——记中国石油勘探开发研究院首席技术专家冉启全及其团队

黄雪霜  王慧娟　

　　我国非常规油气藏资源犹如深藏地下的“黑色金子”和“蓝色火焰”，储量丰富，潜力巨大。伴随中国油气开发步入“常非并举”的时代，实现致密油气、页岩油气等典型非常规油气资源的有效开发具有至关重要的战略意义：不仅能够极大缓解油气供需矛盾，有效降低油气进口依存度，更是保障国家能源安全的关键举措。

　　然而，我国非常规油气开发面临诸多严峻挑战，如地质构造复杂、断层众多、天然裂缝广泛发育等。相较于北美地区，我国非常规油气的钻井、压裂成本高，单井产量和最终可采储量较低，在当前低油价的大环境下，实现效益开发困难重重。

　　借鉴北美经验，基于地质工程一体化的理念、模式和技术展开研究势在必行。我们迫切需要摒弃过去地质研究和工程实践各自为政的思维模式与做法，加强二者之间的紧密联系。从非常规油气储层的描述与评价、地质与地质力学建模，到开发部署、钻完井工程、压裂工程、油藏和采油工程等方案的优化设计，再到工程的具体实施、生产、管理及效果评估等，实现全过程的协同优化，只有这样才能达到最优的开发效果。

　　地质工程一体化软件是非常规油气真正实现地质工程一体化的重要支撑，是实现效益开发的手段和利器。然而，相较于北美众多国际石油和油服公司已成功研发出的商业化、智能化的地质工程一体化软件，我国的相关软件主要依赖进口，不仅成本高昂，还面临着适应性差和被“卡脖子”的风险。尽管目前国内已经自主研发了多款专业软件，但仍然缺失自主国产化的、适应中国复杂地质工程条件的一体化方案优化决策软件平台。

　　使命在肩，强国有我。为突破我国非常规油气开发面临的系列“卡脖子”问题，中国石油勘探开发研究院首席技术专家冉启全毅然踏上了“为非常规油气效益开发提供地质工程一体化解决方案”这条意义非凡的创新之路。作为项目经理，他结合工作需要，组建了一支跨行业、跨单位、跨学科的跨界融合创新攻关项目团队。这支团队成员背景各异，但都怀揣着共同的梦想和使命。他们以不怕苦不怕累的艰苦奋斗精神，全身心投入复杂油气藏开发地质与油气藏工程一体化的系列研究及攻关工作中；他们以众志成城的团队协作精神，在地质建模、地质力学、开发部署、钻井优化、压裂优化、数值模拟、经济评价、一体化方案优化、智能决策等多个关键领域协同研究；他们以勇于创新的锐意进取精神，突破传统思维的束缚，不断探索和创新非常规油气开发新模式、新方法和新技术；他们以至诚报国的真诚奉献精神，打破国际垄断，研发出具有自主知识产权的非常规油气地质工程一体化方案优化决策软件……他们用责任和担当，谱写了一段又一段中国石油创新佳话。

跨界扩展，实现地质建模与数值模拟一体化研究积累

　　1983年，怀着对祖国石油工业的热爱，冉启全以优异的成绩考入西南石油大学石油地质专业。在此期间，他不仅夯实了数理化和石油地质方面的基础知识，更深刻理解了油气在地下的生成、运移、储集、圈闭、保存与分布规律。通过本科毕业设计，他掌握了储层分类评价的方法，锻炼了解决实际生产问题的专业技能。

　　1987年，冉启全获免试推荐就读本校硕士研究生，专业领域向开发地质拓展。在此期间，他对油气藏储层特征描述、流体性质研究、油藏模型建立、储量计算与评估等专业知识进行了系统深入的学习，专注于油气藏的精细描述，实现了从传统开发地质的定性研究到定量表征的理论技术研究的转变。作为国内最早一批运用地质统计学进行储层地质建模的研究者，他创新了储层地质建模技术，开发了先进的地质建模与储量计算软件。这些成果被集团公司列为科技推广应用项目，发表学术论文4篇。

