李心浩 常軍華 張吉群 李夏寧 陳建陽

（中國石油勘探開發(fā)研究院）

近年來，中國石油天然氣集團(tuán)有限公司（簡稱中國石油）加快研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型主流業(yè)務(wù)軟件，在不同專業(yè)應(yīng)用軟件研發(fā)實(shí)踐中進(jìn)行了組織管理創(chuàng)新探索,形成了不同的研發(fā)模式，開發(fā)出一批富有特色、可針對性解決實(shí)際問題的應(yīng)用軟件[1-2]。高含水油田開發(fā)優(yōu)化一體化軟件（簡稱IRes軟件）是在常規(guī)油藏工程研究基礎(chǔ)上，深化數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論研究，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，邊實(shí)踐應(yīng)用邊研發(fā)創(chuàng)新，逐步積累完善的研究成果。IRes軟件由中國石油勘探開發(fā)研究院自主研發(fā)，針對老油田水驅(qū)高效開發(fā)，受到油田開發(fā)技術(shù)與管理工作者的廣泛好評；已獲得軟件著作權(quán)登記30余件，授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)，科技查新7項(xiàng)，發(fā)表論文數(shù)十篇，獲得多項(xiàng)省部級、局級科技獎(jiǎng)勵(lì)。經(jīng)中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定，成果整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中多層多向產(chǎn)量劈分、水驅(qū)儲量控制程度評價(jià)方法和油田精細(xì)開發(fā)一體化軟件平臺均達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

目前，IRes軟件已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，在中國石油12個(gè)油田推廣安裝近300套，覆蓋中國石油老油田地質(zhì)儲量80×108t。在大慶、大港、新疆、遼河、長慶、吉林、冀東、青海、華北等國內(nèi)油田和阿聯(lián)酋、哈薩克斯坦、蘇丹、敘利亞、委內(nèi)瑞拉等國外油田共計(jì)300余個(gè)油藏區(qū)塊應(yīng)用，應(yīng)用范圍從億噸儲量油田的開發(fā)調(diào)整方案編制，到油田精細(xì)注水實(shí)時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)管理，為老油田進(jìn)一步提高水驅(qū)采收率提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1 IRes軟件研發(fā)歷程

1.1 研發(fā)背景與階段歷程

我國陸相沉積多層系水驅(qū)開發(fā)的老油田進(jìn)入高含水期后，面臨儲層物性變化、開發(fā)矛盾凸顯、剩余油分布高度分散、制定開發(fā)調(diào)整方案難度大等問題，而高含水油田一直是我國油田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的主體[3-5]。在現(xiàn)有油田開發(fā)專業(yè)軟件中，一類是常規(guī)油藏工程軟件，基于區(qū)塊、井組、單井研究，資料單一、多而零散，區(qū)域化規(guī)律性或精細(xì)化程度不夠；另一類是傳統(tǒng)油藏?cái)?shù)值模擬軟件，需要資料系統(tǒng)而完整，研究周期長，難以滿足生產(chǎn)實(shí)時(shí)調(diào)整的要求。國內(nèi)外尚無適合我國高含水老油田開發(fā)特點(diǎn)、能滿足精細(xì)化和實(shí)時(shí)化要求的專業(yè)軟件，研究與決策缺少科學(xué)適用的技術(shù)方法和實(shí)用軟件，勢必嚴(yán)重影響油田開發(fā)效果和水平。

