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专注压裂软件研发的“铿锵玫瑰”追光而行 —记FrSmart压裂软件研发团队核心成员刘哲

作者:本刊特约记者 张述声,严增民 | 作者单位:

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阳春三月,微风和煦。初见刘哲,她身穿条纹衫、牛仔裤、运动鞋,轻盈走过白玉兰花掩映的深灰色办公楼,干净利落。在职场摸爬滚打13年的她,“储层改造”“压裂增产”这些专业词汇在她身上打上了深深的烙印。近年来,阳光开朗的她因了一个关键核心技术攻关项目,向阳而生,追光而行,这道“光”就是FrSmart压裂优化设计软件及其团队。

FrSmart软件是一款由中国石油组织研发的具有完全自主知识产权的地质工程一体化压裂优化设计软件,自2018年预研起步,经过团队6年多的奋战,从1.0Beta单井版、1.0多井版到如今的2.0GPU提速版的陆续发布和投产,实现了我国压裂软件“从无到有”的突破、“从有到优”的跨越和“工业化之路”的开启。2024年底,FrSmart软件绽放出骄人的花朵,入选“中国石油2024年十大科技进展”,而刘哲正是这个软件研发团队中的核心成员。说起刚刚顺利完成的2.0版软件培训和技能竞赛,她眉眼间流露出灿烂的笑容。在团队中她身兼多重身份,是压裂酸化研究中心地质工程一体化室的室主任,也是软件研发骨干,既要承担科研攻关任务,又要负责科室运转及项目和团队的管理工作,是当之无愧的“中坚”力量。刘哲是同事们眼中的“铿锵玫瑰”,评价她“积极、有力,爽快又温柔”,她就像一个永不停歇的陀螺,旋转出奋勇前行的科研人生。

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“踏上新型能源技术革命的节奏,是科研人的幸运,更是责任与使命”

随着全球对能源需求的持续增加,油气在工业生产和人类生活中的作用越来越大,然而油气勘探开发的难度也在不断加大。一段时间以来,压裂成为国内油气,特别是非常规油气不可或缺的增产措施。

2012年,刘哲以压裂酸化储层改造专业硕士研究生身份毕业后走出校门时,耳边回响着导师郭建春教授的话:“你们是幸运的,储层改造这样一个冉冉升起的朝阳行业在等待你们去拼搏和奋斗。”

在全球非常规油气革命火热兴起的阶段,刘哲入职勘探开发研究院廊坊分院,在储层改造业内人眼中,这是个让人仰望的地方,刘哲切身感到,自己踏上了职业起跑的节奏。

解决压裂工程问题,实现复杂地质条件下的高质量压裂,工业软件是必备工具,更是核心技术。“压裂是高投入、高风险、不可逆的工程,我们要通过软件的优化,回答造什么样的裂缝最好。就是用怎样的工艺方式、压裂液支撑剂材料和工程参数组合,才能够在地下制造出预期的裂缝。”刘哲说,这个过程就像解数学题,求出经济效益的最佳值。压裂方案做得好不好,直接影响施工效果和投入产出比。

我国地质条件异常复杂,储层平面和纵向的非均质性强。相较于国外,压裂方案需要更科学、更有针对性。没有自主研发的压裂软件,不得不依赖国外商业软件。

像刘哲这样的压裂工程技术人员,用着价格百万元的进口压裂设计软件,使用正版软件必须先用类似于U盘的硬件加密“狗”来解锁。为了节约资金,通常十几个人共用一个“加密狗”,工作期间找“狗”成为高频词。无数次,刘哲要使用软件,问遍身边的同事也没结果,只好去QQ群里喊话借“狗”。“外行听着像笑话,其实现在在一些单位仍然存在的情况,也是我们设计人员的尴尬和无奈。”刘哲说,其实,国外传统的压裂设计软件更大的问题在于不能兼容多个功能,并且在遇到问题或者想提出需求时,根本无法与软件设计师有效沟通。

那些年,刘哲主要针对低渗特低渗油气藏的压裂方案设计,编制致密油气储层改造方案。她跑油田,下井场,跟一线压裂工程师交流工作,大家太渴望用上得心应手的压裂设计软件了。

“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”。刘哲说,科研人员对习近平总书记这句话体会太深了。刘哲用心搜索着压裂软件的各种相关信息,心中憋着一股劲,盼望早日打个翻身仗。