　　1993年，冉启全考入西南石油大学攻读博士学位，研究方向转向油气田开发工程领域。他跨学科学习了渗流力学、地质力学、油气藏工程与数值模拟等前沿理论与技术，在此期间开启地质力学与油气水多相渗流的流固耦合油藏数值模拟研究先河，实现了地质建模与数值模拟一体化融合。

　　1996年，冉启全前往中国科学院力学所进行博士后研究。他不仅加深了力学，特别是岩土力学的理论功底，还进一步深化了流体渗流与岩土变形的耦合理论及其数值模拟研究，完善了知识体系。相关成果发表32篇学术论文，荣获高等教育科学研究优秀成果奖科学技术进步奖一等奖。

　　随着学历的不断提升和多专业知识的扩展，冉启全的能力得到了全面提升。他将多学科的精华融会贯通，为油气开发地质工程一体化研究之路奠定了坚实的基础。

探索实践，推进复杂油气藏开发地质与油气藏工程一体化研究

　　学习掌握开发地质、油气田开发的专业知识和技术之后，冉启全并未止步于理论探索，而是将其运用于复杂油气藏开发方案研究中。1998—2009年他致力于复杂油气藏开发地质与油气藏工程一体化研究。

　　针对中原23气田、川西北须家河气藏等复杂气藏，冉启全通过地质学科融合，开展储层描述、分类评价、地质建模与储量评价，为气藏开发筑牢坚实地质基础。

　　在辽河油田齐40块等稠油热采区，冉启全运用油藏工程分析和数值模拟技术，优化蒸汽吞吐、蒸汽驱等开发方式，编制开发方案，取得显著生产成效。

　　在大港周清庄生物灰岩、枣35断块火山岩等复杂岩性油藏研究中，面对项目成员能力水平参差不齐的状况，冉启全勇担重任，亲力亲为。在冰冷的岩心库中，他带领团队成员细致观察，描述每一块岩心，获取复杂岩性第一手资料。他不畏艰难，通过地震反演、测井解释、地质综合研究识别复杂岩性岩相，描述和评价储层，建立三维地质模型，形成了精细油藏描述技术。基于生产动态历史分析、数值模拟技术，他带领团队编制了开发调整方案，在大港油田技术交流会上获得高度认可。

　　在海塔盆地石油会战期间，面对该盆地复杂断块、低渗透、水敏等地质条件所带来的挑战，以及国际投资环境下高难度开发所面临的困境，冉启全积极响应集团公司决策部署，带领团队投身这场艰难战役。他们深入油田现场，探索适应复杂断块岩性油藏开发的技术对策，精心制订了塔南凹陷南屯组油藏开发方案等，经不懈努力，攻克复杂断块岩性油藏开发系列难题。

　　冉启全带领团队在开展低渗透油田油藏工程与数模方法、低渗透油田分级标准及开发效益研究后，针对长庆西峰低渗透油藏、玉门青西砂砾岩油藏的开发特点，通过地质工程一体化的产能评价、开发方案研究等，实现低渗透油藏的效益开发。

　　冉启全对复杂油气藏的研究实现了从理论学习到生产实践的跨越，也完成了从单一学科到多学科一体化研究的积累转变。成果发表论文16篇，出版专著2部，获得部级奖励2项，局级奖励8项。这些成果为复杂油气藏的有效开发提供强有力解决方案，也为非常规油气开发做了良好示范，影响深远。

协同攻关，促成火山岩气田开发的地质工程一体化研究

　　火山岩气藏作为全新研究领域，以火山岩为储层，具有特殊的火山作用成因、多期次叠置非层状建筑结构模式、强非均质性储层模式、多重因素控制的复杂气水系统、储渗模式及复杂非线性渗流特征，其复杂性与特殊性致使开发难度极大。作为项目长/课题长，冉启全在2005—2017年期间承担了国家“973”、国家重大专项、集团公司科技攻关项目、油田公司生产项目及开发方案等30多项。他组建地质工程一体化多学科团队，联合地质、地球物理、气藏工程、钻井、压裂、采气、地面工程及经济评价等多学科人员紧密协作，形成强大合力。他们通过多学科融合攻关，填补多个火山岩气藏开发理论和技术空白，实现规模建产、高效开发。