中國石油勘探開發(fā)研究院油氣田開發(fā)軟件研究人員在2002年就提出設(shè)想，并著手組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行技術(shù)調(diào)研與基礎(chǔ)方法研究，提出了軟件主體框架和基本方法；2006年得到中國石油勘探與生產(chǎn)分公司立項(xiàng)支持，軟件研發(fā)應(yīng)用工作由此啟動(dòng)；2006—2010年，完成了軟件頂層設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，結(jié)合大港油田“二次開發(fā)”方案編制，形成高含水老油田開發(fā)精細(xì)動(dòng)態(tài)分析、開發(fā)矛盾診斷、剩余潛力評價(jià)等方法，將油藏儲量計(jì)算、油藏工程常規(guī)分析、油田開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價(jià)等成熟方法集成，搭建數(shù)據(jù)庫平臺，開發(fā)出油藏綜合分析評價(jià)軟件；2011—2013年，結(jié)合中國石油7個(gè)油田的深部調(diào)驅(qū)方案設(shè)計(jì)，形成層系重組優(yōu)選、井網(wǎng)部署與優(yōu)化、深部調(diào)驅(qū)優(yōu)化等方法，開發(fā)出老油田層系井網(wǎng)優(yōu)化重組軟件；2014—2016年，結(jié)合新疆油田“二三結(jié)合”方法編制，持續(xù)完善軟件，整合動(dòng)態(tài)地質(zhì)建模系統(tǒng)，研發(fā)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與存儲管理系統(tǒng)，形成高含水油田開發(fā)優(yōu)化一體化軟件平臺；2017年以來，結(jié)合4個(gè)油田的“第四代分層注水”實(shí)踐，開展精細(xì)油藏分析與智能分層注水方法研究，形成目前軟件的整體成果（圖1）。今后，根據(jù)油田開發(fā)需要，將進(jìn)一步拓展軟件功能。

1.2 IRes軟件功能特點(diǎn)

IRes軟件是一套融合地質(zhì)、油藏、工程、信息多領(lǐng)域一體化軟件系統(tǒng)，具有地質(zhì)建模、儲量評價(jià)、油藏工程分析、開發(fā)矛盾診斷、剩余潛力分析、開發(fā)調(diào)整優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)評價(jià)等7個(gè)子系統(tǒng)500余個(gè)功能模塊。IRes軟件形成了多項(xiàng)特色技術(shù)，從根本上變革了傳統(tǒng)的工作方式，顯著提升了油藏管理的科學(xué)化、精細(xì)化、智能化、實(shí)時(shí)化、一體化水平，具體表現(xiàn)為以下5個(gè)方面。

一是應(yīng)用老油田開發(fā)數(shù)十年積累的海量動(dòng)靜態(tài)、監(jiān)測、措施等多類數(shù)據(jù)，在多條件約束下進(jìn)行地質(zhì)建模、開發(fā)矛盾診斷、剩余潛力分析等，研究結(jié)果更加科學(xué)準(zhǔn)確；二是建立了以井層、單砂體為研究單元的精細(xì)動(dòng)態(tài)分析方法，平面上分析單砂體的注采關(guān)系，垂向上量化分層儲層動(dòng)用程度，根據(jù)開發(fā)效果和剩余潛力的精細(xì)分析，提出單井和井層為單位的優(yōu)化措施，大幅度提高研究精度；三是綜合應(yīng)用滲流力學(xué)、油藏工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能等多學(xué)科理論，形成注采流動(dòng)關(guān)系自動(dòng)識別、優(yōu)勢水流通道自動(dòng)識別、油藏生產(chǎn)歷史自適應(yīng)模擬等多項(xiàng)技術(shù)，顯著提升軟件智能化程度；四是多項(xiàng)智能化技術(shù)使油藏模擬運(yùn)算用時(shí)從數(shù)月縮減至幾天，結(jié)合第四代分層注水的井下實(shí)測數(shù)據(jù)和流量自動(dòng)控制，實(shí)時(shí)進(jìn)行單井措施優(yōu)選和定量優(yōu)化井組層段的注水量；五是提供一體化全生命周期的油藏研究模式，由傳統(tǒng)軟件的提供方法和工具為主，發(fā)展為過程引導(dǎo)的全新模式，指導(dǎo)油藏工程師進(jìn)行高水平油藏精細(xì)研究。IRes軟件可精準(zhǔn)、快速對數(shù)據(jù)庫中生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能模擬、處理、分析、診斷、優(yōu)化和預(yù)測，實(shí)現(xiàn)油田開發(fā)問題智能診斷、油藏開發(fā)潛力精細(xì)評價(jià)、油田生產(chǎn)優(yōu)化與科學(xué)決策，達(dá)到降本增效、提高工作效率的目的。

