“芯”之所向 逐夢前行

油氣資源劣質化程度加劇，我國油氣勘探開發難度越來越大，在此背景下，壓裂工程成為國內非常規油氣不可或缺的開發利器之一。工業軟件是解決壓裂工程問題核心技術的有形化載體，是實現復雜地質條件下的高質量壓裂的必備工具。長期以來，我國壓裂軟件全部依靠國外進口，購置成本高，同時面臨國外技術封鎖及數據安全等多重風險。

中國石油天然氣集團有限公司（以下簡稱“集團公司”）通過“揭榜掛帥”的選才方式，篩選出一支敢想敢干的創新團隊。集團公司通過聯合攻關，建立高效的科研合作和創新機制，在短短5年內解決了非平面全三維裂縫模擬、含天然縫的復雜裂縫模擬等瓶頸技術；高質高效地完成了地質工程一體化壓裂優化設計軟件FrSmart1.0版的研發，實現了國產壓裂優化設計軟件零的突破，填補了國內空白。研發腳步不停歇，軟件功能持續升級。目前軟件已升級到儲層改造仿真軟件FrSmart2.0Beta版，后續還將增加酸壓、酸化模擬功能模塊，形成功能完善、計算精度、速度進一步提升的儲層改造仿真軟件FrSmart2.0版（以下簡稱“FrSmart軟件”）。

從0到1，從無到有，對于中國石油勘探開發研究院FrSmart軟件研發團隊而言，國外開發商幾十年研發的成果，他們僅用短短幾年研發成功并實現工業化應用，攻關過程注定困難重重。懷抱打造世界一流技術的理想追求，他們用實際行動詮釋著“支撐當前，引領未來”的真正含義，用苦干實干破解著世界級難題。責任在心，路在腳下。懷抱不服輸的精神，他們一直向著心中的目標奮力前行。

亮劍

——堅定自主創新之路

壓裂具有高投入、高風險、不可逆的工程特征，需要先通過軟件的優化回答什么樣的裂縫最好，怎樣的工藝方式、壓裂液支撐劑材料和工程參數組合才能夠在地下制造出預期的裂縫。獲得較大的經濟效益，才能進行工程實施。

與國外比，國內的地質條件異常復雜，儲層平面和縱向的非均質性強，需要更科學、更有針對性的優化方案。然而，由于缺乏自主壓裂軟件的支持，我國不得不依賴于國外的商業軟件。

我國自“十五”以來，針對部分功能需求，也開展了壓裂軟件研發工作，但因缺乏高效的頂層設計、持續的資金、人力資源投入，軟件開發一直停留在解決特定時期出現的某個生產問題上，缺乏面向全局的整體解決方案。形成的代碼因穩定性差、計算效率低、不具備可操作性和可視化功能，只能成為揣在技術人員兜里的“程序”，無法轉化成面向市場的商業化產品。國內壓裂優化設計軟件完全依賴進口，這已成為儲層改造產業鏈中的一大痛點。

為打破壓裂軟件關鍵技術國外壟斷，2018年10月，集團公司設立中長期研發目標，由科技管理部組織，設立壓裂軟件研發專題，壓裂優化軟件預研起步；2020年6月，集團公司將“體積壓裂優化設計軟件”列為關鍵核心技術攻關項目，并通過“揭榜掛帥”的科研組織模式，征集軟件研發項目團隊。

中國石油勘探開發研究院首席技術專家王欣勇挑重任，以壓裂酸化技術中心地質工程一體化科室團隊為基礎，聯手多家單位成功揭榜“體積壓裂優化設計軟件”項目。

對標國際一流軟件，團隊明確了自研軟件趕超的品牌目標。做好任務定位，本著“世界眼光、國際標準、中國特色、高點定位”的理念，團隊充分發揮集團公司優勢，加大攻關，向軟件研發“亮劍”，努力打造能代表集團公司理論、技術發展新成果的精品工程。

沖鋒

——從“突圍”到“迭代”

在中國石油勘探開發研究院（以下簡稱“勘探院”）副院長付永強、首席技術專家王欣帶領下，項目團隊成員不懼難題挑戰，從國內常規和非常規油氣藏改造生產需求出發，對創新解決軟件研發難點問題上下求索、博采眾長。團隊對標國際最先進的商業化軟件，采用國際上最先進的地質工程一體化技術路線，在開發過程中不斷推動軟件持續迭代升級。

