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有限公司（簡稱中國石油）加快研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的大型主流業(yè)務軟件，在不同專業(yè)應用軟件研發(fā)實踐中進行了組織管理創(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、可針對性解決實際問題的應用軟件[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)油藏工程研究基礎上，深化數(shù)學基礎理論研究，利用現(xiàn)代計算機技術，邊實踐應用邊研發(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)，針對老油田水驅高效開發(fā)，受到油田開發(fā)技術與管理工作者的廣泛好評；已獲得軟件著作權登記30余件，授權發(fā)明專利3項，科技查新7項，發(fā)表論文數(shù)十篇，獲得多項省部級、局級科技獎勵。經(jīng)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會鑒定，成果整體達到國際先進水平，其中多層多向產(chǎn)量劈分、水驅儲量控制程度評價方法和油田精細開發(fā)一體化軟件平臺均達到國際領先水平。

目前，IRes軟件已實現(xiàn)規(guī)?；瘧茫谥袊?2個油田推廣安裝近300套，覆蓋中國石油老油田地質儲量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300余個油藏區(qū)塊應用，應用范圍從億噸儲量油田的開發(fā)調整方案編制，到油田精細注水實時優(yōu)化生產(chǎn)管理，為老油田進一步提高水驅采收率提供了強有力的技術支撐。

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開發(fā)的老油田進入高含水期后，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)律性或精細化程度不夠；另一類是傳統(tǒng)油藏數(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)實時調整的要求。國內(nèi)外尚無適合我國高含水老油田開發(fā)特點、能滿足精細化和實時化要求的專業(yè)軟件，研究與決策缺少科學適用的技術方法和實用軟件，勢必嚴重影響油田開發(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年就提出設想，并著手組建研發(fā)團隊，進行技術調研與基礎方法研究，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)分公司立項支持，軟件研發(fā)應用工作由此啟動；2006—2010年，完成了軟件頂層設計和詳細設計，結合大港油田“二次開發(fā)”方案編制，形成高含水老油田開發(fā)精細動態(tài)分析、開發(fā)矛盾診斷、剩余潛力評價等方法，將油藏儲量計算、油藏工程常規(guī)分析、油田開發(fā)經(jīng)濟評價等成熟方法集成，搭建數(shù)據(jù)庫平臺，開發(fā)出油藏綜合分析評價軟件；2011—2013年，結合中國石油7個油田的深部調驅方案設計，形成層系重組優(yōu)選、井網(wǎng)部署與優(yōu)化、深部調驅優(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，結合新疆油田“二三結合”方法編制，持續(xù)完善軟件，整合動態(tài)地質建模系統(tǒng)，研發(fā)數(shù)據(jù)自動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，結合4個油田的“第四代分層注水”實踐，開展精細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，將進一步拓展軟件功能。

1.2 IRes軟件功能特點

IRes軟件是一套融合地質、油藏、工程、信息多領域一體化軟件系統(tǒng)，具有地質建模、儲量評價、油藏工程分析、開發(fā)矛盾診斷、剩余潛力分析、開發(fā)調整優(yōu)化、經(jīng)濟評價等7個子系統(tǒng)500余個功能模塊。IRes軟件形成了多項特色技術，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化、精細化、智能化、實時化、一體化水平，具體表現(xiàn)為以下5個方面。

一是應用老油田開發(fā)數(shù)十年積累的海量動靜態(tài)、監(jiān)測、措施等多類數(shù)據(jù)，在多條件約束下進行地質建模、開發(fā)矛盾診斷、剩余潛力分析等，研究結果更加科學準確；二是建立了以井層、單砂體為研究單元的精細動態(tài)分析方法，平面上分析單砂體的注采關系，垂向上量化分層儲層動用程度，根據(jù)開發(fā)效果和剩余潛力的精細分析，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；三是綜合應用滲流力學、油藏工程、應用數(shù)學、計算機科學、人工智能等多學科理論，形成注采流動關系自動識別、優(yōu)勢水流通道自動識別、油藏生產(chǎn)歷史自適應模擬等多項技術，顯著提升軟件智能化程度；四是多項智能化技術使油藏模擬運算用時從數(shù)月縮減至幾天，結合第四代分層注水的井下實測數(shù)據(jù)和流量自動控制，實時進行單井措施優(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)展為過程引導的全新模式，指導油藏工程師進行高水平油藏精細研究。IRes軟件可精準、快速對數(shù)據(jù)庫中生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行智能模擬、處理、分析、診斷、優(yōu)化和預測，實現(xiàn)油田開發(fā)問題智能診斷、油藏開發(fā)潛力精細評價、油田生產(chǎn)優(yōu)化與科學決策，達到降本增效、提高工作效率的目的。