圖1 IRes軟件架構(gòu)示意圖

2 IRes軟件研發(fā)經(jīng)驗(yàn)

石油領(lǐng)域綜合性專業(yè)軟件通常系統(tǒng)龐大、功能齊全，具有持續(xù)更新升級的特征。軟件研發(fā)難度大、周期長，研發(fā)人員要求高，團(tuán)隊(duì)穩(wěn)定性好，國際知名軟件如Petrel、Eclipse等都是如此。IRes軟件研發(fā)是結(jié)合中國石油特點(diǎn)、實(shí)踐與應(yīng)用結(jié)合、穩(wěn)步推進(jìn)的過程，為專業(yè)軟件研發(fā)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

2.1 長期規(guī)劃與逐步推進(jìn)

由于油田地質(zhì)的復(fù)雜條件和流體在儲層中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律，人工開發(fā)干預(yù)程度不確定，采集資料不完整，造成油田開發(fā)基礎(chǔ)模型和方法較為分散，很多理論計(jì)算方法尚不成熟、不準(zhǔn)確，系統(tǒng)的油田開發(fā)軟件研發(fā)難度很大。從解決實(shí)際資料應(yīng)用和基礎(chǔ)方法入手，逐步研發(fā)形成成果軟件，需要的時(shí)間和投入難以確定。因此，油田開發(fā)一體化軟件研發(fā)必須要有長期的規(guī)劃設(shè)想、長期的穩(wěn)定團(tuán)隊(duì)和各級領(lǐng)導(dǎo)與資金投入的支撐。

2002年，IRes軟件的開拓者意識到，中國石油缺少用于老油田生產(chǎn)調(diào)整和優(yōu)化決策的軟件，而市面上也沒有相應(yīng)的成熟軟件，應(yīng)盡快編制一套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、輔助老油田生產(chǎn)調(diào)整和優(yōu)化決策的軟件。軟件的研發(fā)思路和設(shè)計(jì)得到了上級領(lǐng)導(dǎo)的支持，并組建了最初的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開始工作。10余年來，研發(fā)與應(yīng)用相結(jié)合，從集成成熟的儲量計(jì)算、油藏工程和經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法，逐步發(fā)展到老油田開發(fā)矛盾精細(xì)診斷與剩余油描述模塊、老油田層系井網(wǎng)重組優(yōu)化模塊，繼而形成完整的開發(fā)優(yōu)化一體化軟件系統(tǒng)，推進(jìn)與智能分層注水的結(jié)合，并在各個(gè)油田規(guī)?；瘧?yīng)用，設(shè)計(jì)目標(biāo)一步步得到實(shí)現(xiàn)。

2.2 專家引領(lǐng)與多學(xué)科研發(fā)團(tuán)隊(duì)

油田開發(fā)專業(yè)軟件是多學(xué)科融合的研究任務(wù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該由各種專業(yè)的人才組成，既需要具備基礎(chǔ)方法研究的學(xué)者，也需要專長于計(jì)算機(jī)軟件方法和程序編制人員，更需要對油田開發(fā)具有深厚認(rèn)識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專家。團(tuán)隊(duì)帶頭人是軟件的總體設(shè)計(jì)師，掌控軟件的發(fā)展方向，承擔(dān)著落實(shí)項(xiàng)目支持，制定軟件發(fā)展規(guī)劃、各階段攻關(guān)目標(biāo)和研發(fā)思路，組織團(tuán)隊(duì)推進(jìn)研發(fā)等多項(xiàng)任務(wù)。IRes軟件項(xiàng)目負(fù)責(zé)人是學(xué)科帶頭人，擁有豐富的油田開發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，長期從事油田開發(fā)軟件研發(fā)工作，具備教授級高級工程師資質(zhì)。在組織進(jìn)行大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人制定了從集成到創(chuàng)新的研發(fā)思路，在領(lǐng)導(dǎo)支持下組建囊括計(jì)算機(jī)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、油田開發(fā)、開發(fā)地質(zhì)等多學(xué)科研發(fā)團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提出人選崗位與條件，負(fù)責(zé)制定項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃和運(yùn)行控制[6]。IRes軟件研發(fā)模式印證了完全項(xiàng)目制對專業(yè)軟件研發(fā)項(xiàng)目的適用性。