攻關不到5年，團隊就拿下了11項卡點技術，編碼150余萬行，三維裂縫模擬結果與相同條件下的大物模實驗結果近乎一致，壓后產能模擬精度通過國際石油工程師協會（SPE）標準算例的驗證。人工裂縫模擬和壓后產能模擬，計算速度從天為單位降低到小時甚至分鐘為單位的模擬，達到同類頂級軟件水平。

2022年1月27日，團隊在北京正式發布了FrSmart1.0Beta版，這款軟件擁有地質力學建模、壓前分析、壓裂模擬、產能模擬、經濟評價、實時決策6大功能模塊，實現了常規、非常規等多種油氣藏類型的直井、定向井、水平井等單井壓裂優化設計功能，非平面全三維裂縫模擬模型緊跟國際先進水平。成果實現了國產化軟件里程碑式的突破，僅能依靠引進國外軟件做壓裂設計的歷史一去不復返。

自1.0Beta版發布后，團隊按照現場需求和應用反饋，以地質工程一體化工作流程為主線，不斷完善各大功能模塊，快速升級核心功能。2023年11月23日，具有200余萬行代碼的FrSmart1.0版軟件正式發布。它的發布為國內主要油氣公司的國內外油田區塊優化設計提供了國產化工具，助力油氣公司高質量發展更上一層樓。

FrSmart1.0版軟件全新上線了地質力學建模、壓前分析、壓裂測試、壓裂模擬、產能模擬、經濟評價、實時決策和數據庫8個功能模塊。它從單井壓裂優化設計，快速跨入平臺多井地質工程一體化壓裂優化設計時代，能夠解決目前絕大多數油氣藏、多種井型及平臺井工廠化的壓裂模擬和產能模擬面臨的技術問題。軟件增加多井工廠化拉鏈式壓裂模擬、天然裂縫和層理對裂縫擴展的影響、多種壓裂液和支撐劑復合壓裂工藝模擬等多項特色功能，更加聚焦現場應用需求。穩定性和計算效率也大幅提升，達到了工業化模擬標準，計算結果經專業機構評測及上千用戶測評與國際頂級商業化軟件水平同步，非平面全三維裂縫模擬、嵌入式離散裂縫產能模擬達到國際先進水平。關鍵模塊間“一鍵式”成果信息無丟失傳遞和繼承，將原先需要幾天、幾小時完成的工作，降低到分鐘級甚至秒級完成，準確程度和效率大幅提升，地質-工程-信息一體化壓裂優化設計功能進一步完善。

持續推動軟件功能不斷提升，目前軟件已經升級到FrSmart2.0Beta版，裂縫模擬實現了流固耦合求解的算法優化和并行重構，速度提升3至10倍。上線多重孔滲模擬器、三維地質力學建模模塊，四維地應力模擬實現突破，新增幾何法和聚類分析分段分簇和風險避射等功能，人機交互界面邏輯性和可操作性進一步優化。后續軟件還將繼續升級到儲層改造仿真軟件FrSmart2.0版本。

壓裂軟件研發已取得巨大進展，但談到未來，團隊成員坦言，軟件性能提升依然面臨巨大挑戰。如何提高軟件的運算速度和穩定性，豐富軟件功能，形成具備一體化、智能型壓裂優化設計平臺；如何滿足儲層改造生產需求，盡快實現國產化替代，把軟件打造成一款更先進、更易用、更有用戶吸引力的品牌軟件和工程利器……這些，都在等待他們進一步去突破。

聚力

——團隊努力是乘法

FrSmart軟件的成功開發是集體智慧的結晶。團隊成員在攻堅克難中前赴后繼，完成著知識和經驗的接力和傳承。團隊初建時，在王欣的帶領下，楊立峰、劉哲、王臻、高睿、莫邵元組成的5人團隊合力攻關，共克難題。懷抱理想主義情懷，大家志同道合、互幫互助，將團隊鍛造成當時集團公司戰斗力最強的一支隊伍。

歷經6年披荊斬棘，圍繞FrSmart軟件研發，團隊的研究已涵蓋壓前、壓中和壓后全鏈條、9個模塊的關鍵問題，團隊的構成也在任務的不斷調整和完善中形成了新的強大陣容。

在壓裂軟件研發的頂層設計上，付永強、王欣統攬全局，在規劃和決策層面進行戰略性的布局和安排。楊立峰作為技術研究執行層面負責人之一，負責軟件開發的整體把控協調。科室主任劉哲除負責軟件研發工作的整體推進外，還承擔了壓后產能模擬、經濟評價兩個模塊的開發與設計工作。副主任范濛主要負責裂縫擴展模擬核心模塊的研發工作。一級工程師盧海兵負責壓力測試版塊的研發工作及現場應用測試工作。團隊兩位年輕的90后成員袁立山和劉浩分別負責三維地質建模模塊的研發和壓前分析模塊的研發。引進的地質力學專家王剛有著豐富的海外軟件研發經驗，目前負責地質力學相關模塊的功能設計和研發。