为打破压裂软件关键技术国外垄断,2018年10月,中国石油在集团公司重大专项中设立压裂软件研发专题,压裂优化软件预研起步,凭借压裂酸化技术中心数十年的技术积累,下决心探索自主研发之路。刘哲在勘探开发研究院压裂酸化技术中心新成立的地质工程一体化室担任副主任,与团队从院级课题做起,站到压裂软件攻关的最前沿。 

刘哲在储层压裂改造的专业学习以及在压裂酸化研究中心几年工作的积累派上了大用场,她一头扎进了压裂软件的研发攻关中。事实上,自“十五”以来,很多国内单位开展了压裂软件相关研发工作,针对部分功能需求取得了一定成果。但形成的代码在稳定性、计算效率、可操作性和可视化功能等方面局限很大,只能成为揣在技术人员兜里的“程序”。

“根本原因是缺乏顶层设计,没有形成面向全局的整体解决方案。同时压裂设计各个模拟环节的数据不通,大大制约了设计流程与工作效率。”大家全面分析软件现状,达成一致认识:新的攻关就是要坚持地质工程一体化顶层设计理念,打造多模块数据无缝衔接的一体化平台。

团队从简单入手、快速突破,核心模块初步具备单井压裂优化设计功能。不到两年时间,“模拟考试”顺利过关。

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“FrSmart团队每个人都使出浑身气力,我也一直在奋力奔跑”

刘哲性格开朗,在别人眼中是个无所畏惧的女同志,在沟通协调等方面,她甚至比男孩子还要敢闯敢干,团队中的攻关事务,往往都是她冲锋在前。当年大学毕业实习,个头不到一米六的她,跟着老同志到现场施工配液,拎着取样设备爬上压裂液罐顶部,弯着腰查看液罐配液情况,吓得师傅一个劲地说:“你一个女孩子就安安静静在下面待着,以后你别这么干了,我给你取下来。”

不怕困难、勇往直前的劲头,伴随刘哲一路成长。

2020年6月,中国石油将“体积压裂优化设计软件”列为关键核心技术攻关项目,并以“揭榜挂帅”的选才模式,内部征集软件研发创新团队人选。中国石油勘探开发研究院首席技术专家王欣主动请缨,以刘哲所在科室团队为基础,联手多家单位成功揭榜。

为了准备揭榜答辩材料,当时在成都出差的刘哲与团队人员一起连续奋战一周时间。成功揭榜的消息传来,刘哲激动之余,顿感工作意义倍增:“这是对国家有重要意义的事业,自己值得为之奉献。”

团队对标国际一流商业化软件,明确了自研软件赶超的品牌目标,整合前期预研成果,持续攻关。于是,他们分工领命,各自开干。首席专家统领项目全局,把准研发方向,企业技术专家作为技术负责人整体推动技术研发,其他人分别负责核心模块研发、界面设计与开发、软件测试等任务。刘哲承担压后产能模拟、经济评价两个模块的开发与设计。团队每个人都铆足了劲,工作起来不舍昼夜。

研发团队老中青结合,最开始只有五个人,最多时也才九个人。刘哲思维敏捷、善于表达,项目管理、内外沟通协调的任务自然而然落在她身上。

软件先期加载6个功能模块,刘哲统筹项目整体推进节奏,把倒排时间表发在工作群里。她关注每一个模块的开发进度,督促适时加载测试。有的同事精益求精想延迟交付,她就果断提出,达到九成目标就行,后面再继续优化完善。

随着研发进度的推进,系统内外协作单位不断增加,沟通协调任务量猛增。刘哲在完成正常科研工作的同时,还负责7个即时通工作群、17个微信工作群的沟通对接。各种消息一个个跳出来,语音、手机铃声随时响起,她要迅速回复,逐项处理,或者协调给团队其他人去对接。“所有沟通的信息,都是来自用户的真实意见反馈,对软件研发非常重要,信息不能耽误在我手里。”刘哲每天一睁眼就像上足弦的发条,一刻也停不下来。

一天,FrSmart1.0版软件发布在即,刘哲带领科室成员从流程设计、场景布置到发布文稿,短短一周时间, 事无巨细她都要想周全、做到位,仅视频片就修改了40遍。发布会现场,具有200余万行代码的软件引起与会的200多名业内“大咖”高度关注,也由此打开了国内储层改造技术的新天地。

