天科技集團(tuán)公司官網(wǎng),2011年9月15日)。
3.太空育種中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)主要職務(wù)發(fā)明專利申請(qǐng)人
太空育種中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中,職務(wù)發(fā)明共有47件,占66%,分布在農(nóng)業(yè)、制藥、釀酒、水產(chǎn)等領(lǐng)域,這表明我國(guó)正在逐步實(shí)現(xiàn)航天工程育種產(chǎn)業(yè)鏈的延伸及多元化發(fā)展。
4.太空植物育種典型中國(guó)專利申請(qǐng)
據(jù)2011年9月7日中新網(wǎng)報(bào)道:中國(guó)空間技術(shù)研究院航天工程育種技術(shù)專家、神舟天辰科技實(shí)業(yè)有限公司技術(shù)總監(jiān)龐欣博士2011年9月7日對(duì)媒體說(shuō),航天工程育種技術(shù)與轉(zhuǎn)基因無(wú)關(guān),前者為自源基因,基因變化屬于基因修飾范圍,而后者則需要通過(guò)外源基因轉(zhuǎn)入。
衛(wèi)星搭載過(guò)的種子只有百分之幾甚至千分之幾的變異概率,育種專家要經(jīng)歷至少4~6年的時(shí)間,通過(guò)選擇、淘汰、試種、審定,才能選育出“太空種子”。我國(guó)已利用航天育種技術(shù)先后在水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、棉花、花生、芝麻、番茄、青椒、苜蓿等多種作物上培育出進(jìn)入省級(jí)以上區(qū)域試驗(yàn)的優(yōu)異新品系200多個(gè),其中“特優(yōu)航2號(hào)”水稻、“航麥96”小麥、“中棉所50”棉花等85個(gè)農(nóng)作物新品種通過(guò)國(guó)家或省級(jí)品種審(認(rèn))定,利用航天技術(shù)培育的農(nóng)作物新品種總數(shù)達(dá)到110個(gè)。
當(dāng)前,我國(guó)大豆生產(chǎn)面臨著激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng),一些大豆油脂加工企業(yè)寧愿選用進(jìn)口大豆也不采用國(guó)產(chǎn)大豆,導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)大豆新品種、新技術(shù)發(fā)展緩慢,大豆種植面積逐年減少。黑龍江省鐵力市雙豐林業(yè)局農(nóng)林科研所的劉秋香和張廣學(xué)開(kāi)發(fā)出“綠色大豆”新品種航天2號(hào)栽培技術(shù),并提交了專利申請(qǐng)200710089908。該航天2號(hào)大豆產(chǎn)區(qū)比搭載前的品種原產(chǎn)區(qū)向北移了4個(gè)緯度,達(dá)400多千米,尤其適宜我國(guó)大豆主產(chǎn)區(qū)黑龍江省1~4積溫帶種植,為我國(guó)大豆單品種大面積推廣、回收、加工提供了前提條件,為提升我國(guó)大豆在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力打下了良好基礎(chǔ)。遼寧極樂(lè)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司在河南長(zhǎng)葛、甘肅白銀、遼寧海城試種太空大豆時(shí),發(fā)現(xiàn)了優(yōu)良大豆植株,提交了專利申請(qǐng)200710158752。令人惋惜的是,200710089908、200710158752都因視撤而失效,這表明航天大豆育種的專利工作仍需要加強(qiáng)。
5.太空微生物育種典型中國(guó)專利申請(qǐng)
在微生物誘發(fā)突變育種研究中,尋找突變率高、突變譜廣的誘變?cè)词且豁?xiàng)非常重要的工作。我國(guó)是世界上第三個(gè)掌握返回式衛(wèi)星技術(shù)的國(guó)家。1987年以來(lái),我國(guó)發(fā)射了多顆返地衛(wèi)星和8艘宇宙飛船,每次均搭載微生物材料進(jìn)行研究,中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、上海植物生理生態(tài)研究所,貴州茅臺(tái)酒廠等單位搭載了近30種微生物材料,已經(jīng)獲得赤霉素產(chǎn)生菌,雙加氧酶產(chǎn)生菌,纖維素酶、果膠酶、淀粉酶的產(chǎn)生菌,食用菌,慶大霉素生產(chǎn)菌,頭孢菌素?;富蚬こ叹?,紫紅曲霉菌和東方紅一號(hào)酵母菌等高產(chǎn)菌株,并開(kāi)發(fā)出相關(guān)的制劑產(chǎn)品。
太空菌株育種對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求非常嚴(yán)格,這可從專利申請(qǐng)200810017415的說(shuō)明書(shū)中窺見(jiàn)一斑:研究人員將菌株封裝,裝入代號(hào)為B的包裝袋中,包裝袋上貼有北京市公證處封條,蓋有證據(jù)保全印章。2005年8月2日,菌種被密封裝入第20顆返回式衛(wèi)星返回艙內(nèi)。2005年8月2日15時(shí)50分該衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。經(jīng)過(guò)27天運(yùn)行,返回艙于2005年8月29日7時(shí)40分在四川省中部地區(qū)回收著陸,于8月29日18時(shí)30分運(yùn)至中國(guó)空間技術(shù)研究院,于8月29日18時(shí)41分在中國(guó)空間技術(shù)研究院開(kāi)艙。為使菌種安全運(yùn)回西安,陜西省公安廳出動(dòng)專人前往北京將搭載菌種直接押運(yùn)回位于陜西楊凌的特殊太空育種中心。
