国产数智化核心工业软件为油气勘探开发赋能

戴 城 陈志强

➤在油气勘探开发领域，高端专业软件不仅是企业的核心竞争力，还是传统油气行业信息化升级、数字化转型的重点，代表着高效率、高收益，是市场争夺的有利锚点

➤目前，西方国家工业软件发展时间较长，基本上掌控着国际上最先进的研发技术和软件产品，海外石油公司高度重视工业软件技术研发，以斯伦贝谢、哈里伯顿为代表的国际油服公司，每年保持3%的科研投入强度，持续进行高端软件研发

➤中国石化“十条龙”科技攻关项目—油气藏开发一体化软件COMPASS Plus研发于2023年正式立项，该项目以COMPASS软件为基础，对标国外一流商业软件，研发具有中国油气开发特色的一体化软件，实现软件特色功能领跑

工业软件是指应用于工业领域，以提高工业企业研发、生产、管理水平和工业装备性能的应用软件，是工业设计和生产最重要的核心技术，被誉为“工业皇冠上的明珠”。

在油气勘探开发领域，高端专业软件不仅是企业的核心竞争力，还是传统油气行业信息化升级、数字化转型的重点，代表着高效率、高收益，是市场争夺的有利锚点。尽管全球能源转型持续加快，但在今后相当长时期内，石油和天然气的主体能源地位不会改变。油气勘探开发工业软件通过对地震数据、井筒数据、油藏数据等进行处理计算、模拟分析，使得勘探开发业务变得可计算、可量化，从而提高勘探开发决策的科学性，保障业务成果的准确性。随着国家大力推进油气勘探开发，全力发展并解决一系列“卡脖子”技术，减少对国外专业软件的过度依赖，是今后油气行业在技术发展方面的一项重要工作。

国内外油气藏工业软件发展现状

近年来，我国工业软件行业受到政府的高度重视和国家产业政策的支持。2015年国务院发布《中国制造2025》，提出要突破高端工业软件核心技术，开发高端工业平台软件和重点领域应用软件，推进中国工业软件体系化发展和产业化应用。2020年8月，国务院发布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，将工业软件纳入重点支持的范畴。2021年，习近平总书记在两院院士大会上指出，“要从国家急迫需要和长远需求出发，在石油天然气、基础原材料、高端芯片、工业软件等方面关键核心技术上全力攻坚”。

目前，西方国家工业软件发展时间较长，基本上掌控着国际上最先进的研发技术和软件产品。海外石油公司高度重视工业软件技术研发，以斯伦贝谢、哈里伯顿为代表的国际油服公司，每年保持3%的科研经费投入强度，持续进行高端软件研发，形成主导高端技术与软件产品的格局。其主要软件产品包括Petrel、Eclipse、OLGA、Landmark等，覆盖了勘探开发领域的全流程核心业务。

除此之外，一些国际石油公司也在内部开发了一些模拟器，一方面将自己公司沉淀的技术产品化，另一方面也是减少对外部软件的依赖，降低成本，比如埃克森美孚的Empower，壳牌的MORES，雪佛龙的Chears，康菲的Sensor，沙特阿美的Powers。这些模拟器将各个石油公司自己的技术和流程整合在一个平台下，并依据实际案例不停的迭代更新优化，形成了系列特色技术，其应用效果不亚于国际主流软件产品。

2000年以来，针对勘探开发一体化、地质工程一体化的发展趋势，国外大型油服公司启动了针对从地震资料处理、地质建模、油藏模拟、工程设计等全领域的软件整合，逐步形成了油气勘探开发全业务流程的一体化软件平台。同时，这些全流程的一体化软件平台已实现国际范围的市场化，并逐步构建了稳定的软件生态，对于外部软件的研发造成了技术与市场壁垒。

目前斯伦贝谢研制的Petrel平台是国际上最先进的油气藏开发一体化工业软件，由最初的地质建模专业软件逐渐发展成油气藏勘探开发一体化综合软件平台，已整合Eclipse（数模）、Kinetix（压模）、Visage（地应力）等软件模块，在全球油气行业得到了广泛应用。

在工业软件自主化、产业化紧迫形势下，国内科研院所、高校、企业纷纷投入自主工业软件研发，掀起了自主工业软件研发与应用热潮。目前，国内各大石油石化企业已形成共识，以中国石化、中国石油等大型企业为“链长”，联合应对“卡脖子”挑战，协同开展工业软件研发攻关工作，目前已取得一定进展。