在如此快节奏的软件研发、科室建设、项目管理和繁重的照顾家庭的重担下,刘哲还坚持攻读勘探开发研究院的博士研究生,软件发布会后不久,刘哲拿到攻读4年的“油气田开发工程”博士学位,其中付出的艰辛可想而知。 

“现场的需求就是研发的动力,我们努力的目标是成果快速转化”

传统的科研项目大多是全部完成后再投入使用,而FrSmart研发团队一开始就设定了“边研发,边应用”的实用型产品开发思路。刘哲说,我们就是不想多等,尽早让压裂工程师用上逻辑清晰、步骤简单、合乎专业化应用要求的压裂设计软件,是攻关的终极目标。

这个研发路径,让攻关团队始终在软件开发、测试、改进、优化的线路上循环往复、螺旋攀升。

2021年盛夏,刚刚生完二胎尚在哺乳期的刘哲和软件研发技术负责人、企业技术专家杨立峰负责软件应用的首次培训。她信心满满地讲解完后,再指导来自国内油田的50多名学员现场操作。但情况出乎她的预料,原本多次测试都很顺利的软件,运行速度、稳定性、功能设置等方面都暴露出很多问题,特别是裂缝扩展模拟速度慢,严重影响了软件使用效率。

刘哲不淡定了。培训的两天时间里,她的脸一阵阵涨得通红……没想到团队辛苦2年打磨出的产品,在别人眼中存在诸多欠缺。团队成员一时心情低落,但很快就统一了思想:用户反馈是一面镜子,吸收这些意见才能更好改进完善软件。

攻关过程注定困难重重。团队联合示范应用单位开展多轮培训,一边推广软件,一边及时获取用户反馈信息。研发人员在开展技术攻关的同时,与国际知名教授合作获得经验和指导,对接高校研究算法提速……刘哲记不清团队开展了多少次头脑风暴,数不清经历了多少个紧要阶段的通宵鏖战。 

攻关就是要走前人没走过的路,FrSmart研发团队认准要实现关键核心技术自主可控。刘哲亲身经历和见证了老中青三代科技工作者用智慧和心血,换来软件功能持续迭代升级。

2022年1月,拥有6大功能模块的地质工程一体化压裂优化设计软件FrSmart1.0Beta(单井版)版面世,仅依靠引进国外软件做压裂设计的历史一去不复返。

2023年11月,FrSmart1.0(平台多井版)正式发布,功能扩展到地质力学建模、压裂模拟、实时决策等8个功能模块,为油田区块优化设计提供了国产化工具。

2024年3月,储层改造仿真软件FrSmart2.0Beta版首期培训,开启自主化国产软件全面替代历程。

2025年3月,计算精度、速度进一步提升的FrSmart2.0版增加到9个功能模块,软件在中国石油、中国石化、中国海油、延长石油部署安装突破1900套。

其间,研发团队基于已有的基础,牵头国家专项“地质工程一体化压裂优化设计软件研发”课题等2项国家级研发任务。

说起这些,刘哲为团队感到无比自豪。国外压裂设计商业化软件是几十年研发的成果,而我们短短6年就研发成功并实现推广应用,说明这款产品是广大压裂工程师迫切需要的关键工具。走科技自立自强道路,与国家战略同频共振,证明了FrSmart团队拼搏的意义与价值所在。  

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软件培训过程中,有工程师问刘哲,能不能往软件里输入几个参数,系统就直接给出压裂设计方案,或者直接在手机上操作软件就能快速完成设计。“我们努力去做,用户的需求就是我们前进的方向与动力。”刘哲露出灿烂的笑容。

永不停歇、永不止步的刘哲,诠释了一名压裂改造科研人员的担当,在跨越了一个个科技珠峰后,地质工程一体化的FrSmart压裂优化设计软件还将迈向更高的山巅,“随着人工智能的飞速发展,团队将开展智能化压裂优化设计与实施决策技术攻关,我们的FrSmart将更智能、更便捷。”

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2025年, 第4期
刊出日期:2025.04
单月刊,1984年创刊
主管单位:中国石油天然气集团有限公司
主办单位:中国石油企业协会 中国石油企业协会海洋石油分会
国际标准刊号:ISSN 1672-4267
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