发明创造名称：螺杆钻具振动记录仪及其振动记录方法
外观设计名称：
决定号：183487
决定日：2019-07-12
委内编号：1F261772
优先权日：
申请（专利）号：201510968789.4
申请日：2015-12-22
复审请求人：山东陆海石油技术股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：吕卓凡
合议组组长：杨艳兰
参审员：杨建坤
国际分类号：G01H17/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与最接近的对比文件相比存在区别技术特征，其中部分区别技术特征是基于其他对比文件给出的技术启示而容易想到的，部分区别技术特征是本领域常规技术手段，则该项权利要求相对于上述对比文件和本领域常规技术手段不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510968789.4，名称为“螺杆钻具振动记录仪及其振动记录方法”的发明专利申请（下称本申请），申请人为山东陆海石油技术股份有限公司。本申请的申请日为2015年12月22日，公开日为2016年04月20日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门审查员以本申请权利要求第1-4项不符合专利法第22条第3款的规定，于2018年07月02日发出驳回决定，驳回了本发明专利申请，驳回决定引用了如下对比文件：
对比文件1：CN103899293A，公开日为2014年07月02日；
对比文件2：CN101476462A，公开日为2009年07月08日。
驳回决定所依据的文本为原始申请文件，驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种螺杆钻具振动记录仪，其特征是由壳体、振动测量机构和电池组成，振动测量机构和电池置于壳体内部，壳体安装并密封固定在螺杆钻具外壳体上，振动测量机构包括微控制器、三轴加速度计、电源管理器、FLASH记忆体、蓝牙控制器和磁性开关组成，微控制器分别与三轴加速度计、电源管理器、FLASH记忆体、蓝牙控制器和磁性开关相连，电池通过电源管理器分别与微控制器和三轴加速度计相连，FLASH记忆体与蓝牙控制器相连，外部的智能便携设备通过蓝牙控制器与微控制器相连。
2. 根据权利要求1所述的螺杆钻具振动记录仪，其特征是智能便携设备为手机、平板电脑或笔记本电脑。
3. 根据权利要求1所述的螺杆钻具振动记录仪，其特征是微控制器的集成电路元件中带有测温和测井斜电子元件。
4. 权利要求1所述的螺杆钻具振动记录仪的振动记录方法，其特征是在钻井使用螺杆钻具的过程中，在螺杆钻具的外壳体某一合适的部位开槽把螺杆钻具振动记录仪安装并密封固定好，因为钻井过程中只要开泥浆泵进行钻进工作，螺杆钻具本身就会在泥浆的作用下产生振动，通过三轴加速度计可实现空间上X, Y, Z三个轴的加速度的测量，微控制器对加速度信号进行FIR滤波和FFT频谱分析，从而得到振动的频谱特征，再通过微控制器的门限比较和来完成状态机的判断计时，最终记录到FLASH记忆体上，等到钻具返回地面后，将智能便携设备与螺杆钻具振动记录仪相连，通过蓝牙控制器将FLASH记忆体上的数据读到诸如计算机、手机等常用设备上，微控制器的集成电路元件中带有测温和测井斜电子元件，可分别记录不同深度的井底温度和井身的斜度以及螺杆钻具的工作时间的统计”。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2018年09月27日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了修改后的权利要求第1-2项，其中将原权利要求3-4的技术特征以及说明书中的部分特征并入权利要求1，并修改了权利要求书1的不清楚的缺陷。
复审请求人认为：1.本申请与对比文件1的检测对象不同，因此解决的技术问题也不同，采用的传输方式和过程也不同，本领域技术人员并不容易想到将对比文件1中的振动检测系统用于检测钻具的振动；2.对比文件1的检测系统和本发明的测量机构的安装位置不同；3.对比文件1的检测系统与本发明的测量机构的作用不同，对比文件1中并没有对加速度信号进行FIR滤波和FFT转换以得到振动频谱；4.对比文件1-2均未公开如何测温和测井斜，并且基于上述区别本发明整体具有创造性。
复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种螺杆钻具振动记录仪，其特征是由壳体、振动测量机构和电池组成，振动测量机构和电池置于壳体内部，壳体安装并密封固定在螺杆钻具外壳体上，振动测量机构由微控制器、三轴加速度计、电源管理器、FLASH记忆体、蓝牙控制器和磁性开关组成，微控制器分别与三轴加速度计、电源管理器、FLASH记忆体、蓝牙控制器和磁性开关相连，电池通过电源管理器分别与微控制器和三轴加速度计相连，FLASH记忆体与蓝牙控制器相连，外部的智能便携设备通过蓝牙控制器与微控制器相连；
