王欣：智能一体化压裂设计软件，为地下油气铺设信息高速公路

为地下油气铺设高速公路，一个字：难。中国石油勘探开发研究院压裂酸化技术中心的科研工作者们历经多年科研攻关，走出了一条高质量压裂发展之路。

随着我国国内油气资源劣质化加剧，非常规油气将成为油气勘探和开发重要战略接替，压裂成为增储上产、保障能源安全的关键工程技术。而压裂的核心课题——压裂软件研发，成为焦点话题，日前，笔者与压裂技术中心主任王欣进行了深入交流。

王欣主任与领军人才就软件研发核心模块进行交流

Q

话题：中国压裂技术经过数十年发展，取得了长足的进步，压裂软件正是这一进程中不可或缺的抓手和工具，您如何解读这句话的真正内涵？

A

王欣：压裂具有高投入、高风险、不可逆的工程特征，需要先通过软件的优化回答什么样的裂缝最好，怎样的工艺方式、压裂液支撑剂材料和工程参数组合才能够在地下制造出预期的裂缝，经济性等问题，才能进行工程实施。

目前，国际上流行的商业化压裂软件几乎全部为美国所垄断，这些软件多起步于上个世纪80年代，有20-40年的研发历史，通过持续改善并丰富功能，大部分成为服务公司具有核心竞争力的品牌。目前的压裂软件可以分为传统软件和地质工程一体化两大类，传统软件多用于常规油气藏的直井、水平井压裂优化设计；地质-工程一体化类具备三维地质和油藏模型，更适合非均质性较强的非常规油气水平井多段压裂和“井工厂”模式的平台式压裂优化设计。

从软件发展趋势来看，模型向更先进的非平面全三维、复杂裂缝、多场耦合等方向发展，算法上向自适应表征算法发展，功能上向地质工程一体化、信息化、智能化方向发展。

我国“十五”以来，就针对部分特色功能需求，开展了压裂软件研发工作，可惜的是均未实现商业化。截至目前，国内压裂优化设计软件完全依赖进口，这已经成为储层改造产业链中的一大痛点。软件购买投入巨大，用于非常规油气藏模拟的软件软件单套价格高达400-1000万元。压裂软件的知识产权属于第三方服务公司，未来将云化销售，不但仅出售阶段使用权，而且会强制数据与第三方共享，给用户的数据保密带来不可预知的风险。在中美贸易摩擦的背景之下，压裂软件作为压裂优化设计的必备工具，随时有封锁危机，这就逼迫我们必须进行压裂软件的自主研发。

王欣主任与技术骨干就软件研发整理框架进行交流

Q

话题：自主研发软件解决的研发路径图是什么？如何利用好国内外的优势资源？

A

王欣：压裂软件研发是机遇更是挑战。我们要做好以下六方面工作。

软件研发团队就技术卡点解锁进行探讨

其一，我们要做好任务定位，本着“世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位”的理念，充分发挥集团优势，分步实施，努力打造呈现中石油理论、技术新发展的精品工程。

自主研发的压裂软件，必须满足地质工程一体化压裂优化设计需求。为什么要地质工程一体化？因为非常规的非均质性较常规油气藏更强；天然裂缝、层理分布变化大，裂缝扩展，缝高延伸较常规油气藏更复杂；钻完井、压裂成本高；重复压裂、井网加密难度大。地质工程一体化优化方案，可以减少仅靠矿场经验建立学习曲线的成本。

其二，注重整体，做好软件功能的顶层设计是重中之重。目前，我国油气田体积压裂以水平井、大规模改造、多段多簇多条裂缝或复杂裂缝扩展为主要特征，充分改造才能实现非常规/致密等劣质资源有效增产，这就需要从地质、工程、经济性等角度进行系统优化，压裂设计的工作流程涉及地质力学建模、压裂裂缝模拟、产能模拟、经济评价等7个重要环节，需要对应开发7大模块，形成数据流畅、功能完善的体积压裂优化设计软件，同时为了软件具有广谱适应性，功能上需要向下兼容常规储层、其他工况或井况。

其三，软件设计中要理清技术上的卡点，精准突破。如，力学不连续面的地质力学建模及求解，非均质性储层多条裂缝竞争非平面扩展模拟方法等难题，都是制约软件发展的重难点，急需我们去解决。

其四，明确技术路线，开发与升级软件规划的7大功能模块，对接融合勘探院测井和油藏数模优秀成果，形成构架完备、功能丰富的体积压裂优化设计软件。

其五，设计好软件的功能逻辑。在整体结构上，数据库作为底层，我们开发的核心技术属于逻辑层，用户可以看到的仅是软件操作界面，能够感受的是功能逻辑。作为一款优秀的软件，除了功能外，最大的是要获得用户的认可。只有功能逻辑设计好了，用户才能轻松的根据需求选择应用模块，选择数据库参数或录入交互信息参数，利用功能模块，模拟获取所需成果。

其六，对标国际一流软件，明确自研软件赶超的品牌目标。综合性能、易用性、核心功能比肩最先进的软件，在人工智能上跨越赶超。

其七，规划好成果与产业化目标。一张蓝图绘到底，十年完成“三步走”战略目标。第一步（跟跑），2020年-2022年，2.0版，具备多井系统优化功能，替代国外产品。第二步（并跑），2023年-2025年，3.0版，功能完善、计算精度速度提升。第三步（领跑），2026年-2030年，4.0版，云化、智能化，研、用结合，实现商品化、产业化。

Q

话题：目标令人激动，软件即将面世，您是否能说说项目组工作进展及取得的阶段性成果？

A

王欣：2018年，压裂中心依托中国石油集团公司《重大工程关键技术装备研究与应用》（二期）课题5《FrSmart压裂系统软件与趾端滑套等新工具研发与应用》的软件专题，由勘探院压裂中心牵头，组建了20余人的软件研发团队，启动了压裂软件预研工作。

2018.10-2020.6,“模拟考试”过关，从简单入手、快速突破，核心模块初步具备单井压裂优化设计功能。

2020年新立项目——补强能源技术装备短板攻关项目，本项目将整合前期成果，持续攻关。

项目组就软件研发开展交流

在界面风格、流程管理、数据管理模式、模块设置上，参考主流商业软件。界面风格设计为Office界面风格（2010以上版本）；利用菜单  和目录树操作，根据菜单顺序自由选择操作窗体，人机交互体验感增强；全界面操作开展数据管理，数据储存多以文件储存和交互，丰富存储形式；针对不同储层的模拟需求，可以模拟二维、三维的裂缝扩展、解析解、半解析解、数值解的产能模拟，完善应用场景。

持续开展核心模块攻关。已经编写代码70余万行，初步开发了裂缝和产能模拟2个核心模块，配套开发了数据库、经济评价、一维地应力等3个配套模块，并进行5个模块的系统集成和实例测试，实现了裂缝模拟-压后产能模拟-经济评价一体化数据无缝衔接，具备了均质储层单井直井分层、水平井分段多簇压裂优化设计功能，初步形成了1.0版本。

虽然，压裂软件研发已取得一定成果，却依然面临巨大挑战：卡点的成功解锁；软件的成功打造；模型精度与速度的取舍：算法、并行计算、人工智能；应用、反馈、完善；推广、应用，用户粘性等等这些问题，都在等待我们进行突破。

我相信，压裂人始终心怀不服输的精神，责任在心中，路在脚下。我们会一直向着自己既定的目标奋力前行。