圖1 IRes軟件架構示意圖

2 IRes軟件研發(fā)經(jīng)驗

石油領域綜合性專業(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，團隊穩(wěn)定性好，國際知名軟件如Petrel、Eclipse等都是如此。IRes軟件研發(fā)是結合中國石油特點、實踐與應用結合、穩(wěn)步推進的過程，為專業(yè)軟件研發(fā)提供了可借鑒的經(jīng)驗。

2.1 長期規(guī)劃與逐步推進

由于油田地質的復雜條件和流體在儲層中的復雜運動規(guī)律，人工開發(fā)干預程度不確定，采集資料不完整，造成油田開發(fā)基礎模型和方法較為分散，很多理論計算方法尚不成熟、不準確，系統(tǒng)的油田開發(fā)軟件研發(fā)難度很大。從解決實際資料應用和基礎方法入手，逐步研發(fā)形成成果軟件，需要的時間和投入難以確定。因此，油田開發(fā)一體化軟件研發(fā)必須要有長期的規(guī)劃設想、長期的穩(wěn)定團隊和各級領導與資金投入的支撐。

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)調整和優(yōu)化決策的軟件，而市面上也沒有相應的成熟軟件，應盡快編制一套擁有自主知識產(chǎn)權、輔助老油田生產(chǎn)調整和優(yōu)化決策的軟件。軟件的研發(fā)思路和設計得到了上級領導的支持，并組建了最初的研發(fā)團隊開始工作。10余年來，研發(fā)與應用相結合，從集成成熟的儲量計算、油藏工程和經(jīng)濟評價方法，逐步發(fā)展到老油田開發(fā)矛盾精細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)，推進與智能分層注水的結合，并在各個油田規(guī)?；瘧?，設計目標一步步得到實現(xiàn)。

2.2 專家引領與多學科研發(fā)團隊

油田開發(fā)專業(yè)軟件是多學科融合的研究任務，研發(fā)團隊應該由各種專業(yè)的人才組成，既需要具備基礎方法研究的學者，也需要專長于計算機軟件方法和程序編制人員，更需要對油田開發(fā)具有深厚認識和實踐經(jīng)驗的專家。團隊帶頭人是軟件的總體設計師，掌控軟件的發(fā)展方向，承擔著落實項目支持，制定軟件發(fā)展規(guī)劃、各階段攻關目標和研發(fā)思路，組織團隊推進研發(fā)等多項任務。IRes軟件項目負責人是學科帶頭人，擁有豐富的油田開發(fā)實踐經(jīng)驗，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。在組織進行大量調研的基礎上，項目負責人制定了從集成到創(chuàng)新的研發(fā)思路，在領導支持下組建囊括計算機、應用數(shù)學、油田開發(fā)、開發(fā)地質等多學科研發(fā)團隊。項目負責人提出人選崗位與條件，負責制定項目實施計劃和運行控制[6]。IRes軟件研發(fā)模式印證了完全項目制對專業(yè)軟件研發(fā)項目的適用性。

在IRes軟件研發(fā)過程中，團隊建設與運行十分重要，尤其是團隊溝通與交流機制，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、油田等的領導和專家提出了很多建設性建議，指引了軟件發(fā)展方向；通過技術交流與研討，外部專家學者對軟件研發(fā)關鍵環(huán)節(jié)和應用實踐提供了支持；通過團隊內(nèi)部討論和技術交流，充分發(fā)揮每個成員的積極性和創(chuàng)造性，大幅提高了軟件的精細化程度和應用能力，也促進團隊人員在多專業(yè)領域協(xié)同發(fā)展，逐漸成長為復合型人才。