在钻井使用螺杆钻具的过程中，在螺杆钻具的外壳体某一合适的部位开槽把螺杆钻具振动记录仪安装并密封固定好，因为钻井过程中只要开泥浆泵进行钻进工作，螺杆钻具本身就会在泥浆的作用下产生振动，通过三轴加速度计可实现空间上X,Y,Z三个轴的加速度的测量，微控制器对加速度信号进行FIR滤波和FFT频谱分析，从而得到振动的频谱特征，再通过微控制器的门限比较和来完成状态机的判断计时，最终记录到FLASH记忆体上，等到钻具返回地面后，将智能便携设备与螺杆钻具振动记录仪相连，通过蓝牙控制器将FLASH记忆体上的数据读到所述智能便携设备上，微控制器的集成电路元件中带有测温和测井斜电子元件，可分别记录不同深度的井底温度和井身的斜度以及螺杆钻具的工作时间的统计；
所述微控制器的集成电路用环氧树脂进行密封。
2. 根据权利要求1所述的螺杆钻具振动记录仪，其特征是智能便携设备为手机、平板电脑或笔记本电脑。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年10月24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04月25日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的技术内容相比，其区别在于：（1）权利要求1中的振动记录仪是用于检测钻具的振动情况的，壳体安装并密封固定在螺杆钻具外壳体上，在钻井使用螺杆钻具的过程中，在螺杆钻具的外壳体某一合适的部位开槽把螺杆钻具振动记录仪安装并密封固定好，而对比文件1中的振动测量系统是用于测量随钻仪器的振动情况，其中测量系统的壳体9通过螺纹连接安装固定在钻柱5和待测仪器3之间；（2）权利要求1中的振动测量机构还包括电源管理器、蓝牙控制器和磁性开关，电源管理器、蓝牙控制器和磁性开关均与微控制器相连，电池通过电源管理器分别与微控制器以及三轴加速度计的相连，FLASH记忆体与蓝牙控制器相连，等到钻具返回地面后，将智能便携设备与螺杆钻具振动记录仪相连，通过蓝牙控制器将FLASH记忆体上的数据读到所述智能便携设备上，同时微控制器的集成电路元件中带有测温和测井斜电子元件，而对比文件1中的测量系统没有公开电源管理器、磁性开关和蓝牙控制器，测量系统测得的数据存储在Flash记忆体中后发送给地面处理平台6，并且也没有公开测量系统包括测温和测井斜的电子元件；（3）权利要求1中的振动记录仪的微控制器对加速度信号进行FIR滤波和FFT频谱分析，从而得到振动的频谱特征，再通过微控制器的门限比较和来完成状态机的判断计时，而对比文件1中的电路单元18负责测量待测仪器3的振动时间、频率、加速度等参数，并将测量结果发送给地面处理平台进行处理，电路单元18中的中央处理器并没有对加速度传感器的信号进行频谱分析。对于上述区别技术特征（1），由于对比文件1提供了“在柱状安装表面开矩形槽、将检测电路设置在槽中并采用灌封胶密封”的技术启示，而井下钻具通常为圆柱体，因此本领域技术人员在面对“如何获知钻具的振动情况”的技术问题时，将对比文件1中的振动检测系统设置在钻具表面开设的槽内并密封固定、并将其用于检测钻具的振动情况是显而易见的。对于区别技术特征（2），对比文件2公开了一种用于工程地质钻探的随钻测量系统，也是通过传感器采集井下的数据，并且通过蓝牙传输给地面上的智能便携设备，因此，当本领域技术人员在面对“如何实现井下数据到地面设备的无线传输”的技术问题时，想到将对比文件1的振动检测系统中加入蓝牙控制器以实现等到钻具返回到地面后测量数据与智能便携设备之间的数据交互是显而易见的，同时，本领域技术人员在面对“如何获知钻具的工况参数”的技术问题时，容易想到选用集成了温度和角度传感器的芯片作为振动测量机构的微控制器。对于区别技术特征（3），在振动分析技术领域，待测物的振动频谱是一种常规的振动分析手段，而为了获得待测物的振动频谱，FIR滤波和FFT转换是一种公知的数据处理方法。在现有技术的中，微处理器均具有一定的数据处理能力，振动检测领域的技术人员也常常使用微处理器完成FIR滤波和FFT转换等数据处理工作，同时微处理器通常具有计时模块，本领域技术人员在记录井下传感元件的数据时、同时记录钻具工作的时间也是常规技术手段。综上所述，在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域技术人员的常用技术手段以获得该权利要求1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1所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，因而不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。权利要求2进一步限定的附加技术特征也是本领域常规技术手段，权利要求2也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