在地震数据采集处理解释方面，中国石化石油物探技术研究院自主研发了地震数据解释平台News和地震处理系统PAI，已经形成替代能力，并完成了智能化改造。中国石油东方地球物理公司研发了地震数据处理系统GeoEast，具有完备的多工区联合解释、多波解释和深度域解释能力，形成了叠前叠后一体化、地震地质一体化、解释建模一体化的综合地震地质解释系统。

在地质建模和油藏模拟方面，中国石化石油勘探开发研究院（以下简称石勘院）相继研发了数值模拟软件COMPASS、压裂模拟软件HiFrac、地质建模软件iDRS等软件，其中COMPASS软件工业化程度最高，目前已发布3.0版本，黑油和组分模型达到主流商业软件水平，能满足常规油藏衰竭开发、注水开采、注气提高采收率的模拟要求，特别是在页岩油气方面形成了多项特色技术，软件在涪陵、川南等页岩油气开发领域已逐步替代国外同类产品。石勘院研发了油气藏数值模拟软件HiSim、“地质—工程”一体化压裂软件FrSmart，辅助油藏工程师进行油气藏精细油藏描述、层系井网部署和调整、水力压裂施工参数设计、开发方案优化和提高采收率等研究。

COMPASS Plus—石勘院油气藏开发一体化工业软件探索与实践

“地质—油藏—工程”一体化是当代油气藏开发的核心理念，与传统接力棒式的工作模式不同，一体化的工作模式要求地质模型、油藏模型、人工裂缝模型数据实时共享、模型动态更新，油气藏开发一体化软件是实现不同模型高频互动的关键，是支撑“地质—油藏—工程”一体化工作模式的重要保障。

中国石化高度重视油气藏开发一体化软件研发，石勘院相继研发了多款软件，并成立了建模—数模一体化软件攻关团队，博士占比超80%。2023年，中国石化“十条龙”科技攻关项目—油气藏开发一体化软件COMPASS Plus研发正式立项，该项目以COMPASS软件为基础，对标国外一流商业软件，研发具有中国油气开发特色的一体化软件COMPASS Plus，实现软件特色功能领跑，主体功能可替代，其余功能逐步缩小差距。

COMPASS Plus预期达到以下目标：一是整合建模、压模、数模3大模块，实现建模数模数据格式标准化，业务流程无缝衔接；二是主体功能模块对标国外主流商业软件，非常规油气领域形成系列特色技术；三是在中国石化代表性常规/非常规油气藏开展示范性应用，为油田成体系培训建模数模技术人才；四是在国外软件发生断供时，能够满足中国石化油气藏开发需求。

COMPASS系列软件未来分三步走，最终实现COMPASS由国内市场向海外市场的扩展，将COMPASS打造成全球化的石油石化核心工业软件。

智能化转型—未来油气勘探开发工业软件的发展趋势

人工智能技术日新月异，国产软件智能化水平亟待提升。工业软件智能化转型是大势所趋，主流工业软件均已推出智能化辅助分析工具，大幅提升了工作效率与产品竞争力，同时人工智能技术的应用将成为油气数字化转型的关键，在数据分析与挖掘、优化决策与支持等方面发挥巨大作用。目前，斯伦贝谢推出智能化辅助分析模块GAIA，搭建于DELFI软件生态的数字化勘探平台，整合机器学习以分析油藏数据，自动化建模工作流程，并优化油藏管理策略。贝克休斯研发了JewelSuite AI，处理大量的油藏数据，并从中提取模式、趋势和关联，具有自动化的工作流程，用于执行历史拟合和模型校准等任务。这些智能化实践已初见实效，提高了油气勘探开发效率，为整个油气行业提供了新的思路和解决方案。

随着油气开发由平面开发向立体动用转变，计算规模逐年增加，对工业软件计算效率提出了更高的要求。借助国家超算中心，研发面向新一代国产超算的油气藏勘探开发软件系统，是未来重要的发展方向，进而实现千万核级并行计算，支持10亿以上网格超大规模、超高精度、超高效率的油气藏直接模拟。以深层碳酸盐岩油气藏、大型页岩油气藏、高含水期碎屑岩油藏为研究对象，围绕建立整体油气藏模型、体现储层内部非均质性、满足三次采油精准模拟的需求，研发精细地质模型构建技术，实现亿级网格模型构建，完成精细油气藏模型案例。开展精细化数值模拟参数的表征方法研究，实现在实际油藏区块的10亿级网格的精细化数值模拟，为新区立体开发方案编制、老区剩余油气挖潜提供精细化技术支撑。