在IRes軟件研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)建設(shè)與運(yùn)行十分重要，尤其是團(tuán)隊(duì)溝通與交流機(jī)制，對軟件研發(fā)成功不可或缺。通過溝通交流，勘探與生產(chǎn)分公司、勘探開發(fā)研究院、油田等的領(lǐng)導(dǎo)和專家提出了很多建設(shè)性建議，指引了軟件發(fā)展方向；通過技術(shù)交流與研討，外部專家學(xué)者對軟件研發(fā)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和應(yīng)用實(shí)踐提供了支持；通過團(tuán)隊(duì)內(nèi)部討論和技術(shù)交流，充分發(fā)揮每個(gè)成員的積極性和創(chuàng)造性，大幅提高了軟件的精細(xì)化程度和應(yīng)用能力，也促進(jìn)團(tuán)隊(duì)人員在多專業(yè)領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展，逐漸成長為復(fù)合型人才。

2.3 需求導(dǎo)向與研用結(jié)合

現(xiàn)場生產(chǎn)與用戶需求決定軟件的研發(fā)方向。IRes軟件從設(shè)想到形成成果，一個(gè)突出特點(diǎn)就是研發(fā)與應(yīng)用緊密結(jié)合，應(yīng)用引導(dǎo)研發(fā)的全過程。軟件最初的切入點(diǎn)是中國石油“二次開發(fā)”工程，軟件研發(fā)人員承擔(dān)并完成了大港棗園油田二次開發(fā)方案編制項(xiàng)目。棗園油田數(shù)據(jù)量大、類型繁多，人工整理費(fèi)時(shí)費(fèi)力，難以綜合分析利用。研發(fā)人員根據(jù)開發(fā)軟件模塊的應(yīng)用效果反復(fù)改進(jìn)，迅速推進(jìn)開發(fā)方案編制，形成“項(xiàng)目帶動(dòng)軟件，軟件促進(jìn)項(xiàng)目”的工作模式。在中國石油“二次開發(fā)”工程中，IRes軟件發(fā)展了以單砂體為單元的開發(fā)矛盾診斷和剩余油描述功能；在“深部調(diào)驅(qū)”工程中，發(fā)展了基于單井個(gè)性化特征分析的深部調(diào)驅(qū)優(yōu)化功能；在“二三結(jié)合”工程中，發(fā)展了基于大數(shù)據(jù)的提高采收率水驅(qū)潛力快速評價(jià)功能；在“第四代分層注水”工程中，發(fā)展了老油田智能水驅(qū)調(diào)整功能。

IRes軟件在各油田和研究院的應(yīng)用中，不斷發(fā)現(xiàn)科研和生產(chǎn)中的實(shí)際問題，持續(xù)研發(fā)和改進(jìn)，并根據(jù)用戶的不同需求，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)定制。例如，對于同一個(gè)軟件功能，科研人員要求更多個(gè)性化設(shè)置以進(jìn)行更全面的研究，而生產(chǎn)管理人員要求更常用的設(shè)置來迅速分析進(jìn)行決策。從應(yīng)用需求出發(fā)，邊研發(fā)邊應(yīng)用，邊應(yīng)用邊完善，這是IRes軟件研發(fā)成功的重要經(jīng)驗(yàn)。

2.4 攻堅(jiān)克難與技術(shù)創(chuàng)新

通用軟件研發(fā)是將成熟方法和技術(shù)編制成軟件程序，專業(yè)軟件的核心競爭力在于擁有獨(dú)創(chuàng)性的技術(shù)，依靠技術(shù)創(chuàng)新解決專業(yè)技術(shù)難題。針對高含水老油田水驅(qū)開發(fā)調(diào)整難題，以及現(xiàn)有軟件的局限和不足，IRes軟件應(yīng)用油田開發(fā)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫等多學(xué)科理論，形成了動(dòng)態(tài)精細(xì)地質(zhì)建模技術(shù)、微相控制下的分層注采流動(dòng)關(guān)系自動(dòng)識別技術(shù)、多層多向多條件約束下的產(chǎn)量劈分技術(shù)、水驅(qū)儲量控制程度計(jì)算新方法、實(shí)時(shí)單井措施優(yōu)選與注水量優(yōu)化技術(shù)等獨(dú)有的關(guān)鍵技術(shù)與方法。IRes軟件兼具特色地質(zhì)建模、開發(fā)矛盾診斷、剩余油潛力分析、開發(fā)調(diào)整優(yōu)化、數(shù)據(jù)管理等多種功能。