2.3 需求導向與研用結合

現(xiàn)場生產(chǎn)與用戶需求決定軟件的研發(fā)方向。IRes軟件從設想到形成成果，一個突出特點就是研發(fā)與應用緊密結合，應用引導研發(fā)的全過程。軟件最初的切入點是中國石油“二次開發(fā)”工程，軟件研發(fā)人員承擔并完成了大港棗園油田二次開發(fā)方案編制項目。棗園油田數(shù)據(jù)量大、類型繁多，人工整理費時費力，難以綜合分析利用。研發(fā)人員根據(jù)開發(fā)軟件模塊的應用效果反復改進，迅速推進開發(fā)方案編制，形成“項目帶動軟件，軟件促進項目”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“深部調驅”工程中，發(fā)展了基于單井個性化特征分析的深部調驅優(yōu)化功能；在“二三結合”工程中，發(fā)展了基于大數(shù)據(jù)的提高采收率水驅潛力快速評價功能；在“第四代分層注水”工程中，發(fā)展了老油田智能水驅調整功能。

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

2.4 攻堅克難與技術創(chuàng)新

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

IRes軟件從無到有，核心技術持續(xù)迭代更新，不斷增加考慮因素，提高算法準確性，擴大適用范圍；緊隨行業(yè)標準更新，軟件功能始終符合最新標準；緊隨計算機軟硬件技術進步，采用計算機多核并行技術提升計算速度；緊隨計算機算法進步，將最新算法與油田開發(fā)專業(yè)緊密結合形成了新的核心技術。方法與技術的不斷創(chuàng)新是IRes軟件研制的一個亮點。

3 推進石油專業(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)擁有核心技術的專業(yè)軟件。下面就推進石油專業(yè)軟件研發(fā)提出幾點對策建議。

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，用戶的需求是推動軟件進步的不竭動力。軟件研發(fā)要組建用戶參加的專業(yè)技術支持團隊，根據(jù)軟件特點，制定合適的研發(fā)與應用策略和方法，深度挖掘目標用戶，進行針對性推廣并建立長期的技術支持，將用戶需求和使用情況及時反饋給研發(fā)人員，促進軟件的完善和發(fā)展。與用戶建立戰(zhàn)略合作伙伴關系，做好軟件技術支持、培訓和推廣。用戶主導，保障軟件研發(fā)的正確方向和終極目標，盡快實現(xiàn)軟件應用價值。

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，已在很多行業(yè)涌現(xiàn)出成熟、甚至工業(yè)化的應用，但在石油行業(yè)仍然處在探索階段[7]。建議加強對學術合作的支持，助力專業(yè)軟件研發(fā)者緊跟學術前沿，尋找新技術與行業(yè)問題的結合點。優(yōu)秀的石油行業(yè)軟件產(chǎn)品不僅要有核心技術，也要有簡潔易懂的軟件界面、易于上手操作的軟件設置、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)秀團隊，進行合作開發(fā)，完善軟件產(chǎn)品，從而可以縮短研發(fā)進程、提高效率、降低研發(fā)成本。

3.3 以人為本，建立軟件人才激勵制度

軟件研發(fā)類項目不同于硬件技術的研發(fā)，研發(fā)人員是最核心最重要的研發(fā)資源，人力資源幾乎是項目的全部資源和投入。如何用好人才、穩(wěn)定人才、激勵人才十分重要。從IRes軟件研發(fā)看，團隊激勵與人才成長空間尚有不足。建議探索軟件項目經(jīng)費管理方法改革，增加人員費和勞務費比例；重視軟件的潛在價值，建立合理的軟件成果定價和轉化創(chuàng)效制度，推進軟件成果轉化應用，激勵研發(fā)人員；穩(wěn)定研發(fā)團隊，增加對軟件、石油等相關行業(yè)優(yōu)秀人才的吸引力，提升軟件研發(fā)團隊的實力水平。