由北京東方紅航天生物技術(shù)公司自主研制的一種航天生物輔酶Q10終端產(chǎn)品航天東方紅牌輔酶QIO維生素E軟膠囊已成功實(shí)現(xiàn)民用轉(zhuǎn)化,并作為保健品進(jìn)入大眾消費(fèi)市場(chǎng),該公司就此提交了專利申請(qǐng)200910238024。該公司還提交了專利申請(qǐng)200810215543,200810215542,分別要求保護(hù)“航天育種得到的紅益粉,和蜂膠、吡啶甲酸鉻得到的制劑”,“航天育種得到的紅曲粉,和羅布麻提取物得到的降壓保健品”。
6.太空育種設(shè)備典型中國(guó)專利申請(qǐng)
隨著科技的發(fā)展,太空已逐漸為人類敞開(kāi)了大門。福建省水產(chǎn)研究所發(fā)明了航天搭載型水產(chǎn)生物太空育種艙等多項(xiàng)技術(shù),提交了200820145775、200910308275、200910308269等專利申請(qǐng),并自豪地宣稱“為水產(chǎn)生物將來(lái)能夠移居外星球作技術(shù)儲(chǔ)備”。中日友好醫(yī)院發(fā)明了基因工程細(xì)胞的太空搭載裝置,提交了專利申請(qǐng)200410008829。中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一0研究所發(fā)明了防水透氣包裝袋,提交了專利申請(qǐng)200710044872。上海光兆植物速生技術(shù)有限公司發(fā)明了植物細(xì)胞空間搭載新方法,提交了專利申請(qǐng)200710041033。
太空育種的知識(shí)產(chǎn)權(quán)法律問(wèn)題
由于空間技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需要巨額費(fèi)用的支出,各國(guó)在發(fā)展過(guò)程中不得不吸引民營(yíng)資金參與。美國(guó)宇航局在航天飛機(jī)退役之后,計(jì)劃采用商業(yè)公司投資16億美元開(kāi)發(fā)的太空運(yùn)輸系統(tǒng),太空商業(yè)活動(dòng)已逐漸滲透到太空育種等領(lǐng)域。筆者認(rèn)為,國(guó)際上在“太空花園”中進(jìn)行商業(yè)育種的行為需要專利法加以規(guī)范,這些行為應(yīng)是在太空(包括航天器、月球基地、火星基地等)實(shí)施的商業(yè)育種、栽培、收獲行為,不是在地球表面上實(shí)施的行為。
在“太空花園”中進(jìn)行商業(yè)育種行為的專利法律問(wèn)題,華中科技大學(xué)鄭友德等學(xué)者已進(jìn)行了初步研究(《我國(guó)外空相關(guān)發(fā)明的專利法保護(hù)》,《知識(shí)產(chǎn)權(quán)》2007年第6期),他們認(rèn)為,雖然人類共有太空(包括月球、太陽(yáng)、行星等),但是,中國(guó)的航天器、月球基地、火星基地等應(yīng)當(dāng)是中國(guó)的擬制領(lǐng)土,中國(guó)享有管轄權(quán),在中國(guó)的“太空花園”發(fā)明的新育種方法、新的微生物都可以授予專利權(quán);在太空新發(fā)現(xiàn)的任何物種都不能被授予專利權(quán);基于全人類利益、公共利益、發(fā)展中國(guó)家利益、科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)的目的,這些外空育種專利權(quán)應(yīng)當(dāng)受到限制及強(qiáng)制許可。
關(guān)鍵詞:植入式;電刺激;專利;申請(qǐng)量
1 概述
植入式電刺激技術(shù)開(kāi)始于上世紀(jì)80年代末。早期的植入式電刺激系統(tǒng)電路采用分立元件設(shè)計(jì),功能簡(jiǎn)單、可靠性低。到了90年代初,電刺激系統(tǒng)開(kāi)始采用CMOS專用集成電路以實(shí)現(xiàn)程控邏輯功能,但是其研制費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)大,硬件邏輯靈活性差,邏輯功能有限。90年代中期以來(lái)的現(xiàn)代植入式電刺激系統(tǒng)設(shè)計(jì)多采用帶微處理器的專用集成電路,再和電容、晶振等分立元件一起組成系統(tǒng)電路[1]。目前植入式設(shè)備可以更密切的與病人身體結(jié)合,它們的整個(gè)運(yùn)行壽命都將位于病人體內(nèi)。
以美國(guó)為例,目前已有19萬(wàn)病人裝有腦部或脊髓刺激器,前者用于控制帕金森氏病引起的震顫,后者用于減輕疼痛或預(yù)防尿失禁;大約有3萬(wàn)病人體內(nèi)植入交感神經(jīng)電刺激器用于治療癲癇;還有6萬(wàn)病人裝有植入式電子耳用以恢復(fù)聽(tīng)力。此外,植入式神經(jīng)電刺激在治療痙攣、痙攣性斜頸、舞蹈病、強(qiáng)迫癥、老年癡呆癥及戒毒等方面也有著誘人的前景。
2 植入式電刺激技術(shù)專利狀況分析
2.1 國(guó)外分析
植入式電刺激技術(shù)專利的國(guó)際專利分類號(hào)(IPC)[2]為A61N1/36 (刺激用,例如心臟起搏器)和A61N1/39(心臟纖顫器)位置,以VEN數(shù)據(jù)庫(kù)的專利數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)國(guó)外該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量進(jìn)行分析,檢索日期截止2015年12月31日。
