IRes软件研发模式探讨

李心浩 常军华 张吉群 李夏宁 陈建阳

（中国石油勘探开发研究院）

近年来，中国石油天然气集团有限公司（简称中国石油）加快研发具有自主知识产权的大型主流业务软件，在不同专业应用软件研发实践中进行了组织管理创新探索,形成了不同的研发模式，开发出一批富有特色、可针对性解决实际问题的应用软件[1-2]。高含水油田开发优化一体化软件（简称IRes软件）是在常规油藏工程研究基础上，深化数学基础理论研究，利用现代计算机技术，边实践应用边研发创新，逐步积累完善的研究成果。IRes软件由中国石油勘探开发研究院自主研发，针对老油田水驱高效开发，受到油田开发技术与管理工作者的广泛好评；已获得软件著作权登记30余件，授权发明专利3项，科技查新7项，发表论文数十篇，获得多项省部级、局级科技奖励。经中国石油和化学工业联合会鉴定，成果整体达到国际先进水平，其中多层多向产量劈分、水驱储量控制程度评价方法和油田精细开发一体化软件平台均达到国际领先水平。

目前，IRes软件已实现规模化应用，在中国石油12个油田推广安装近300套，覆盖中国石油老油田地质储量80×108t。在大庆、大港、新疆、辽河、长庆、吉林、冀东、青海、华北等国内油田和阿联酋、哈萨克斯坦、苏丹、叙利亚、委内瑞拉等国外油田共计300余个油藏区块应用，应用范围从亿吨储量油田的开发调整方案编制，到油田精细注水实时优化生产管理，为老油田进一步提高水驱采收率提供了强有力的技术支撑。

1 IRes软件研发历程

1.1 研发背景与阶段历程

我国陆相沉积多层系水驱开发的老油田进入高含水期后，面临储层物性变化、开发矛盾凸显、剩余油分布高度分散、制定开发调整方案难度大等问题，而高含水油田一直是我国油田稳产上产的主体[3-5]。在现有油田开发专业软件中，一类是常规油藏工程软件，基于区块、井组、单井研究，资料单一、多而零散，区域化规律性或精细化程度不够；另一类是传统油藏数值模拟软件，需要资料系统而完整，研究周期长，难以满足生产实时调整的要求。国内外尚无适合我国高含水老油田开发特点、能满足精细化和实时化要求的专业软件，研究与决策缺少科学适用的技术方法和实用软件，势必严重影响油田开发效果和水平。

中国石油勘探开发研究院油气田开发软件研究人员在2002年就提出设想，并着手组建研发团队，进行技术调研与基础方法研究，提出了软件主体框架和基本方法；2006年得到中国石油勘探与生产分公司立项支持，软件研发应用工作由此启动；2006—2010年，完成了软件顶层设计和详细设计，结合大港油田“二次开发”方案编制，形成高含水老油田开发精细动态分析、开发矛盾诊断、剩余潜力评价等方法，将油藏储量计算、油藏工程常规分析、油田开发经济评价等成熟方法集成，搭建数据库平台，开发出油藏综合分析评价软件；2011—2013年，结合中国石油7个油田的深部调驱方案设计，形成层系重组优选、井网部署与优化、深部调驱优化等方法，开发出老油田层系井网优化重组软件；2014—2016年，结合新疆油田“二三结合”方法编制，持续完善软件，整合动态地质建模系统，研发数据自动采集与存储管理系统，形成高含水油田开发优化一体化软件平台；2017年以来，结合4个油田的“第四代分层注水”实践，开展精细油藏分析与智能分层注水方法研究，形成目前软件的整体成果（图1）。今后，根据油田开发需要，将进一步拓展软件功能。

1.2 IRes软件功能特点

IRes软件是一套融合地质、油藏、工程、信息多领域一体化软件系统，具有地质建模、储量评价、油藏工程分析、开发矛盾诊断、剩余潜力分析、开发调整优化、经济评价等7个子系统500余个功能模块。IRes软件形成了多项特色技术，从根本上变革了传统的工作方式，显著提升了油藏管理的科学化、精细化、智能化、实时化、一体化水平，具体表现为以下5个方面。

