工業(yè)軟件讓油氣開采更聰明
來源：經(jīng)濟(jì)日報 時間：2026-08-18 11:33
一直以來，石油工程師們靠著巖心樣本和多年積累的工作經(jīng)驗，在茫茫地下尋找油氣藏的蹤跡。如今，坐在中控室里，年輕的工程師們只需輕點鼠標(biāo)，即可清晰看到地下數(shù)千米深處的儲層分布，實時預(yù)測水力壓裂“地下油氣高速通道”的裂縫形態(tài)。
“以往，這樣一套方案需要五六名資深技術(shù)骨干耗時半個月、反復(fù)核對幾十份地質(zhì)資料、多款國外軟件間來回計算上百組的數(shù)據(jù)才能敲定。隨著FrSmart等一批國產(chǎn)自主可控工業(yè)軟件的崛起，不僅將工程師從繁冗的跨平臺勞作中解放出來，更讓中國油氣開發(fā)首次在軟件底層擁有了自己的‘話語權(quán)’，真正打破了國外產(chǎn)品在油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的長期壟斷格局。”中國石油勘探開發(fā)研究院企業(yè)高級技術(shù)專家楊立峰說。
從過去依賴進(jìn)口軟件、跟著國外技術(shù)路線走，到如今把幾代石油人的行業(yè)經(jīng)驗沉淀進(jìn)代碼，科技工作者們用數(shù)字技術(shù)高效解構(gòu)地下數(shù)千米的儲層“黑箱”，打造出地下油氣“高速公路或路網(wǎng)”。國產(chǎn)工業(yè)軟件為助力油氣高效開采、保障能源安全，開辟出一條全新的智慧賽道。
自研工業(yè)軟件勢在必行
很長一段時間里，油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的核心工業(yè)軟件，幾乎是國外廠商的“一言堂”。壓裂設(shè)計、油藏模擬這類關(guān)鍵工具，不僅單套采購成本動輒數(shù)百萬元，后續(xù)每年的升級服務(wù)費還要再掏數(shù)十萬元，更重要的是，所有錄入軟件的地質(zhì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)，都要經(jīng)過進(jìn)口軟件的后端處理，核心數(shù)據(jù)安全始終像一把懸在行業(yè)頭頂?shù)睦麆Α?/p>
“遇到國內(nèi)復(fù)雜的致密油、頁巖氣儲層時，經(jīng)常會出現(xiàn)軟件運行‘水土不服’的情況。”中國石油勘探開發(fā)研究院壓裂酸化技術(shù)研究所地質(zhì)工程一體化室主任、一級工程師劉哲說，這些軟件模型大多是基于海外簡單地質(zhì)工況開發(fā)的，放到國內(nèi)復(fù)雜多變的油氣儲層里，模擬出來的結(jié)果與實際施工效果經(jīng)常差一大截。想要讓海外軟件企業(yè)做定制化調(diào)整，不僅要價極高，溝通周期更是長達(dá)一兩年，完全跟不上國內(nèi)油氣田快速開發(fā)的要求。
早在20世紀(jì)90年代，我國就以科研項目為依托開發(fā)軟件程序。但由于缺乏長期有效的研發(fā)投入、持續(xù)穩(wěn)定的人才隊伍等核心技術(shù)積累和穩(wěn)定的國產(chǎn)化軟件應(yīng)用生態(tài)，一直未形成工業(yè)化產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅用于儲層改造優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)軟件進(jìn)口費用就高達(dá)10億元以上。
“軟件與硬件裝備一樣，是核心技術(shù)的載體，‘要不來、買不來、討不來’?！睏盍⒎甯嬖V經(jīng)濟(jì)日報記者，近年來，國內(nèi)每年有幾千口水平井和萬余口直井進(jìn)行儲層改造，產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值千億元以上。無論是從投入成本看還是從能源安全考慮，都離不開高精度、高效率且擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)軟件做支撐。自主研發(fā)適應(yīng)我國發(fā)展實際的儲層改造技術(shù)工業(yè)化軟件勢在必行。
為了啃下這塊“硬骨頭”，中石油研發(fā)團(tuán)隊聚焦全國重點油氣田的問題需求，前后花了6年多時間，基于巖石力學(xué)、斷裂力學(xué)、滲流力學(xué)等經(jīng)典理論，深入融合大慶、長慶、新疆等國內(nèi)主力油氣田數(shù)十年的儲層改造經(jīng)驗與認(rèn)識，一行一行地編寫成算法邏輯，最終研發(fā)了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的FrSmart大型地質(zhì)工程一體化壓裂優(yōu)化設(shè)計軟件。這款軟件經(jīng)過萬余口井的現(xiàn)場檢驗，成功入選中國石油2024年十大科技進(jìn)展，把曾經(jīng)“卡脖子”的關(guān)鍵核心技術(shù)牢牢掌握在自己手里。
重構(gòu)油氣開采全鏈流程
向低滲透、深層油氣藏，海洋油氣藏，非常規(guī)油氣藏等領(lǐng)域進(jìn)軍，是近年來我國油氣資源勘探開發(fā)的新方向。不過，這些資源絕大多數(shù)品位低，需要通過儲層改造提高油氣產(chǎn)量。