從圖1中可以看出,植入式電刺激技術(shù)的申請(qǐng)量在國(guó)外上下浮動(dòng)不大,說(shuō)明國(guó)外有關(guān)植入式電刺激的技術(shù)已逐漸趨于成熟。
2.2 國(guó)內(nèi)分析
圖2反映出了國(guó)內(nèi)植入式電刺激技術(shù)專利申請(qǐng)量的變化情況,從圖中可知,雖然國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量比國(guó)外申請(qǐng)量少,但是呈逐年遞增現(xiàn)象,并在近幾年急劇上升,表明植入式電刺激技術(shù)逐漸成為發(fā)展熱點(diǎn),國(guó)內(nèi)對(duì)該技術(shù)的專利保護(hù)不斷重視。
2.3 重要@申請(qǐng)人分析
在CNABS和VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中,針對(duì)1994年以來(lái)基于植入式電刺激技術(shù)的國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。圖3和4反映了國(guó)內(nèi)外排名前十的申請(qǐng)人的分布情況。
從圖3中可以看出,國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人中有兩位為高校,從某種程度上說(shuō)明,國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)研究還主要集中在理論階段,產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用還相對(duì)落后,且蘇州景昱醫(yī)療器械有限公司的主要申請(qǐng)技術(shù)領(lǐng)域集中在低功耗設(shè)計(jì)、電池動(dòng)態(tài)能量管理這兩個(gè)植入式電刺激技術(shù)方面的傳統(tǒng)能力管理領(lǐng)域,對(duì)于前沿技術(shù)領(lǐng)域涉及相對(duì)較少。而在圖4的國(guó)外申請(qǐng)人統(tǒng)計(jì)中,麥德托尼克公司專利申請(qǐng)量最多,該公司的專利申請(qǐng)涉及植入式電刺激技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。
從這兩幅圖可以看出,植入式電刺激技術(shù)方面的前沿技術(shù)絕大部分掌握在外國(guó)企業(yè)手中,國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后。
3 植入式電刺激技術(shù)核心專利分析
植入式電刺激技術(shù)中最為常用的應(yīng)用有植入式深部腦刺激技術(shù)、植入式耳蝸假體技術(shù)、植入式心臟刺激技術(shù)等,下面就這三種應(yīng)用分別進(jìn)行核心分析。
3.1 植入式深部腦刺激技術(shù)
深部腦刺激(DBS)系統(tǒng)通常包括兩個(gè)部件:植入的脈沖生成器(IPG)和探針(電極),其中IPG是電池供電的神經(jīng)刺激器,該神經(jīng)刺激器通過(guò)探針(電極)向腦部發(fā)送電脈沖以干擾目標(biāo)部位處的神經(jīng)元活動(dòng)。其典型代表案例有:CN102215906A,皇家飛利浦電子股份有限公司,深度腦刺激器探針中的螺旋形導(dǎo)線;CN102470240A,沙皮恩斯腦部刺激控制有限公司,用于電刺激的醫(yī)療設(shè)備。
3.2 植入式耳蝸假體技術(shù)
在許多嚴(yán)重耳聾的人中,其耳聾的原因是感覺(jué)神經(jīng)型聽(tīng)力損失。這種類型的個(gè)體通??梢詮南蚪邮苷叩穆?tīng)覺(jué)系統(tǒng)的神經(jīng)細(xì)胞傳送電刺激的植入式聽(tīng)力假體獲益。耳蝸植入體一般包括植入在耳蝸中的刺激組裝件,用于將電刺激信號(hào)傳送至聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞,從而繞過(guò)不存在毛細(xì)胞或有缺陷的毛細(xì)胞。其代表案例為:CN102215796A,耳蝸有限公司,植入式聽(tīng)力假體。
3.3 植入式心臟刺激技術(shù)
植入式心臟刺激技術(shù)的應(yīng)用類型通常包括兩種形式,即心臟起搏器、心臟除顫器。植入式心臟刺激系統(tǒng)通常包括植入式設(shè)備IMD、導(dǎo)線和電極。其代表案例為CN1863574A,麥德托尼克公司,具有改善的空白、定時(shí)和治療發(fā)放方法用于期前收縮刺激起搏治療的心臟起搏形式;CN101039717A,羅切斯特大學(xué),無(wú)引線植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器。
4 結(jié)束語(yǔ)
文章分析了植入式電刺激技術(shù)申請(qǐng)量、國(guó)內(nèi)外重要申請(qǐng)人和核心專利,可以得出結(jié)論植入式電刺激技術(shù)在國(guó)外發(fā)展比較早,技術(shù)較為成熟,這就要求我國(guó)需在這方面付出更大的努力,逐步積累有效的專利,加入國(guó)際化的競(jìng)爭(zhēng)中。
參考文獻(xiàn)
現(xiàn)將近年來(lái)中國(guó)LED企業(yè)應(yīng)對(duì)“337調(diào)查”事件整理于此。