FrSmart軟件的問世、迭代，凝結著團隊老中青三代科技工作者的心血，他們用實際行動踐行著壓裂人為保障國家能源安全奉獻自我的誓言。

付永強從2023年底開始負責FrSmart軟件的新項目攻關，擔任項目長和團隊帶頭人。軟件研發進入了新的階段，如何讓軟件的應用場景適應油氣田的現狀；從數學建模、代碼編寫到應用推廣及后期的技術支撐，如何做好人力資源的規劃；如何實現科技管理的創新，制定合理的軟件開發體制機制，這都是他在著手推進的工作。“不同階段，我們面對的問題不同。當前，有和無的問題我們已經解決了，國家有了自主研發的壓裂軟件，結束了長期依賴國外軟件的被動局面。但油氣開發是一項長期事業，我們要根據不同的油田特性來進行軟件調整，讓它的應用范圍不斷擴大，能解決不同的個性化問題。所以，我們現在正朝著從有到精這個方向走。”對油田開發事業，付永強懷有熾熱的情感，在國內外油田的現場工作經驗和油田管理經驗，讓他有信心和底氣迎接未來的挑戰。

從2018年壓裂優化軟件預研起步，到2020年集團公司將“體積壓裂優化設計軟件”列為關鍵核心技術進行項目攻關，王欣都站在了前列。敢于擔當，直面挑戰，王欣坦言，底氣來自集團公司幾十年應對各種復雜儲層條件做工程技術研究的積淀。帶領團隊合力攻關，王欣知人善任，大家優勢互補、不辭辛苦，積極主動把工作不斷向前推進。經歷過軟件架構推翻重建、將收費軟件整體遷移到開源三維可視化工具的痛苦過程，FrSmart軟件從1.0Beta版向2.0迭代。面對人工智能、大數據、云計算新技術的涌現，FrSmart軟件的未來發展亦有了新布局。關鍵核心技術項目攻關將于2025年年底結題，帶領團隊完成好最后攻關，即使不再擔任新項目的項目長，但作為勘探院儲層改造領域的首席技術專家，發揮支撐、輔助作用，為團隊建言獻策，為FrSmart軟件的迭代發展繼續貢獻力量，王欣仍責無旁貸。

楊立峰從項目開始就參與到壓裂軟件的課題攻關中。此前的油田工作經歷和項目管理經驗讓他有機會接觸到廣闊的知識領域，也通過棘手問題的解決，提升了自己的能力。將老同志手把手教給他的知識、技能，用到FrSmart軟件開發中，他全程參與了項目的攻關。隨著軟件研發取得一個個突破，楊立峰在團隊中也擔負起更加重要的責任。與團隊同事一路“過關斬將”，他的目標是打造更先進、更好用、更美觀的軟件。“人工智能技術賦能壓裂開發，將提升我們的設計效率及效果。借助云上資源，解決用戶在硬件配置上的痛點問題；將交互式的操作引入網頁端……這都是未來我們需要去探索的方向。”楊立峰說。

劉哲是團隊中的青年女專家。2015年之前，她更多是在油田跑現場，休完產假后她承擔了重大專項的管理工作，不能到現場，與技術脫離，一段時間她曾陷入迷茫。加入FrSmart軟件的開發中，能繼續用自己之前的積累為項目推進作貢獻，她感到由衷開心。由于領導的信任，她挑起了部分管理重任，全程參與項目攻關，她不僅提高了業務能力，也收獲了不一樣的體驗。專注于軟件開發，她愿與其他團隊成員一道迎來事業的下一個輝煌。

團隊骨干成員范濛是裂縫模擬器的主要負責人之一，因需要面對現場各種復雜的情況，他必須馬不停蹄地處理遇到的各種問題。入職4年，雖時間不長，但他成長迅速，挑起了科室的一些管理工作。領導、前輩的信任與支持，讓他敢于放開手腳去闖。一路的攻關經歷，也堅定了他的事業信心。將軟件開發當成一項技術傳承的事業來做，他在一點一滴的積累中也收獲了事業的成就感。

袁立山和劉浩雖是2022年入職的新人，但在短短的時間內，他們都獨自挑起了重任。他們感謝團隊對年輕人的信任，讓他們在自己負責的小方向能夠自由探索。為了讓軟件更好用，他們愿沉下心鉆研好技術。