　　在基础理论创新方面，依托国家“973”计划等应用基础研究项目，冉启全带领团队深入火山岩气藏研究“无人区”，书写了一段艰难环境中坚持创新的佳话。在大庆徐深火山岩气田，冉启全作为团队里的正式员工，带领三四名学生在严寒的冬天深入岩心库，不分昼夜，不畏严寒，详细描述、照相每一块岩心，记录岩性、岩相和结构，捕捉物性、裂缝信息。获取大量第一手基础资料后，他们潜心室内实验和理论研究，创新揭示了火山岩气藏储层成因机制、内部结构特征、复杂孔洞缝渗流机理和开发规律，奠定坚实的理论基础。

　　在关键技术攻关方面，依托国家重大专项、集团公司与油田公司科技攻关项目，冉启全带领团队通过技术攻关、现场试验和生产实践，创新了火山岩气藏开发技术。成果包括创新形成不同类型火山岩内幕结构解剖、孔洞缝多重介质储层预测与描述、储层地质建模技术；创新形成火山岩气藏产能评价、孔洞缝多重介质数值模拟技术；创新建立不同类型火山岩气藏开发模式，如孔洞缝发育高渗气藏水平井高效开发模式、孔洞缝不发育低渗气藏密井网开发模式、致密气藏水平井体积压裂开发模式，以及创新发展基于孔洞缝多重介质储层、复杂气水分布模式、不同井型的高效布井与开发技术政策优化技术等。

　　针对火山岩气藏的复杂性、特殊性及开发难度与不确定性极大的特点，以高效、有效开发为目标，冉启全先后负责承担大庆徐深、吉林长岭、新疆克拉美丽等多个火山岩气田不同阶段开发方案研究任务，包括开发概念设计、开发先导试验、试采方案、初步开发方案、开发方案、开发动态跟踪与开发效果评价、开发调整方案等。通过对多个火山岩气田的开发地质、气藏工程、钻井工程、采气工程、地面工程、经济评价一体化研究，他带领团队编制了多个火山岩气田开发方案并成功实施，实现火山岩气藏规模有效开发，建成世界上最大产能规模的火山岩气藏开发生产基地。

　　辛勤耕耘、协同攻关终有所成，冉启全和团队的研究成果发表了25篇论文、出版了5部专著，获得国家发明专利授权2项、部级奖励8项、局级奖励3项，赢得了业界广泛认可。

打破瓶颈，创新发展非常规油气地质工程一体化研究

　　非常规油气开发面临地质及地质力学问题极其复杂、开发难度大、技术创新不足、单井产量低、开发效益差等系列难题，在2011—2019年期间，冉启全作为首席专家/项目长、技术负责人和课题长等，主持完成了国家“863”“973”项目，中国工程院、集团公司重大科技攻关项目等十多项。针对长庆、新疆、大庆、四川盆地等致密油气、页岩油气的不同特点，他带领团队开展了非常规油气开发理论技术攻关及地质工程一体化的开发方案优化研究，取得了一系列卓越成果。

　　——非常规油气储层描述与建模技术方面的创新成果主要包括：揭示了致密油气、页岩油气等非常规储层及甜点的形成机理，创新建立了非常规储层及甜点分布模式，形成了非常规储层甜点识别与精细表征技术；创新形成了致密油气、页岩油气等非常规储层微观孔隙结构及渗流参数表征技术；天然裂缝与人工裂缝识别、描述与评价技术；创新形成了基于地震、测井、地质、生产动态多信息融合的非常规储层描述与预测技术；形成了复杂构造与断层建模、岩性岩相建模、属性建模、天然裂缝建模、岩石力学与地应力建模的地质工程一体化建模技术；制定了非常规储层甜点分类评价体系，形成了非常规储层地质工程甜点评价技术，通过平面甜点有利区、纵向甜点靶层优选，指导立体开发井网部署；通过单井地质工程甜点段分类评价，指导压裂分段分簇优化等。

