11月23日，对于中国石油压裂人而言，是一个难忘的日子。这一天，由中国石油勘探开发研究院牵头，历时5年自主研发的地质工程一体化压裂优化设计软件FrSmart1.0版在北京发布。FrSmart1.0版的发布，为中国石油、中国石化、中国海油、延长石油等主要油气公司的国内外油田区块优化设计，提供了国产化工具，将助力油气公司高质量发展更上一层楼。
FrSmart1.0版发布 填补国内空白
近年来，随着我国油气资源劣质化程度加剧，油气勘探开发难度越来越大，在此背景下，压裂工程是国内非常规油气不可或缺的开发利器之一。
工业软件是解决压裂工程问题核心技术的有形化载体，是实现复杂地质条件下的高质量压裂的必备工具。长期以来，我国压裂软件全部依靠国外进口，购置成本高，同时面临国外技术封锁以及数据安全等多重风险。中国石油集团于2018年通过“揭榜挂帅”的竞争性选才方式，筛选出一支敢想敢*精英团队，通过联合攻关，建立高效的科研合作和创新机制，在短短5年内解决了非平面全三维裂缝模拟、含天然缝复杂裂缝模拟等瓶颈技术，高质高效地完成了FrSmart1.0版压裂软件的研发，实现了国产压裂优化设计软件零的突破，填补了国内空白。
FrSmart1.0版软件，目前已具备地质力学建模、压前分析、压裂测试、压裂模拟、产能模拟、经济评价、实时决策和数据库8个模块，能够解决绝大多数油气藏、多种井型及平台井工厂化的压裂模拟和产能模拟，计算结果经专业机构及上千用户测评，与国际商业化软件基本一致。
团队从零起步 敢于挑战未知
从零开始，艰辛而坎坷。项目团队不惧困难，敢于挑战。
国外商业化软件多起步于20世纪80年代，我国想要在短时间内赶超谈何容易。为了快速实现关键核心技术突破，填补国内压裂软件空白，中国石油集团召集软件研发项目团队，中国石油勘探开发研究院酸化压裂技术中心原主任王欣担起重任，站在了台前。以压裂中心地质工程一体化科室5人团队为基础，联合勘探院工程研究所、采油研究所、测井研究所、人工智能中心、造价中心等多个单位，同时与昆仑数智、东方物探等单位，以及部分油田单位、工程服务单位和高校，组成由50多名技术骨干组成的“产、学、研、用”联合攻关团队。
FrSmart软件研发团队是老中青结合、优势互补的优秀团队。当时，他们面临的最大问题是没有工业软件研发经验。然而，这并没有让团队成员退缩。成功“揭榜挂帅”后，他们便一头扎到了软件研发一线。从业务功能到界面布局、从语言选择到控件优化、从测试应用到培训组织，他们夜以继日地推敲软件顶层设计、打磨软件产品。有凌晨3时起床写下灵感的杨立峰，有待产仍奋斗在一线的刘哲，有执着于技术掰手腕的王臻，有一坐就是一天的范濛，有对细节精雕细琢的胡兰，有思路活跃的刘程，有新入职就勇挑重担的袁立山和刘浩……
团队从“芯”开始 攻克诸多难题
压裂软件的开发，底层的求解器是核心、是芯片、是“发动机”。模型和算法是基石，涉及多物理场耦合求解问题，要有数学、力学、物理学多学科交叉综合应用的能力，事关稳定性和求解效率的算法更是商业化软件的机密，文献中没有报道。项目团队不畏艰难，以1年攻克1～2项关键核心技术的速度，快速扫清了底层求解器开发的“拦路虎”。
然而，成功的道路并不是一帆风顺的。2021年，水平井单井分段多簇裂缝竞争起裂扩展模拟取得了重大突破，项目团队欢欣鼓舞，于2022年联合示范应用单位，开展了多期软件培训。但正是在培训过程中，广大的现场压裂工程师给项目团队反馈了多项建议，其中裂缝扩展模拟提速是影响软件使用效率的重要问题。
面对这一难题，项目团队没有退缩，在专家杨立峰的带领下，组织王臻、范濛等核心研发人员开展技术攻关。一方面，在勘探院国际合作处的大力支持下，与国际先进压裂软件FrackOptima创始人徐冠水教授签订了合作协议，徐冠水提供算法层面经验。另一方面，积极对接中国石油大学（华东）、中国地质大学（武汉）、深圳北理莫斯科大学等高校，就裂缝扩展模拟算法提速问题开展技术交流。在专家的指导下，项目团队多次开展头脑风暴，最终确定了算法提速与硬件提速两套思路。杨立峰、范濛等技术人员，突破流固耦合和线性方程组求解等关键算法，将模拟器的速度提升10倍以上。同时，采用多进程并发对各压裂段并行计算，充分利用多核资源，实现硬件并行加速。
团队从“码”发力 持续更新迭代
FrSmart软件研发需要不断打磨，持续更新迭代。很多时候需要打破已有框架，甚至推倒重来。
软件研发团队中有许多“码农”，虽然他们平均年龄只有二三十岁，却有着属于“码农”的刻板印象。
“我经常一上午都不喝水，有时候确实是看着代码就出神了，一上午都不会离开工位。”杨超说。
“我在大学期间的研究方向就是暂堵，在实验和数值模拟上都有一些认识，我可以尝试把它们移植到软件中。”袁立山说。
“我刚才接着莫邵元博士的代码，结合新需求进行了拓展，能够实现地面和地下泵注程序转换了。”刘浩说。
团队骨干成员、90后的范濛是裂缝模拟器的主要负责人之一，需要面对现场各种复杂的情况，他必须马不停蹄地处理遇到的各种问题。在办公室的他，时而坐着敲代码，时而对着屏幕发呆。他喜欢和王臻讨论问题，无论是在路上还是在餐厅，总能见到他俩交谈的身影。
未来持续升级 打破国外垄断
FrSmart1.0版发布后，未来将持续升级，开展三维地质力学建模、酸压模拟、并行计算等模块及技术攻关研发。
FrSmart将逐步打破国外压裂优化设计模拟软件的长期垄断局面，为我国能源行业储层改造领域技术发展的自立自强发挥示范作用，为我国油气发展及国内储层改造技术走向世界保驾护航。
FrSmart1.0版的问世，凝结着中国石油老中青三代科技工作者勠力同心、攻坚克难、爱岗奉献、打造“压裂软件中国芯”的心血，他们用实际行动践行着为保障国家能源安全作出压裂人的贡献的誓言，他们更用丰硕的成果为端牢能源饭碗打造科技利器。
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编辑：梁国华
校对：孟莹
审核：常斐 卢向前