2008年2月20日
美國(guó)紐約州的發(fā)明人Gertrude Neumark RothsChild向美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)(USlTC)提出申請(qǐng),要求對(duì)發(fā)光二極管(Short-Wavelength Light Emitting Diodes)、激光器二極管(laser diodes)及其下游產(chǎn)品進(jìn)行337調(diào)查。涉案產(chǎn)品的美國(guó)海關(guān)稅號(hào)為:85414020,85414060。
本案涉及新加坡、中國(guó)臺(tái)灣、日本、馬來(lái)西亞、中國(guó)、韓國(guó)、芬蘭、瑞典8個(gè)國(guó)家(地區(qū))。美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)確定了34家涉案企業(yè),其中日本11家,臺(tái)灣地區(qū)8家,中國(guó)6家,韓國(guó)3家,美國(guó)國(guó)內(nèi)2家,新加坡、芬蘭、馬來(lái)西亞和瑞典均為1家。
原告指控包括6家中國(guó)大陸企業(yè)在內(nèi)的全球34家公司侵犯其專利權(quán),生產(chǎn)、銷售二極管產(chǎn)品,要求USITC對(duì)此啟動(dòng)337調(diào)查并發(fā)出普遍排除令和禁止銷售令,禁止侵權(quán)產(chǎn)品進(jìn)入美國(guó)。對(duì)中國(guó)企業(yè)而言,所有中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的涉嫌侵權(quán)的二極管及其下游產(chǎn)品都可能因此永遠(yuǎn)無(wú)法進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)。
中國(guó)6家應(yīng)訴企業(yè)為:深圳超毅光電子有限公司、廣州市鴻利光電子有限公司、佳光電子有限公司、深圳凱信光電有限公司、深圳市洲磊電子有限公司、深圳市雅佳譽(yù)電子有限公司。
截至2008年8月中旬,中方兩個(gè)企業(yè)與申請(qǐng)人就和解協(xié)議達(dá)成一致。鴻利光電成為中國(guó)惟一取得美國(guó)授權(quán)的LED封裝企業(yè),洲磊電子獲得一項(xiàng)應(yīng)用授權(quán)。和解協(xié)議同意中國(guó)企業(yè)繼續(xù)對(duì)美出口涉案的LED產(chǎn)品,中國(guó)企業(yè)對(duì)原告進(jìn)行賠償。
2008年8月30日
RothsChild女士就亞洲11家企業(yè),又向lTC提出“337調(diào)查”申請(qǐng)。這次,涉案中國(guó)企業(yè)仍為6家。他們是:大連路美芯片科技有限公司、西鐵城電子有限公司、杭州士蘭明芯科技有限公司、江蘇光明光電科技有限公司、深圳市國(guó)冶星光電子有限公司和佛山市國(guó)星光電科技有限公司。
2009年2月
繼2008年2月,美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的退休教授Dr.Gertrude NeumarkRothsChiId控告全球逾30家LED廠商侵權(quán)后,時(shí)隔一年,2009年2月,RothsChild再次提出要求美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)(1TC)對(duì)部分大陸和臺(tái)灣LED廠商啟動(dòng)337 LED專利侵權(quán)調(diào)查。
RothsChiId控告的對(duì)象有臺(tái)灣的奇力光電、泰谷光電、東錸科技、鼎元光電、全新光電及大陸廠商廈門三安。RothsChild認(rèn)為上述廠商銷售至美國(guó)的發(fā)光二極管及激光二極管產(chǎn)品涉及侵害其擁有編號(hào)5252499的美國(guó)專利。
2011年8月31日
應(yīng)英國(guó)利特潘公司(LitePanels Ltd)及其美國(guó)生產(chǎn)公司(LitePanels InC)申請(qǐng),美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)決定對(duì)我國(guó)天津、浙江、福建、廣東等省市的共6家企業(yè)向美出口和銷售的LED照相閃光燈設(shè)備發(fā)起337調(diào)查。上述企業(yè)被指控侵犯申請(qǐng)人5項(xiàng)專利。這是2011年美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)發(fā)起的涉及中國(guó)輸美產(chǎn)品的第14起337調(diào)查。
方利特潘公司是美國(guó)LED照相閃光燈設(shè)備為數(shù)不多的生產(chǎn)企業(yè)之一,憑借其在美國(guó)市場(chǎng)的壟斷地位,其主要面向政府采購(gòu)和集團(tuán)采購(gòu)的市場(chǎng),占據(jù)了絕對(duì)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。據(jù)有關(guān)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)判斷,其產(chǎn)品性能落后、品質(zhì)不高而市場(chǎng)價(jià)格卻居高不下。由于中國(guó)物美價(jià)廉的同類產(chǎn)品進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng),令其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)大為減弱,因而選擇了使用337調(diào)查這種行政的非關(guān)稅壁壘手段,來(lái)打壓中國(guó)對(duì)手。