　　——非常规油气开发模式与开发技术方面的创新成果主要有：揭示了致密油气、页岩油气等不同尺度孔隙、缝网中的纳微米流动、渗吸、扩散、吸附等非线性复杂流动机理及多重介质耦合开采机理，建立了不同尺度孔缝体积开发的流动模型，创新发展了非连续多重介质数值模拟理论；建立了基于地质、钻井、压裂、生产一体化的非常规油气产能主控因素分析与产能预测优化方法；创新发展了非常规油气基于一体化模型的大规模压裂、数值模拟等地质工程一体化耦合数值模拟技术；形成了非常规油气以产量为目标的水平井开发部署、钻井、压裂、生产等地质工程关键参数优化技术、一体化方案优化技术等。

　　通过非常规油气开发的理论基础创新研究、地质工程一体化多学科优化技术的融合攻关创新，冉启全带领团队实现了地质工程一体化方案优化决策。成果应用在长庆、新疆、松辽、四川盆地等不同地区的致密油气、页岩油气开发中，提高了单井产量、降低了投资成本，实现了非常规油气效益开发。相关成果发表论文39篇，出版专著3部，获得国家发明专利授权7项，部级奖励2项，局级奖励1项。

运筹帷幄，绘制油气开发战略规划的一体化蓝图

　　深入开展油气开发一体化战略规划研究，对国家油气战略和中国石油重大战略规划的研究和实施至关重要。随着研究领域从常规油气藏逐渐向复杂油气藏、低渗油藏、火山岩气藏、非常规油气开发不断拓展，跨学科融合的理论技术及丰富的开发方案研究和生产实践经验积累，为冉启全运筹帷幄开展相关战略规划研究奠定了坚实基础。

　　2017—2020年，冉启全被委以重任担任油气开发战略规划研究所所长。在此期间，他组织参与了国家能源局国家油气战略研究中心的建设，还开展了应对油气对外依存度方案、贸易战对油气安全影响的对策、提升勘探开发力度“七年行动计划”等国家油气发展战略研究工作。

　　冉启全带领团队成员以产量和效益双轮驱动，建立了投资成本优化模型，形成了非常规油气地质工程一体化投资新方法；创新性地建立了油气产量规模与效益的关系模型，制定了年产量规模与效益的技术经济界限；基于一体化规划理念，将资源类型的多样性、开发技术条件、管理模式与体制政策等高度融合与协调，形成了油气开发一体化的规划方法。他的足迹遍布大庆、长庆、西南等油气田，通过深化重点油气区加快发展开发规划方案研究工作，组织参与编制了四川盆地千亿方产能规划、公司页岩气总体规划等专项规划方案和“十四五”油气开发五年规划、滚动规划等。

　　这些成果上报决策参考17篇，中国石油领导批示2篇，上报全国人大、中办、国资委7篇。

自强不息，引领非常规油气地质工程一体化软件研发征程

　　作为我国最早投身非常规油气地质工程一体化研究的科研工作者之一，冉启全很早就意识到我国在相关领域自主开展软件研发的重要性和紧迫性。从最初积累学习时的艰难起步，到单一功能软件的研发突破，再到汇聚起越来越多志同道合之人共同开展软件集成平台和智能化软件平台的研发，一步一个脚印，他的地质工程一体化软件研发之路走得坚实而有力。

　　冉启全早年处于学习积累的起步阶段时，计算机应用技术并未普及。他敏锐地察觉到软件研发技术的发展前景，从深入学习Basic、Fortran等编程语言入手，到尝试运用工具编写实际应用程序，打下了牢固的理论和实践基础。本科毕业设计期间，他成功基于Basic编程语言编写了油气开发储层分类评价程序。硕士阶段，他基于所学的地质与建模知识，开发了基于地质统计学的建模软件，该软件具备构造与属性建模、储量计算、绘制等值线图的功能，展现出他将先进理论知识转化为高效解决方案的卓越才能。在攻读博士和从事博士后研究阶段，他研发了地质力学与渗流力学融合的流固耦合数值模拟软件。这款软件具有孔隙型油气藏的应力场、岩石变形、油藏动态模拟和产能预测功能，为油气田的开发提供了重要技术支持。从学习、起步到真正将积累运用于实践，冉启全夯实了非常规油气地质工程一体化软件研发之路的根基。