复审请求人于2019年05月 22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.本申请与对比文件1的检测对象不同，本申请是为了检测钻具的振动情况，而对比文件1中为了检测待测仪器的振动情况，由于待测仪器和钻柱之间还有井下部分，距离较远，其测量结果容易受到干扰，造成测量结果不准确，因此对比文件1中的检测系统并不能用于对钻具振动情况的检测； 2.对比文件1中的中央控制器不相当于本申请的微控制器，因为本申请的微控制器还具有FIR滤波和FFT转换的功能，同时没有证据表明“对加速度信号进行FIR滤波和FFT频谱分析，从而得到振动的频谱特征，再通过微控制器的门限比较和来完成状态机的判断计时”属于本领域常规技术手段；3.对比文件1-2均未公开如何测温和测井斜，并且基于上述区别本申请整体具有创造性。
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。
决定的理由
（1）审查文本的认定
复审请求人在提复审请求时提交了修改后的权利要求第1-2项，经审查，复审请求人提交的上述权利要求第1-2项符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定，复审请求人在答复复审通知书时并未提交修改文件，因此本复审决定针对的文本是复审请求人于申请日即2015年12月22日提交的说明书第1-16段，说明书附图第1幅、说明书摘要、摘要附图，以及提复审请求时即2018年09月27日提交的权利要求第1-2项。
（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。
如果一项权利要求与最接近的对比文件相比存在区别技术特征，其中部分区别技术特征是基于其他对比文件给出的技术启示而容易想到的，部分区别技术特征是本领域常规技术手段，则该项权利要求相对于上述对比文件和本领域常规技术手段不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
1、权利要求1不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
权利要求1要求保护一种螺杆钻具振动记录仪，对比文件1（CN103899293A）公开了一种用于随钻测量井下仪器的冲击振动状态的系统，并具体公开了如下技术特征（参见说明书第7-20、30-93段，附图1-5）：“该系统用于井下冲击器的振动测量，其包括：壳体9、电路单元18和电池组16，电路单元18和电池组16置于壳体9内部，壳体9通过螺纹连接安装固定在钻柱5和待测仪器3之间，电路单元18包括中央处理器、三轴加速度计、FLASH存储器；中央处理器分别与三轴加速度计和FLASH存储器连接，电池组16与电路单元18连接，因此电池组16必然与中央处理器和三轴加速度计连接用于供电，外部的地面处理平台6与中央处理器相连…测量电路21足以完成测量以及数据处理和传输等工作，不会影响下次测量的开始…中央处理器利用实时时钟计算时间，到预先设定的开始测量的时间时，中央处理器向测量电路21发送指令，并接收测量电路21发送的测量结果，并将数据通过缓存存入FLASH存储器中进行备份”。
从对比文件1公开的内容可见，对比文件1也公开了一种用于井下的振动测量机构，其中央处理器可实现对测量数据的处理，相当于权利要求1中的微控制器。因此，权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的技术内容相比，其区别在于：（1）权利要求1中的振动记录仪是用于检测钻具的振动情况的，壳体安装并密封固定在螺杆钻具外壳体上，在钻井使用螺杆钻具的过程中，在螺杆钻具的外壳体某一合适的部位开槽把螺杆钻具振动记录仪安装并密封固定好，而对比文件1中的振动测量系统是用于测量随钻仪器的振动情况，其中测量系统的壳体9通过螺纹连接安装固定在钻柱5和待测仪器3之间；（2）权利要求1中的振动测量机构还包括电源管理器、蓝牙控制器和磁性开关，电源管理器、蓝牙控制器和磁性开关均与微控制器相连，电池通过电源管理器分别与微控制器以及三轴加速度计的相连，FLASH记忆体与蓝牙控制器相连，等到钻具返回地面后，将智能便携设备与螺杆钻具振动记录仪相连，通过蓝牙控制器将FLASH记忆体上的数据读到所述智能便携设备上，同时微控制器的集成电路元件中带有测温和测井斜电子元件，而对比文件1中的测量系统没有公开电源管理器、磁性开关和蓝牙控制器，测量系统测得的数据存储在Flash记忆体中后发送给地面处理平台6，并且也没有公开测量系统包括测温和测井斜的电子元件；（3）权利要求1中的振动记录仪的微控制器对加速度信号进行FIR滤波和FFT频谱分析，从而得到振动的频谱特征，再通过微控制器的门限比较和来完成状态机的判断计时，而对比文件1中的电路单元18负责测量待测仪器3的振动时间、频率、加速度等参数，并将测量结果发送给地面处理平台进行处理，电路单元18中的中央处理器并没有对加速度传感器的信号进行频谱分析。由此，本发明实际解决的技术问题是“如何获知钻具的振动情况和工况参数、并实现井下数据到地面设备的无线传输”。