IRes軟件從無到有，核心技術(shù)持續(xù)迭代更新，不斷增加考慮因素，提高算法準(zhǔn)確性，擴(kuò)大適用范圍；緊隨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更新，軟件功能始終符合最新標(biāo)準(zhǔn)；緊隨計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)進(jìn)步，采用計(jì)算機(jī)多核并行技術(shù)提升計(jì)算速度；緊隨計(jì)算機(jī)算法進(jìn)步，將最新算法與油田開發(fā)專業(yè)緊密結(jié)合形成了新的核心技術(shù)。方法與技術(shù)的不斷創(chuàng)新是IRes軟件研制的一個(gè)亮點(diǎn)。

3 推進(jìn)石油專業(yè)軟件研發(fā)的建議

專業(yè)軟件已經(jīng)成為石油行業(yè)中必不可少的工具，中國石油作為大型國有企業(yè)，必須要自主研發(fā)擁有核心技術(shù)的專業(yè)軟件。下面就推進(jìn)石油專業(yè)軟件研發(fā)提出幾點(diǎn)對策建議。

3.1 以用戶為中心，持續(xù)發(fā)展軟件

用戶是軟件研發(fā)過程中的終極目標(biāo)，用戶的需求是推動(dòng)軟件進(jìn)步的不竭動(dòng)力。軟件研發(fā)要組建用戶參加的專業(yè)技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，根據(jù)軟件特點(diǎn)，制定合適的研發(fā)與應(yīng)用策略和方法，深度挖掘目標(biāo)用戶，進(jìn)行針對性推廣并建立長期的技術(shù)支持，將用戶需求和使用情況及時(shí)反饋給研發(fā)人員，促進(jìn)軟件的完善和發(fā)展。與用戶建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，做好軟件技術(shù)支持、培訓(xùn)和推廣。用戶主導(dǎo)，保障軟件研發(fā)的正確方向和終極目標(biāo)，盡快實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用價(jià)值。

3.2 以我為主，探索合作研發(fā)道路

軟件行業(yè)的知識和技術(shù)不斷更新迭代，特別是近年來大數(shù)據(jù)和人工智能飛速發(fā)展，成為各行各業(yè)的新熱點(diǎn)，已在很多行業(yè)涌現(xiàn)出成熟、甚至工業(yè)化的應(yīng)用，但在石油行業(yè)仍然處在探索階段[7]。建議加強(qiáng)對學(xué)術(shù)合作的支持，助力專業(yè)軟件研發(fā)者緊跟學(xué)術(shù)前沿，尋找新技術(shù)與行業(yè)問題的結(jié)合點(diǎn)。優(yōu)秀的石油行業(yè)軟件產(chǎn)品不僅要有核心技術(shù)，也要有簡潔易懂的軟件界面、易于上手操作的軟件設(shè)置、直接美觀的成果展示系統(tǒng)。這些非核心功能，可以借助市場的力量，尋找優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行合作開發(fā)，完善軟件產(chǎn)品，從而可以縮短研發(fā)進(jìn)程、提高效率、降低研發(fā)成本。

3.3 以人為本，建立軟件人才激勵(lì)制度

軟件研發(fā)類項(xiàng)目不同于硬件技術(shù)的研發(fā)，研發(fā)人員是最核心最重要的研發(fā)資源，人力資源幾乎是項(xiàng)目的全部資源和投入。如何用好人才、穩(wěn)定人才、激勵(lì)人才十分重要。從IRes軟件研發(fā)看，團(tuán)隊(duì)激勵(lì)與人才成長空間尚有不足。建議探索軟件項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)管理方法改革，增加人員費(fèi)和勞務(wù)費(fèi)比例；重視軟件的潛在價(jià)值，建立合理的軟件成果定價(jià)和轉(zhuǎn)化創(chuàng)效制度，推進(jìn)軟件成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，激勵(lì)研發(fā)人員；穩(wěn)定研發(fā)團(tuán)隊(duì)，增加對軟件、石油等相關(guān)行業(yè)優(yōu)秀人才的吸引力，提升軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)的實(shí)力水平。