將個人追求融入團隊目標中，抱著干事創業的信念，團隊敢于挑戰未知，敢于面對困難。在無數次的探討和試驗中，他們一步步向前，用實際行動證明了無論起點有多低，只要堅持不懈，就一定能走出一條屬于自己的路。

破浪

——奮楫揚帆啟新程

以成果快速轉化滿足現場迫切需求為動力，團隊高度重視用戶側的反饋意見和建議。聯合示范應用單位，團隊開展軟件培訓，在推廣軟件的同時，也找到了及時獲取用戶反饋的重要渠道。

劉哲坦言，最初的培訓其實只在內部進行，但軟件最終要拿到市場上檢驗，因此對外培訓被提上了日程。第一期對外培訓，應用單位從速度、穩定性、功能設置等方面提出了許多改進意見，辛苦打磨出的產品在別人眼中存在諸多欠缺，起初團隊中每個人心情都很低落。但后來大家都認為第一期培訓具有里程碑意義，因為用戶反饋正是一面鏡子，正視這些意見，改進產品才能獲得性能更好的軟件。

裂縫擴展模擬提速是影響軟件使用效率的最重要的一個問題，這一問題正是在培訓反饋中被發現。團隊迎難而上，在楊立峰的帶領下，組織王臻、范濛等核心研發人員開展技術攻關，在勘探院國際合作處的大力支持下，與國際多位知名教授合作，獲得了他們在算法層面上提供的經驗指導。團隊還積極對接中國地質大學（武漢）、深圳北理莫斯科大學等高校，就裂縫擴展模擬算法提速問題開展技術交流。在專家的指導下，團隊多次開展頭腦風暴，最終突破流固耦合和線性方程組求解等關鍵算法，將模擬器的速度提升10倍以上，同時采用多進程并發對各壓裂段并行計算，充分利用多核資源，實現了硬件并行加速。

將培訓作為推廣軟件和提升軟件性能的主要渠道，6年時間里，FrSmart軟件研發團隊已累計完成18期應用培訓，覆蓋集團公司所有油氣田與鉆探企業。中國石化中原油田、中國海油、延長油田及國內十余所高校，累計培訓學員約1100人次。吉林油田油氣工藝研究院、新疆油田工程技術研究院的儲層改造工程師們在參加軟件培訓后，先后多次自主在油田研究院和采油廠組織軟件應用培訓；長慶油田、西南油氣田、川慶鉆探等均在系統平臺安裝部署應用，加強FrSmart軟件推廣力度；吐哈油田、長城鉆探等單位基本實現FrSmart軟件的全面應用，并依托模擬結果發表多篇高水平科研論文。

2024年3月25日至29日，FrSmart軟件研發團隊在廣州培訓中心成功完成集團公司組織的FrSmart初級班培訓任務。這是FrSmart2.0Beta版在集團公司16家油氣田公司、7家科研院所與鉆探企業的首期培訓，為軟件在集團內部單位的全面推廣應用，實現自主化國產軟件的全面替代奠定了堅實基礎。

截至2024年10月中旬，FrSmart軟件已在中國石油、中國石化、中國海油、延長石油部署安裝突破1570套，在頁巖油氣、致密油氣、深層煤層氣等資源領域壓裂設計中應用萬余段/層，反饋良好。

團隊還與石油類高校簽訂FrSmart軟件的聯合測試協議，以軟件為載體，傳承技術，依托平臺數據、人才、技術與高校前沿領域尖端科技力量，共同完成技術迭代。團隊不斷強化基礎研究、技術創新與油田現場的密切結合，從而聯合完善學、培、售、用的工業化軟件產業鏈，實現軟件從1.0到2.0的升級，推動校企雙方高質量共同發展。

在軟件應用培訓中，團隊發現，用戶的要求越來越高。一些用戶甚至會問，能否輸入幾個參數軟件就能直接給出壓裂設計方案，或者直接在手機上操作軟件就能快速完成設計。最開始收到這些提問時，團隊覺得想法太美好了。但隨著人工智能的飛速發展，緊密圍繞儲層改造的關鍵核心問題，以大數據、機器學習等技術為手段，開展智能化壓裂優化設計與實施決策技術攻關，FrSmart軟件向更智能、更便捷的方向發展似乎變成了可能。

在新時代、新征程中奮勇爭先、建功立業，FrSmart軟件研發團隊已做好準備。團隊成員將繼續砥礪品格，堅持創新，錘煉過硬本領，在奮斗中展現風采，做高水平科技自立自強的排頭兵。為祖國石油事業的發展貢獻力量，在新時代的征程中留下團隊奮斗的足跡。