　　2009—2017年间，冉启全被委以重任，担任油气开发软件中心主任。与之前的单枪匹马不同，此时他能够汇聚更多同伴参与到这项事业中来。他带领团队大胆地将火山岩、致密油气、页岩油气等非常规油气开发的创新理论和特色技术融入软件研发之中，在单一功能软件研发领域取得了一系列创新成果。成果包括针对火山岩气藏特殊的储层特点和复杂流动机理，自主研发了具有自主知识产权的火山岩气藏开发优化特色软件；针对非常规油气水平井体积压裂开发模式下地质与工程双因素控制产能的特点，自主研发了非常规油气产能预测与开发优化特色软件；2013—2016年作为首席专家/项目长，主持完成国家“863”项目“典型非常规油气藏数值模拟关键技术与软件研发”，创新发展了非连续多重介质数值模拟理论，形成了非常规油气非连续、多尺度、多重介质、多流态、多流动机理数值模拟技术体系，研发了具有自主知识产权，适合于致密油气、煤层气和页岩气等非常规油气地质的建模与数值模拟一体化平台及软件，实现了非常规油气地质建模与数值模拟一体化，大幅度提高了非常规储层地质建模、数值模拟的精度，为非常规油气一体化方案优化提供了有力支撑。该成果抢占了理论与技术制高点，填补了国内相关软件的空白，打破了国外技术封锁和软件垄断，成果总体技术达到了国际先进水平。通过技术创新与自主研发，冉启全和团队取得了丰硕的有形化成果，申请发明专利24件，取得软件著作权28件，发表论文42篇，出版专著3部。

　　随着非常规油气开发对地质工程一体化协同研究、工程实施、生产管理等高度融合的一体化软件平台的紧迫需求，高度自主化、自动化和智能化一体化软件平台的研发尤为重要。2021—2025年冉启全作为项目经理，承担了集团公司关键核心技术攻关项目，主持开展非常规油气地质工程一体化方案优化决策软件研发。

　　地质工程一体化软件平台研发涉及众多学科及人员，冉启全组建起跨行业、跨单位、跨学科的跨界融合创新攻关团队，将地质建模、地质力学、开发部署优化、钻井优化、压裂优化、数值模拟、经济评价、一体化方案优化、多目标决策等跨学科的专业人员聚集起来，在协同研究、工程实施、生产管理等不同生产阶段，以及软件设计、软件研发、软件集成、软件测试、软件现场应用等不同研发阶段中发挥协作精神，开展协同研究。面对多学科专业人员不齐、研发人员严重不足、工作量巨大和既具备油气专业知识又掌握计算机技术、数学算法和软件工程等多方面技能的复合型人才匮乏等问题，他带领团队发扬敢于吃苦耐劳、牺牲奉献的精神，一人干多人的活，跨专业干活，培养了复合型人才。

　　不同学科领域专家从各自专业角度出发，对非常规油气地质工程一体化软件平台的定位、内涵、侧重点、做法有着相互关联但又存在较大差异的理解和认识。地质工程一体化的定位，是分别定位于协同研究、工程实施、生产管理，还是三者高度融合的一体化软件平台？面对这一问题，冉启全和团队通过对标国际一流商业化的地质工程一体化软件平台，结合中国石油重大需求，首先明确了“研发非常规油气地质工程一体化方案协同优化决策软件平台，实现地质工程一体化数据集成、软件集成、融合可视化、一体化建模、多学科协同、一体化方案优化与决策的自主化、自动化和智能化”这一研发定位。结合多年经验，精心谋划，他们制定了“三步走”的目标，即实现地质工程一体化软件从学习跟跑阶段的国产化，逐步到达并跑阶段的系统优化与实时优化的自动化，最后实现智能优化的领跑。“致力于提高非常规油气资源的开发效率和效益，打造具有竞争力和影响力的软件产品，替代国外进口，提高企业在非常规油气领域的核心竞争力。”朝着目标，稳步推进，他们在地质工程一体化软件平台研发、核心软件研发，地质工程一体化多学科协同优化、迭代建模与方案迭代优化，以及地质工程一体化方案决策等方面都收获了创新成果。