一是应用老油田开发数十年积累的海量动静态、监测、措施等多类数据，在多条件约束下进行地质建模、开发矛盾诊断、剩余潜力分析等，研究结果更加科学准确；二是建立了以井层、单砂体为研究单元的精细动态分析方法，平面上分析单砂体的注采关系，垂向上量化分层储层动用程度，根据开发效果和剩余潜力的精细分析，提出单井和井层为单位的优化措施，大幅度提高研究精度；三是综合应用渗流力学、油藏工程、应用数学、计算机科学、人工智能等多学科理论，形成注采流动关系自动识别、优势水流通道自动识别、油藏生产历史自适应模拟等多项技术，显著提升软件智能化程度；四是多项智能化技术使油藏模拟运算用时从数月缩减至几天，结合第四代分层注水的井下实测数据和流量自动控制，实时进行单井措施优选和定量优化井组层段的注水量；五是提供一体化全生命周期的油藏研究模式，由传统软件的提供方法和工具为主，发展为过程引导的全新模式，指导油藏工程师进行高水平油藏精细研究。IRes软件可精准、快速对数据库中生产数据进行智能模拟、处理、分析、诊断、优化和预测，实现油田开发问题智能诊断、油藏开发潜力精细评价、油田生产优化与科学决策，达到降本增效、提高工作效率的目的。

图1 IRes软件架构示意图

2 IRes软件研发经验

石油领域综合性专业软件通常系统庞大、功能齐全，具有持续更新升级的特征。软件研发难度大、周期长，研发人员要求高，团队稳定性好，国际知名软件如Petrel、Eclipse等都是如此。IRes软件研发是结合中国石油特点、实践与应用结合、稳步推进的过程，为专业软件研发提供了可借鉴的经验。

2.1 长期规划与逐步推进

由于油田地质的复杂条件和流体在储层中的复杂运动规律，人工开发干预程度不确定，采集资料不完整，造成油田开发基础模型和方法较为分散，很多理论计算方法尚不成熟、不准确，系统的油田开发软件研发难度很大。从解决实际资料应用和基础方法入手，逐步研发形成成果软件，需要的时间和投入难以确定。因此，油田开发一体化软件研发必须要有长期的规划设想、长期的稳定团队和各级领导与资金投入的支撑。

2002年，IRes软件的开拓者意识到，中国石油缺少用于老油田生产调整和优化决策的软件，而市面上也没有相应的成熟软件，应尽快编制一套拥有自主知识产权、辅助老油田生产调整和优化决策的软件。软件的研发思路和设计得到了上级领导的支持，并组建了最初的研发团队开始工作。10余年来，研发与应用相结合，从集成成熟的储量计算、油藏工程和经济评价方法，逐步发展到老油田开发矛盾精细诊断与剩余油描述模块、老油田层系井网重组优化模块，继而形成完整的开发优化一体化软件系统，推进与智能分层注水的结合，并在各个油田规模化应用，设计目标一步步得到实现。

2.2 专家引领与多学科研发团队

油田开发专业软件是多学科融合的研究任务，研发团队应该由各种专业的人才组成，既需要具备基础方法研究的学者，也需要专长于计算机软件方法和程序编制人员，更需要对油田开发具有深厚认识和实践经验的专家。团队带头人是软件的总体设计师，掌控软件的发展方向，承担着落实项目支持，制定软件发展规划、各阶段攻关目标和研发思路，组织团队推进研发等多项任务。IRes软件项目负责人是学科带头人，拥有丰富的油田开发实践经验，长期从事油田开发软件研发工作，具备教授级高级工程师资质。在组织进行大量调研的基础上，项目负责人制定了从集成到创新的研发思路，在领导支持下组建囊括计算机、应用数学、油田开发、开发地质等多学科研发团队。项目负责人提出人选岗位与条件，负责制定项目实施计划和运行控制[6]。IRes软件研发模式印证了完全项目制对专业软件研发项目的适用性。

在IRes软件研发过程中，团队建设与运行十分重要，尤其是团队沟通与交流机制，对软件研发成功不可或缺。通过沟通交流，勘探与生产分公司、勘探开发研究院、油田等的领导和专家提出了很多建设性建议，指引了软件发展方向；通过技术交流与研讨，外部专家学者对软件研发关键环节和应用实践提供了支持；通过团队内部讨论和技术交流，充分发挥每个成员的积极性和创造性，大幅提高了软件的精细化程度和应用能力，也促进团队人员在多专业领域协同发展，逐渐成长为复合型人才。