“常規(guī)的做法，就是通過地面高壓設(shè)備向地下幾千米的地層注入大量‘液體’和‘砂子’，形成地下油氣開采的高速通道。這就是壓裂技術(shù)，它是打開油氣資源寶庫的‘金鑰匙’，也是助力油氣增儲上產(chǎn)的工程技術(shù)利器。”劉哲坦言，過去遇到重點井的壓裂方案設(shè)計，“老專家的經(jīng)驗”是最寶貴財富——壓裂方案怎么定、壓裂材料怎么選，很大程度上取決于技術(shù)骨干的實際經(jīng)驗，但面對地下數(shù)千米的復(fù)雜儲層，再豐富的經(jīng)驗有時也難以覆蓋所有可能性。
國產(chǎn)工業(yè)軟件的出現(xiàn)，直接把油氣開采從“經(jīng)驗驅(qū)動”推到了“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的新階段。就拿儲層改造這個核心環(huán)節(jié)來說，高質(zhì)量的壓裂方案、精準(zhǔn)壓裂的實施，離不開專業(yè)的“導(dǎo)航系統(tǒng)”——壓裂軟件，就像醫(yī)生做手術(shù)需要CT影像一樣，工程師需要軟件來模擬裂縫走向、計算施工參數(shù)，避開風(fēng)險層位，實時優(yōu)化施工方案等。
“我們研發(fā)的FrSmart軟件，就如同壓裂工程的‘自動駕駛’系統(tǒng)，通過壓前模擬方案優(yōu)化和實時裂縫擴(kuò)展分析，將非常規(guī)儲層中的每一份油氣資源高效采出，為能源安全保駕護(hù)航?！睏盍⒎逭f，在現(xiàn)有可借鑒資料不足的情況下，研發(fā)團(tuán)隊內(nèi)聯(lián)昆侖數(shù)智科技有限責(zé)任公司、東方地球物理勘探有限責(zé)任公司以及大慶油田、長慶油田、西南油氣田、新疆油田、吉林油田，外聯(lián)中海油、延長石油和國內(nèi)多家知名高校等單位，組成“產(chǎn)、學(xué)、研、用”聯(lián)合攻關(guān)體，攻克了非平面全三維裂紋模擬技術(shù)、考慮二維天然縫的復(fù)雜裂縫模擬等技術(shù)難題，構(gòu)建了地質(zhì)工程一體化算法體系，實現(xiàn)了國產(chǎn)壓裂軟件零的突破。
不止是壓裂設(shè)計環(huán)節(jié)，國產(chǎn)工業(yè)軟件已經(jīng)延伸到了油氣開采的全鏈條，帶來的不只是效率的提升，更是行業(yè)能力的代際升級。借助工業(yè)軟件，幾代人積累的寶貴經(jīng)驗被轉(zhuǎn)化成可復(fù)用的數(shù)字資產(chǎn)，即便是年輕技術(shù)人員，靠著軟件輔助也能快速拿出高質(zhì)量的設(shè)計方案。
為更多油井裝上智慧引擎
近日，國務(wù)院國資委“基礎(chǔ)軟件與工業(yè)軟件專題研修班”學(xué)員，到訪中國石油勘探開發(fā)研究院開展現(xiàn)場教學(xué)活動。40余家中央企業(yè)的青年科技領(lǐng)軍人才，實地觀摩了以FrSmart等為代表的國產(chǎn)油氣工業(yè)軟件研發(fā)與應(yīng)用最新成果，深度體驗國產(chǎn)工業(yè)軟件關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化生態(tài)建設(shè)成就。
不做紙上談兵的“花瓶軟件”，要打造經(jīng)得起現(xiàn)場考驗的工業(yè)級產(chǎn)品。楊立峰說，研發(fā)團(tuán)隊采用“邊研發(fā)、邊應(yīng)用、邊反饋、邊迭代”的敏捷開發(fā)模式，每一個版本功能開發(fā)出來后，都送到油田現(xiàn)場接受檢驗，而現(xiàn)場的反饋意見又體現(xiàn)在下一個迭代版本中。
當(dāng)前，國產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展已跨越“從0到1”的突破階段，正式進(jìn)入了“從1到N”的規(guī)?；?。AI和工業(yè)軟件的深度融合，正在成為行業(yè)明確的發(fā)展方向，未來的油氣工業(yè)軟件將不再只是一個輔助的計算工具，而是能夠自主思考的“行業(yè)智能體”，但這一切都必須扎根工程實踐。
“好的技術(shù)方案，往往來自對工程實踐的深刻理解。一個優(yōu)秀的工業(yè)軟件工程師，首先必須是優(yōu)秀的現(xiàn)場工程師?！痹跅盍⒎蹇磥恚粋€優(yōu)秀的石油軟件團(tuán)隊不僅能深耕技術(shù)細(xì)節(jié)，也能放眼行業(yè)未來，在不斷攻克技術(shù)難關(guān)的同時，也不斷拓展產(chǎn)業(yè)發(fā)展的邊界。
專家認(rèn)為，未來，云化和平臺化將是國產(chǎn)工業(yè)軟件的一個重要發(fā)展路徑。未來的油氣工業(yè)軟件將不斷邁向云端協(xié)同平臺，行業(yè)整體數(shù)字化門檻將大幅降低。同時，數(shù)字孿生技術(shù)的深度落地，讓油氣勘探開發(fā)數(shù)值模擬更精準(zhǔn)，助力實現(xiàn)對油氣藏全生命周期的科學(xué)管控。
從“人拉肩扛找石油”的艱苦創(chuàng)業(yè)年代，到如今用數(shù)字技術(shù)為地下儲層精準(zhǔn)畫像的智慧開采時代，以FrSmart為代表的國產(chǎn)工業(yè)軟件，正在成為中國石油工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的全新數(shù)字底座。國家發(fā)展改革委國家信息中心信息化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展部研究員張曉蘭表示，隨著更多自主可控工業(yè)軟件不斷迭代升級，更多油井有望裝上中國自己的智慧引擎，為保障國家能源安全注入數(shù)字力量。（顧陽）
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