我国自主研发智能压裂系统成功应用 突破非常规油气开发关键技术瓶颈

在非常规油气成为增储上产重要增长极的背景下,压裂作为页岩油气、致密气等资源开发的核心增产手段,其设计质量、施工控制与风险处置能力直接关系单井产量、作业安全和成本边界。

长期以来,压裂工业软件一定程度依赖国外产品,难以充分匹配我国复杂地质条件与现场组织方式,导致设计与施工环节存在“数据割裂、参数迭代慢、决策依赖经验、风险预警滞后”等问题,成为制约非常规规模效益开发的瓶颈之一。

问题在于:非常规储层非均质性强、工程扰动敏感,压裂需要“地质—工程—装备—施工”联动优化。

传统流程往往将资料管理、方案设计、现场控制分散在多个系统和岗位,数据标准不统一、知识难沉淀,导致设计与施工难以形成闭环反馈;同时,现场工况瞬息变化,砂堵、压力异常等风险需要更快的预测与响应机制,而单靠人工经验与离线计算难以稳定支撑大规模作业。

原因在于:一方面,我国非常规油气资源类型多、构造与应力场复杂,不同区块对段簇划分、规模优化、泵序设计等参数的敏感性差异显著,通用化软件模型与参数库难以“拿来即用”;另一方面,压裂作业装备系统化程度不断提升,软硬件协同需求增强,如果缺少面向现场的实时数据通道与算法调度能力,设计端的优化成果难以转化为施工端的可执行策略,进而影响效率与安全。

此次发布的FracAgent V1.0,瞄准上述痛点,以“一基双智”为核心思路,形成数据底座支撑下的智能设计与智能决策调控两类能力,并完成压裂车组集成,推动软件与现场装备协同作业。

系统依托云平台、数据仓库和算法仓的耦合调度机制,构建压裂全链路闭环:其一,搭建地质工程一体化压裂数据中台,实现多源异构数据的标准化接入、统一管理与快速处理,为跨岗位协同和知识复用提供基础;其二,形成全流程智能压裂设计能力,围绕段簇划分、规模优化、泵序设计、经济评估等关键环节自动化输出方案,并通过算法与机理的融合提升方案质量与效率,单井设计效率显著提升;其三,面向施工环节建立决策调控能力,将专家经验与算法推理结合,提供裂缝扩展可视化模拟与异常工况预警,实现与机组的实时联动调控,提高决策准确度和响应速度。

从影响看,压裂软件的自主化与智能化并非单点替代,而是对非常规开发组织方式的重塑:一是提升设计与施工的协同效率,缩短设计周期、减少重复试算,推动标准化模板与报告生成,降低人为差错;二是强化风险防控能力,通过对压力、排量、加砂等关键指标的预测与预警,提升异常处置的前置性,减少非生产时间与材料浪费;三是促进技术体系沉淀,把分散在不同岗位的经验转化为可复用的规则与模型,为后续规模化复制提供“可迭代”的数字资产;四是对产业链安全具有现实意义,关键工业软件自主可控有助于降低外部不确定性对非常规开发节奏的影响。

对策层面,系统的落地应用强调“现场可用、闭环可迭代”。

据介绍,FracAgent V1.0已在涪陵、普光等页岩油气区域完成80余口井、1000余段压裂作业验证,覆盖页岩油、页岩气、致密气等类型。

通过定制化设计模板与一键式报告能力,设计组织效率明显提升;智能决策调控模块与压裂车组联动,在压力预测、砂堵预警等方面实现更早发现、更快响应。

在普光区块铁北1侧HF井作业中,系统提前预测压力异常并指导调整排量,避免了砂堵风险,体现了“预测—决策—执行”联动对现场安全与效率的支撑价值。

面向前景,智能压裂总体仍处于从研究走向工业级应用的加速期,未来竞争焦点将从“单点智能”转向“系统智能”和“规模复制”。

一方面,随着更多井段数据回流,模型与规则将持续迭代,智能设计的适配性与泛化能力有望增强;另一方面,压裂作业对绿色低碳与精细化管理的要求不断提高,围绕材料用量、能耗与排放的优化空间将进一步释放。

业内人士认为,推进更高等级的自主作业,需要在数据标准、接口规范、装备协同、现场工艺与安全体系等方面同步完善,形成“软件—装备—工艺—管理”一体化升级路径。

FracAgent V1.0的成功研发和应用,是我国石油工业自主创新的重要成果,体现了在关键领域打破技术垄断、实现自主可控的坚定决心。

从"卡脖子"到"掌握主动权"的转变,反映了我国在能源领域科技创新的加速步伐。

随着该系统进一步的迭代升级和广泛应用,必将为我国非常规油气的高效开发提供有力保障,同时也为石油工业向智能化、绿色化方向转变奠定坚实基础。

这一突破性进展提醒我们,坚持自主创新、掌握核心技术,是实现能源安全和产业升级的必由之路。