據(jù)分析,目前美國(guó)LED攝像燈產(chǎn)品的市場(chǎng)份額,中國(guó)僅占有一點(diǎn)點(diǎn),但預(yù)計(jì)年市場(chǎng)容量至少有3000萬(wàn)美元,這對(duì)中國(guó)具有強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)來(lái)說(shuō),是一塊巨大的發(fā)展空間。利特攀公司企圖獨(dú)占市場(chǎng)之產(chǎn)品相關(guān)的美國(guó)海關(guān)稅號(hào)幾乎涵蓋LED攝影、攝像燈光的所有產(chǎn)品。如果中國(guó)企業(yè)在這場(chǎng)訴訟中敗訴,美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)所“普遍排除令”,意味著中國(guó)的同行業(yè)將永久失去美國(guó)市場(chǎng),還有可能殃及歐洲市場(chǎng);如果勝訴(以實(shí)現(xiàn)專利無(wú)效、專利權(quán)不可實(shí)施或和解為訴訟目標(biāo)),涉案企業(yè)的上述產(chǎn)品將全面進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng),給中國(guó)企業(yè)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)商機(jī)。
面對(duì)美國(guó)LED攝影、攝像燈企業(yè)的涉嫌濫訴、惡意調(diào)查,我國(guó)LED攝影、攝像燈行業(yè)面臨又一次挑戰(zhàn),人們對(duì)應(yīng)訴結(jié)果拭目以待。
2012年1月23日
美國(guó)Neptun照明公司及專利人Andrzei Bobe向美國(guó)政府申請(qǐng)發(fā)起“337調(diào)查”,指控有關(guān)企業(yè)生產(chǎn)、為進(jìn)口到美國(guó)而銷售以及進(jìn)口到美國(guó)的緊湊型調(diào)光熒光燈涉嫌侵犯其美國(guó)專利,要求頒布永久有限排除令以禁止侵犯涉案專利的產(chǎn)品進(jìn)口到美國(guó)。美國(guó)政府將于2月23日前決定是否立案調(diào)查。
據(jù)悉,該案的涉案企業(yè)為5家美國(guó)公司和7家中國(guó)公司,廈門通士達(dá)有限公司名列其中。2011年,通士達(dá)公司向美出口的該類產(chǎn)品8萬(wàn)個(gè),貨值約30萬(wàn)美元,在其對(duì)美出口中的比重較小。不過(guò),緊湊型調(diào)光熒光燈是一種大眾型產(chǎn)品,涉及企業(yè)相當(dāng)廣。
“目前,通士達(dá)公司已接到相關(guān)信息,且正在對(duì)此進(jìn)行技術(shù)分析?!币粋€(gè)知情人士透露,“經(jīng)過(guò)初步分析,我們認(rèn)為構(gòu)成侵權(quán)的可能性不大?!蓖瑫r(shí),該人士還表示,盡管眼下美國(guó)政府是否立案調(diào)查尚未可知,但無(wú)論如何,作為廈門一家骨干的LED照明企業(yè),為了維護(hù)自身及行業(yè)的利益,未來(lái)通士達(dá)都將積極應(yīng)對(duì)。連接:
“337調(diào)查”的主要程序
337案件可以由原告提起或由ITC自行發(fā)起,但多數(shù)都是由原告提起的。原告提交調(diào)查申請(qǐng)應(yīng)以書(shū)面方式提交至ITC秘書(shū)處(OffiCe oftheSeCretary)。申請(qǐng)書(shū)的主要內(nèi)容應(yīng)包括:對(duì)涉案知識(shí)產(chǎn)權(quán)的描述;對(duì)涉嫌侵權(quán)的進(jìn)口產(chǎn)品的描述;涉嫌侵權(quán)產(chǎn)品的生產(chǎn)商、進(jìn)口商或經(jīng)銷商的相關(guān)信息;涉案知識(shí)產(chǎn)權(quán)正在進(jìn)行的其他法院訴訟或知識(shí)產(chǎn)權(quán)程序;國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)情況及原告在該產(chǎn)業(yè)中的利益;訴訟請(qǐng)求。
ITC收到申請(qǐng)書(shū)后將進(jìn)行審查,并在30日內(nèi)決定是否立案。如果決定立案,ITC將在《聯(lián)邦紀(jì)事》(Federal Register)中登載原告和事項(xiàng),并向每位被告送達(dá)申請(qǐng)書(shū)和調(diào)查通知。立案后,ITC指定一名行政法官主持案件的法庭審理,同時(shí)從不公平進(jìn)口調(diào)查辦公室指派一名調(diào)查律師參加審理。如果ITC決定不立案,應(yīng)當(dāng)向原告說(shuō)明理由。
立案后,ITC會(huì)立即向申請(qǐng)書(shū)中列名的美國(guó)被告以及外國(guó)被告所在
國(guó)駐美國(guó)大使館送達(dá)申請(qǐng)書(shū)副本及調(diào)查通知。如果申請(qǐng)書(shū)及調(diào)查通知未能由ITC送達(dá),原告可以在行政法官同意的情況下自行送達(dá)。