对于上述区别技术特征（1），对比文件1已经公开了一种用于分析井下仪器振动情况的振动测量系统，其测量系统安装在钻柱和待测仪器之间，因此，对比文件1中的振动测量系统也直接与钻柱连接，本领域技术人员都知晓，井下随钻测量仪器所受到的振动都是来自于钻柱，因此，对比文件1中的振动测量系统的振动数据不仅反映了待测仪器的振动情况，也反映了与振动测量系统直接连接的钻柱的振动情况。同时，对比文件1的说明书第46段记载了：“在一个实施例中，线路基座24为圆柱形，…其制作可以通过在一个圆柱形合金块上挖槽来实现，以便提高整个线路基座24的刚度。具体地，在线路基座24上布置有三个间隔开的开口的安装槽，而测量电路21，控制及发射电路22和脉冲变压装置23分别置于这些安装槽中，…测量电路21和控制及发射电路22外部还设置有灌封胶，将其灌封固定于安装槽中。…螺钉用来固定电路板的机械位置，防止在剧烈冲击时电路板移位；灌封胶除辅助固定外还能保证元器件、电路、电线等不被腐蚀。参照图4，其中A-A线、B-B线、C-C线为沿着三个安装槽的横截面的线。而图4下部的三个圆形放大图为线路基座24的沿着A-A线、B-B线、C-C线的剖面示意图。在图4中，安装槽的截面为一面开口的矩形”。由此可见，在对比文件1的技术方案中，测量电路也是被设置在圆柱形的基座表面上开设的槽中、并且用灌封胶加以密封以保护内部电路，所以对比文件1亦提供了“在柱状安装表面开矩形槽、将检测电路设置在槽中并采用灌封胶密封”的技术启示，而井下钻具通常为圆柱体，本领域技术人员在面对“如何获知钻具的振动情况”的技术问题时，将对比文件1中的振动检测系统设置在钻具表面开设的槽内并密封固定、并将其用于检测钻具的振动情况是显而易见的。
对于区别技术特征（2），对比文件2公开了一种用于工程地质钻探的随钻测量系统，其也是一种随钻测量系统，与本发明属于同一技术领域，并具体公开了以下技术内容（参见对比文件2的说明书第3页第6行至第5页第8行，说明书附图1-4）：“该系统包括：转速传感器、微处理器、蓝牙和记录仪器，钻探过程与岩土力学性质相关的4个参数扭矩、钻压、转速和距离通过记录仪器和控制装置按一定的时间间隔进行采集、记录和显示。记录仪器采用智能手机(Pocket PC)作为掌中电脑，微处理器和蓝牙相连，智能手机通过蓝牙与微处理器相连”。由此可见，对比文件2也是通过传感器采集井下的数据，并且通过蓝牙传输给地面上的智能便携设备，因此，当本领域技术人员在面对“如何实现井下数据到地面设备的无线传输”的技术问题时，想到将对比文件1的振动检测系统中加入蓝牙控制器以实现等到钻具返回到地面后测量数据与智能便携设备之间的数据交互是显而易见的。同时，电源管理器和磁性开关也是井下检测设备中常规的元件，其应用并不需要克服技术障碍，也没有产生任何意料不到的技术效果。而在钻井测量技术领域，井下的温度和井斜是两个常规需要考虑的技术参数，同时现有技术中，集成了温度或角度传感器的微处理器也早已出现并用于检测电路本身的工作环境参数，因此，本领域技术人员在面对“如何获知钻具的工况参数”的技术问题时，容易想到选用集成了温度和角度传感器的芯片作为振动测量机构的微控制器。
对于区别技术特征（3），在振动分析技术领域，待测物的振动频谱是一种常规的振动分析手段，而为了获得待测物的振动频谱，FIR滤波和FFT转换是一种公知的数据处理方法。在现有技术的中，微处理器均具有一定的数据处理能力，振动检测领域的技术人员也常常使用微处理器完成FIR滤波和FFT转换等数据处理工作，同时微处理器通常具有计时模块，本领域技术人员在记录井下传感元件的数据时、同时记录钻具工作的时间也是常规技术手段。
复审请求人在答复复审通知书的意见陈述书中认为：1.本申请与对比文件1的检测对象不同，本申请是为了检测钻具的振动情况，而对比文件1中为了检测待测仪器的振动情况，由于待测仪器和钻柱之间还有井下部分，距离较远，其测量结果容易受到干扰，造成测量结果不准确，因此对比文件1中的检测系统并不能用于对钻具振动情况的检测； 2.对比文件1中的中央控制器不相当于本申请的微控制器，因为本申请的微控制器还具有FIR滤波和FFT转换的功能，同时没有证据表明“对加速度信号进行FIR滤波和FFT频谱分析，从而得到振动的频谱特征，再通过微控制器的门限比较和来完成状态机的判断计时”属于本领域常规技术手段；3.对比文件1-2均未公开如何测温和测井斜，并且基于上述区别本申请整体具有创造性。