2.3 需求导向与研用结合

现场生产与用户需求决定软件的研发方向。IRes软件从设想到形成成果，一个突出特点就是研发与应用紧密结合，应用引导研发的全过程。软件最初的切入点是中国石油“二次开发”工程，软件研发人员承担并完成了大港枣园油田二次开发方案编制项目。枣园油田数据量大、类型繁多，人工整理费时费力，难以综合分析利用。研发人员根据开发软件模块的应用效果反复改进，迅速推进开发方案编制，形成“项目带动软件，软件促进项目”的工作模式。在中国石油“二次开发”工程中，IRes软件发展了以单砂体为单元的开发矛盾诊断和剩余油描述功能；在“深部调驱”工程中，发展了基于单井个性化特征分析的深部调驱优化功能；在“二三结合”工程中，发展了基于大数据的提高采收率水驱潜力快速评价功能；在“第四代分层注水”工程中，发展了老油田智能水驱调整功能。

IRes软件在各油田和研究院的应用中，不断发现科研和生产中的实际问题，持续研发和改进，并根据用户的不同需求，进行软件设计定制。例如，对于同一个软件功能，科研人员要求更多个性化设置以进行更全面的研究，而生产管理人员要求更常用的设置来迅速分析进行决策。从应用需求出发，边研发边应用，边应用边完善，这是IRes软件研发成功的重要经验。

2.4 攻坚克难与技术创新

通用软件研发是将成熟方法和技术编制成软件程序，专业软件的核心竞争力在于拥有独创性的技术，依靠技术创新解决专业技术难题。针对高含水老油田水驱开发调整难题，以及现有软件的局限和不足，IRes软件应用油田开发、应用数学、大数据、数据库等多学科理论，形成了动态精细地质建模技术、微相控制下的分层注采流动关系自动识别技术、多层多向多条件约束下的产量劈分技术、水驱储量控制程度计算新方法、实时单井措施优选与注水量优化技术等独有的关键技术与方法。IRes软件兼具特色地质建模、开发矛盾诊断、剩余油潜力分析、开发调整优化、数据管理等多种功能。

IRes软件从无到有，核心技术持续迭代更新，不断增加考虑因素，提高算法准确性，扩大适用范围；紧随行业标准更新，软件功能始终符合最新标准；紧随计算机软硬件技术进步，采用计算机多核并行技术提升计算速度；紧随计算机算法进步，将最新算法与油田开发专业紧密结合形成了新的核心技术。方法与技术的不断创新是IRes软件研制的一个亮点。

3 推进石油专业软件研发的建议

专业软件已经成为石油行业中必不可少的工具，中国石油作为大型国有企业，必须要自主研发拥有核心技术的专业软件。下面就推进石油专业软件研发提出几点对策建议。

3.1 以用户为中心，持续发展软件

用户是软件研发过程中的终极目标，用户的需求是推动软件进步的不竭动力。软件研发要组建用户参加的专业技术支持团队，根据软件特点，制定合适的研发与应用策略和方法，深度挖掘目标用户，进行针对性推广并建立长期的技术支持，将用户需求和使用情况及时反馈给研发人员，促进软件的完善和发展。与用户建立战略合作伙伴关系，做好软件技术支持、培训和推广。用户主导，保障软件研发的正确方向和终极目标，尽快实现软件应用价值。

3.2 以我为主，探索合作研发道路

软件行业的知识和技术不断更新迭代，特别是近年来大数据和人工智能飞速发展，成为各行各业的新热点，已在很多行业涌现出成熟、甚至工业化的应用，但在石油行业仍然处在探索阶段[7]。建议加强对学术合作的支持，助力专业软件研发者紧跟学术前沿，寻找新技术与行业问题的结合点。优秀的石油行业软件产品不仅要有核心技术，也要有简洁易懂的软件界面、易于上手操作的软件设置、直接美观的成果展示系统。这些非核心功能，可以借助市场的力量，寻找优秀团队，进行合作开发，完善软件产品，从而可以缩短研发进程、提高效率、降低研发成本。

3.3 以人为本，建立软件人才激励制度

软件研发类项目不同于硬件技术的研发，研发人员是最核心最重要的研发资源，人力资源几乎是项目的全部资源和投入。如何用好人才、稳定人才、激励人才十分重要。从IRes软件研发看，团队激励与人才成长空间尚有不足。建议探索软件项目经费管理方法改革，增加人员费和劳务费比例；重视软件的潜在价值，建立合理的软件成果定价和转化创效制度，推进软件成果转化应用，激励研发人员；稳定研发团队，增加对软件、石油等相关行业优秀人才的吸引力，提升软件研发团队的实力水平。