被告應(yīng)在收到申請(qǐng)書(shū)之日起20日內(nèi)針對(duì)調(diào)查通知提交書(shū)面答辯意見(jiàn),決定是否應(yīng)訴。被告在美國(guó)境外的,上述期限可以延長(zhǎng)10日。如果原告同時(shí)申請(qǐng)了臨時(shí)救濟(jì)措施,被告還必須在收到申請(qǐng)書(shū)之日起10日內(nèi)(較為復(fù)雜的案件為20日)提交對(duì)臨時(shí)救濟(jì)措施的答辯意見(jiàn)。被告沒(méi)有做出反應(yīng)的,視為缺席(不應(yīng)訴)。
根據(jù)《ITC操作與程序規(guī)則》,“337調(diào)查”啟動(dòng)后當(dāng)事人有權(quán)就其申訴或抗辯有關(guān)的任何非保密問(wèn)題進(jìn)行取證,包括:書(shū)籍、文件或其他有形物是否存在、(如存在)具體描述、性質(zhì)、保管情況、具體情況及位置;任何知道可取證事項(xiàng)的人員的身份和位置;合適的救濟(jì)措施;被調(diào)查方合理的保證金。取證一般包括以下形式:承認(rèn)要求、質(zhì)詢、傳票、供詞、進(jìn)入財(cái)產(chǎn)和文件提供。取證程序一般會(huì)持續(xù)5個(gè)月。
在調(diào)查啟動(dòng)6個(gè)月后,行政法官可以主持召開(kāi)聽(tīng)證會(huì),全面聽(tīng)取雙方當(dāng)事人的質(zhì)證和答辯意見(jiàn)。在聽(tīng)證會(huì)上,每一方當(dāng)事人都有權(quán)進(jìn)行詢問(wèn)、提供證據(jù)、反對(duì)、動(dòng)議、辯論等。聽(tīng)證會(huì)一般需要1~2周時(shí)間。
聽(tīng)證會(huì)后,在不遲于立案后9個(gè)月(如果調(diào)查目標(biāo)日期超過(guò)15個(gè)月的,則在調(diào)查結(jié)束前的4個(gè)月),行政法官應(yīng)該向ITC提交對(duì)該案的初裁決定,說(shuō)明是否存在違反337條款的行為,并對(duì)救濟(jì)措施提出建議。
初裁做出后,ITC可以應(yīng)當(dāng)事人的申請(qǐng)或主動(dòng)要求對(duì)初裁進(jìn)行復(fù)審,并初裁做出后90日內(nèi)決定是否進(jìn)行復(fù)審。ITC的復(fù)審決定將成為最終裁定。一旦ITC的最終裁定和救濟(jì)措施(如有)被做出并登載于《聯(lián)邦紀(jì)事》上,則終裁和救濟(jì)措施均已生效。終裁后,被判侵權(quán)的外國(guó)產(chǎn)品可以保證金方式進(jìn)口,直至總統(tǒng)審議期結(jié)束。
終裁做出后,ITC應(yīng)將其提交美國(guó)總統(tǒng)審議,如美國(guó)總統(tǒng)在ITC裁決做出后60日內(nèi)未基于政策因素予以否決,則該裁決將成為終局裁決。實(shí)踐中,極少出現(xiàn)美國(guó)總統(tǒng)否決ITC終裁結(jié)果的情況。
特別值得注意的是,在專利侵權(quán)案件中,當(dāng)事人可以通過(guò)簽訂和解協(xié)議解決爭(zhēng)議,終止調(diào)查。整個(gè)“337調(diào)查”程序中有3次法定的和解會(huì)議,促使雙方當(dāng)事人達(dá)成和解。和解協(xié)議的內(nèi)容通常包括:被告停止進(jìn)口、原告放棄對(duì)被告的指控、授權(quán)被告使用專利、對(duì)侵權(quán)事實(shí)的認(rèn)定、對(duì)爭(zhēng)議產(chǎn)品的銷售時(shí)間或區(qū)域的規(guī)定等。簽訂和解協(xié)議的當(dāng)事人必須向行政法官提交一份協(xié)議文本供審查。行政法官?gòu)墓怖娼嵌瘸霭l(fā),審查和解協(xié)議是否存在反競(jìng)爭(zhēng)因素以及是否違背公共利益。如果審查結(jié)果是否定性的,行政法官可以做出初裁決定,依據(jù)該協(xié)議而結(jié)束調(diào)查。如前所述,ITC有權(quán)最終決定是否結(jié)束調(diào)查。
據(jù)悉,國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正在組織專利池的建設(shè)。而該專利池負(fù)責(zé)人王國(guó)宏者表示,由于專利池的建設(shè)過(guò)程中要集聚企業(yè)、研究單位的專利,在這一過(guò)程中要用法律手段對(duì)各單位專利的價(jià)值進(jìn)行衡量,并進(jìn)行保護(hù),這就需要建立相關(guān)的法律體系,在這方面我國(guó)還是空白,因此,在專利池的建設(shè)過(guò)程中,還面,臨很大挑戰(zhàn)。要真正落到實(shí)處,還需要行業(yè)一起積極探討,政府項(xiàng)目基金的新制度。而記者認(rèn)為,LED行業(yè)的發(fā)展需要長(zhǎng)期知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略,需要全行業(yè)一起積極摸索出一條道路,可以實(shí)踐和落實(shí)。
關(guān)鍵詞 縫網(wǎng)壓裂;體積壓裂;分段多簇
中圖分類號(hào):TE357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2013)20-0058-02