对于上述意见1，合议组认为，判断本发明是否具有创造性，需要先找出权利要求请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容之间的区别技术特征，再基于上述区别技术特征重新确定本发明实际解决的技术问题，最后考虑本领域技术人员在面对上述技术问题时，在现有技术的启示下是否能够显而易见地得到权利要求请求保护的技术方案。就本案来讲，虽然对比文件1中测量系统用于检测随钻仪器而非检测钻具的振动情况，但是对比文件1的振动测量机构安装在钻具和待测仪器之间，该待测仪器所受到的振动是由钻具通过检测系统传递过来的，因此该检测系统所检测到的振动信号，实际上也反映了与之直接相连的钻具的振动情况。对于对比文件1的技术方案来说，虽然其声称用于检测随钻仪器的振动情况，这是由对比文件1所要解决的技术问题所决定的，但是不代表本领域技术人员不能够想到将对比文件1的检测系统用于钻具本身振动情况的检测。复审请求人认为钻柱与待测仪器距离较远，导致本领域技术人员不能想到将对比文件1的测量系统应用于钻柱的振动测量中，而实际上，当本领域技术人员在面对“如何获知钻具的振动情况”的技术问题时，自然会想到将对比文件1的振动测量系统安装在钻柱上，因此复审请求人员所认为的技术障碍并不存在。进一步地，对比文件1的背景技术中所引用的多篇专利文献也都是通过将振动检测装置设置在钻具表面开设的槽内以获取钻具本身的振动情况，因此，在现有技术中，本领域技术人员想到将对比文件1中的测量系统用于检测钻具本身的振动测量是显而易见的。
对于上述意见2，对比文件1中的中央控制器的确没有对振动信号进行FIR滤波和FFT转换，但是在振动分析技术领域，对待测物的振动分析常常会采用频谱分析，而FIR滤波和FFT转换是一种常规的数据处理方法。现有技术中的微处理器或者微控制器其已经具有较强的数据处理能力，其完成预设的数据滤波、数据转换的功能是不具有技术障碍的，并且，在本领域对井下数据的处理通常由两种方式，第一是采集系统在井下收集数据后直接对数据进行处理，再将处理后的数据传输到地面，这种方式需要井下的采集系统具有较强的数据处理能力，并且需要对采集系统的设备进行特别保护，受到振动干扰的情况也较大，但是可以减少数据传输量；第二是采集系统在井下收集数据后发送至地面，由地面设备进行后续数据处理，但是这种方式数据传输量较大。这两种方式均是本领域进行井下振动数据采集的常规技术手段，本领域技术人员在需要对钻具的振动情况进行分析时，想到利用井下设备的微控制器对检测数据进行FIR滤波和FFT转换以得到振动频谱是显而易见的。
对于上述意见3，在钻井和井下检测领域，井下仪器的工作温度和井斜程度是较为重要的参数，也是技术人员通常想要测量的参数。本领域技术人员在面对“如何获知钻具的工况参数”的技术问题时，自然会想到去采集钻具所处的环境参数和钻具自身的状态参数，并且，现有技术的集成电路（微处理器）中集成温度和角度测量元件也属于成熟技术，本领域技术人员自然会想到在井下采集设备中集成测温和测井斜的检测元件，其应用也不需要克服任何技术障碍，也没有任何意料不到的技术效果。
综上所述，复审请求人的意见均不成立。在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域技术人员的常用技术手段以获得该权利要求1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1所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，因而不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
2、从属权利要求2不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
从属权利要求2对权利要求1做了进一步限定“智能便携设备为手机、平板电脑或笔记本电脑”,对比文件2公开了记录仪器是智能手机,而平板电脑或笔记本电脑也是常规的便携设备，本领域技术人员根据实际需求选用不同的便携设备是显而易见的。因此，在其引用的前述权利要求1不具备创造性的情况下，从属权利要求2也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年07月02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,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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