縫網(wǎng)壓裂(Network Fracture)改造的對(duì)象主要是基質(zhì)孔隙性儲(chǔ)層、天然裂縫不發(fā)育、低滲、超低滲油氣藏,這類油氣藏的壓裂裂縫擴(kuò)大了井控面積。由于垂直于人工裂縫壁面方向的滲透性很差,垂向滲流能力弱,因此出現(xiàn)了壓裂產(chǎn)量低或壓后產(chǎn)量遞減快等一系列問(wèn)題。而通過(guò)縫網(wǎng)壓裂技術(shù)在垂直于主裂縫方向使其形成人工多裂縫,這樣就使儲(chǔ)層的滲流特性得到了明顯改善,有效提高了儲(chǔ)層改造效果和增產(chǎn)有效期。
1 縫網(wǎng)壓裂概況
1.1 縫網(wǎng)壓裂機(jī)理
縫網(wǎng)壓裂是指天然裂縫在水力壓裂過(guò)程中不斷擴(kuò)張,并與脆性巖石發(fā)生剪切滑移,天然裂縫與人工裂縫之間相互交錯(cuò)形成裂縫網(wǎng)絡(luò),增加了改造縫網(wǎng),使初始產(chǎn)量和最終的采收率都得到了大幅度提升??p網(wǎng)壓裂近似于體積壓裂(Stimulated Reservoir Volume)。在水力壓裂過(guò)程中,當(dāng)裂縫延伸凈壓力大于兩個(gè)水平主應(yīng)力的差值與巖石的抗張強(qiáng)度之和時(shí),就很容易產(chǎn)生分叉縫,當(dāng)產(chǎn)生較多的分叉縫時(shí)就會(huì)形成“縫網(wǎng)”系統(tǒng)??p網(wǎng)壓裂改造形成的縫是復(fù)雜的網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng),它已不再是雙翼對(duì)稱裂縫,裂縫起裂與擴(kuò)展存在著剪切、錯(cuò)段、滑移等復(fù)雜的力學(xué)行為,已經(jīng)不單純的是裂縫的張性破壞。
1.2 縫網(wǎng)壓裂方案
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外流行的縫網(wǎng)壓裂技術(shù)主要有以下幾種:
1.2.1 “分段多簇”射孔縫網(wǎng)壓裂技術(shù)
分段多簇射孔的特點(diǎn)是:一次裝彈+電纜傳輸+液體輸送+橋塞脫離+分級(jí)引爆,每級(jí)分4-6簇射孔,每簇長(zhǎng)度0.46 m-0.77 m,簇間距20 m-30 m,孔密16-20孔/m,孔徑13 m,相位角60°或者180°。國(guó)內(nèi)長(zhǎng)慶油田提出水平井分段多簇壓裂思路,最高實(shí)現(xiàn)了10簇20段壓裂,其中一口井施工后試排日產(chǎn)純油最高達(dá)112.4噸。
1.2.2 大型滑溜水壓裂技術(shù)
滑溜水黏度低,它可以進(jìn)入天然裂縫中,使裂縫的范圍擴(kuò)大,增加了改造體積,此工藝體現(xiàn)了“兩大,兩小”特點(diǎn),兩大指大排量和大液量,施工排量在10 m3/min以上,單井用液量2271 m3-5678 m3。兩小指小粒徑支撐劑和低砂比,支撐劑一般采用70/100目和40/70目陶粒,平均砂液比為3%-5%。
1.2.3 其他縫網(wǎng)壓裂改造技術(shù)
除上述兩種主要縫網(wǎng)壓裂技術(shù)外還有端部脫砂縫網(wǎng)壓裂技術(shù)、轉(zhuǎn)向劑縫內(nèi)轉(zhuǎn)向縫網(wǎng)壓裂技術(shù)、暫堵劑或液體膠塞縫內(nèi)堵塞縫網(wǎng)壓裂技術(shù)等,廊坊分院還開(kāi)發(fā)了“層內(nèi)液體爆炸”縫網(wǎng)壓裂技術(shù),目前還在研究階段。
2 壓裂方案設(shè)計(jì)
縫網(wǎng)壓裂要滿足幾個(gè)方面的要求。
2.1 裂縫計(jì)算
式中:-裂縫總長(zhǎng);-網(wǎng)絡(luò)裂縫半長(zhǎng);-裂縫寬度;-裂縫間距。
2.2 縫網(wǎng)壓裂的地層條件
2.2.1 礦物質(zhì)成分與含量(脆性指數(shù))
2.2.2 天然裂縫發(fā)育情況
縫網(wǎng)壓裂的改造對(duì)象是基質(zhì)孔隙儲(chǔ)層、天然裂縫不發(fā)育、低滲和特低滲砂巖油氣藏。
2.2.3 天然裂縫方位與主裂縫方位
縫網(wǎng)壓裂是要在垂直于主裂縫的方向形成“人工多裂縫”,改善儲(chǔ)層的滲流特性,在裂縫破裂與延伸過(guò)程中,如產(chǎn)生分叉縫,則符合裸眼條件下的破裂條件:
式中:—井底破裂壓力,MPa; -孔隙液體壓力,MPa;—地層最小水平主應(yīng)力,MPa;—地層最大水平主應(yīng)力,MPa;—巖石抗張強(qiáng)度,MPa;—巖石觸點(diǎn)孔隙度;—巖石孔隙度;—泊松比。
2.2.4 地層最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力差異
當(dāng)裂縫延伸凈壓力大于兩個(gè)水平主應(yīng)力的差值與巖石的抗張強(qiáng)度之和時(shí),則容易產(chǎn)生分叉縫,裂縫延伸凈壓力可通過(guò)施工排量、砂液比、壓裂液粘度等設(shè)計(jì)控制,最大最小主應(yīng)力之差可通過(guò)簡(jiǎn)易公式計(jì)算:
式中:-地層壓力,MPa。
2.3 選井及方案設(shè)計(jì)
2.3.1 選井
紅30-26井測(cè)井解釋22號(hào)儲(chǔ)層孔隙度11.27%;滲透率7.82mD,儲(chǔ)層屬于低孔低滲儲(chǔ)層,依靠?jī)?chǔ)層自身滲透率不能獲得高的產(chǎn)量,需要進(jìn)行壓裂施工改造;但測(cè)井解釋22號(hào)層為干層,壓裂改造效果不能保障。紅柳泉油田水平最大最小主應(yīng)力差平均為5.37 MPa,紅柳泉油田地應(yīng)力差值不大,易于實(shí)現(xiàn)裂縫凈壓力大于最大最小主應(yīng)力差的形成縫網(wǎng)的臨界條件,該油田有利于實(shí)施縫網(wǎng)壓裂。巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,紅柳泉油田儲(chǔ)層巖石平均楊氏彈性模量:2.12×104 MPa;儲(chǔ)層平均泊松比:0.197。計(jì)算得巖石脆性指數(shù)為48.6%,巖石較脆,有利于在儲(chǔ)層形成縫網(wǎng)。
上述條件符合縫網(wǎng)壓裂條件,當(dāng)裂縫內(nèi)延伸凈壓力達(dá)到5.37 MPa時(shí),天然裂縫開(kāi)啟或形成剪切分支縫,儲(chǔ)層內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)縫網(wǎng)系統(tǒng);裂縫內(nèi)延伸凈壓力達(dá)到9.16 MPa時(shí),在儲(chǔ)層巖石本體開(kāi)始破裂形成分支縫。
2.3.2 設(shè)計(jì)原則
為增加裂縫和儲(chǔ)層的接觸面積、提高油井的滲流面積和油藏改造體積,采用30/50目陶粒壓裂施工,到施工過(guò)程的后期夾雜16/20目大粒徑陶粒進(jìn)行縫內(nèi)暫堵縫網(wǎng)壓裂技術(shù)。并在輔助轉(zhuǎn)向劑、段塞和酸預(yù)處理技術(shù)手段:由于壓裂層段距上部含油水層35.4 m,且目的層與上下隔層間應(yīng)力差小,前置液階段采用線性膠造縫并加入上浮轉(zhuǎn)向劑控制裂縫向上延伸;由于該井地層溫度為93.8℃左右,故采用有機(jī)硼交聯(lián)的胍膠壓裂液體系,保證在縫中溫度下壓裂液應(yīng)保持粘度大于50 mPa·s;由于該井計(jì)算地層破裂壓力高接近66 MPa,故采用前置酸預(yù)處理,降低儲(chǔ)層改造的風(fēng)險(xiǎn);施工中加入低濃度支撐劑段塞以達(dá)到打磨近井裂縫的目的。
2.3.3 泵注程序設(shè)計(jì)
紅30-26井基本泵注程序
序號(hào) 施工
程序 排量
m3/min 支撐劑 備注
1 前置液 2.0 上轉(zhuǎn)向劑
2 前置液 4.0 兩級(jí)40/70目陶粒段塞
3 攜砂液 4.0 30/50目陶粒 后期16/20陶粒
4 頂替液 4.0 頂替量到60%時(shí)開(kāi)始降排量
3 紅30-26井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究
3.1 施工情況
紅30-26井試壓105.00 MPa,施工最高壓力71.90 Pa,最大排量4.08 m3/min,破裂壓力47.90 MPa,共加砂52.00 m3,共施工總液量459.40 m3,平均砂比19.85%,凈液量407.40 m3。施工泵入前置液15.00 m3,轉(zhuǎn)向劑8t,用液42.00 m3,頂替13.50 m3,停泵反應(yīng)50 min后泵入前置液121.00 m3,段塞加砂1.30 m3,攜砂液255.40 m3,加砂50.70 m3,頂替12.50 m3,測(cè)壓降30 min,施工結(jié)束。
紅30-26井施工曲線
3.2 施工分析
1)由施工情況可以看出,在30/50陶粒施工時(shí)施工壓力一直在57 MPa左右,在152分鐘時(shí)加入16/20目大粒徑陶粒后壓力升至63 MPa,隨后的施工壓力也緩慢上升,達(dá)到設(shè)計(jì)大粒徑陶粒暫堵造縫網(wǎng)的目的。
2)該井改造層位為干層,本不具備增產(chǎn)的條件,施工前日產(chǎn)油0.1 t/d,壓裂后日產(chǎn)油1.3 t/d,增產(chǎn)了13倍,達(dá)到措施改造的目的。
3)缺乏對(duì)縫網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)縫網(wǎng)形成沒(méi)有有效的監(jiān)測(cè)手段.
4)在設(shè)計(jì)上還有待優(yōu)化,特別是因?yàn)樯喜坑兴畬佣蒙限D(zhuǎn)向劑增加應(yīng)力遮擋,在一定程度上也阻礙了裂縫的擴(kuò)展延伸。
4 結(jié)論與建議
1)縫網(wǎng)壓裂的研究有助于油田低滲、特低滲油氣藏的開(kāi)發(fā),為低滲油氣藏尋找到另一條增產(chǎn)的手段。
2)縫網(wǎng)壓裂為青海油田頁(yè)巖氣儲(chǔ)層提供了一條改造路徑,為油氣藏增產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
3)開(kāi)展好縫網(wǎng)壓裂油藏?cái)?shù)值模擬研究、裂縫間距與導(dǎo)流能力優(yōu)化、縫網(wǎng)壓裂實(shí)施與控制技術(shù)研究等,有助于提高縫網(wǎng)壓裂成功率和措施有效率。
4)在選井上選取有一定難度但又能體現(xiàn)縫網(wǎng)壓裂優(yōu)勢(shì)的井位,并能保證施工成功,為后期的研究奠定基礎(chǔ)。
5)開(kāi)展好縫網(wǎng)壓裂新技術(shù)的應(yīng)用和研究,特別是水平井“分段多簇”縫網(wǎng)壓裂。
6)采用井下微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)和測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)壓裂復(fù)雜裂縫擴(kuò)展情況,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓裂設(shè)計(jì)與評(píng)估效果進(jìn)行指導(dǎo),其他監(jiān)測(cè)技術(shù)如分布式聲傳感監(jiān)測(cè)和直接近井筒裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性還有待研究。
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