　　地质工程一体化软件平台研发是基础。冉启全带领团队基于CS+BS+大数据架构、云化部署模式，通过数据集成与管理、专业软件集成与数据接口、地质工程一体化数据融合可视化等模块研发，为各专业核心软件模块、一体化协同优化提供数据集成与融合、软件、模型、成果、界面、可视化等公共资源的共享，为地质工程一体化软件研发奠定了坚实的基础。

　　地质工程一体化核心软件研发是一体化软件平台研发工作的重中之重。非常规油气开发过程中，存在开发地质、开发部署、钻井工程、压裂工程、油藏工程、采油工程、地面工程、经济评价等多个不同业务环节。将这些业务环节所涉及的多学科知识与技术深度融合，实现相应工程技术参数的地质工程一体化优化至关重要。冉启全带领研发团队针对技术瓶颈、模型和算法的卡点，攻克了非常规储层一体化建模、一体化方案优化与决策等关键核心技术，开展了一系列核心软件模块的自主研发，取得了显著的创新成果。在地质工程一体化建模方面，他们实现了非常规地质建模、天然裂缝建模、单井一维地质力学建模、三维/四维地质力学建模等功能；在地质工程一体化开发部署方面，他们实现了储量分级评价、有利区与最优靶层优选、开发井网部署优化等功能；在地质工程甜点评价方面，他们基于地质工程甜点分类评价功能，可实现多井地质工程关键参数优化；在地质工程一体化钻井分析方面，他们基于岩石力学、地应力、四压力分析，以钻遇率、钻井安全、钻井时效最大化为目标，优化了钻井关键参数；在地质工程一体化的压裂模拟优化方面，他们基于压裂井段地质工程甜点分类评价，实现压裂段数、簇数、射孔位置优化，研发了基于地质力学-流体流动-裂缝扩展耦合的复杂缝网压裂模拟软件，实现了压裂方式、压裂规模及裂缝参数优化功能，提高了压裂效果及单井产量；在地质工程一体化的数值模拟方面，他们基于多相渗流与地质力学耦合的油藏数值模拟技术，研发了地质工程一体化的数值模拟软件，提高了模拟与产能预测精度；在地质工程一体化的经济评价方面，他们建立了地质工程一体化的经济评价模型与核心算法，研发了地质工程一体化的经济评价软件，实现了投资成本、效益最佳的开发方案优化。

　　除了在地质工程一体化软件平台研发和核心软件研发领域取得卓越成果之外，冉启全和他的团队在地质工程一体化多学科协同优化、迭代建模与方案迭代优化，以及地质工程一体化方案决策等研究方面也有杰出贡献。

　　——针对地质工程一体化多学科协同优化需要融合一体化建模、开发部署、甜点评价、钻井分析、压裂模拟、数值模拟、经济评价等多个学科领域的知识和技术，但每个学科都有其独特的理论、模型和算法，实现这些学科的有机融合和协同工作是一项极具挑战性的任务的问题，冉启全带领团队基于地质工程一体化的行业标准与规范，建立业务逻辑与工作流程，消除地质模型、地质力学模型与工程优化间的学科壁垒，实现了相关领域的突破；从地质认识到工程优化的各个业务环节进行高效衔接，实现地质工程一体化方案的多学科协同优化。

　　——为实现地质工程一体化迭代建模与方案迭代优化，冉启全带领团队通过钻井、压裂、生产等工程实施获得新资料、新认识后，迭代更新地质工程一体化模型，在此基础上迭代优化开发部署、钻井、压裂、生产等地质工程关键参数及一体化方案，实现了迭代建模和方案迭代优化的目标。

　　——在地质工程一体化方案决策研究方面，冉启全和团队基于地质工程一体化多目标决策的流程与算法，研发了一体化方案多目标决策模块，实现了地质工程关键参数及一体化方案的多目标决策。

　　这一系列创新工作为实现非常规油气地质工程一体化软件平台的自主化、自动化、智能化提供了强力支撑。相关成果发表《科学引文索引》（SCI）论文7篇，申请国家发明专利6项，获得软件著作权登记28项。

　　推动非常规油气地质工程一体化软件平台向自主化、自动化发展后，冉启全和他的团队迎来了新的问题：非常规油气复杂的地质特征和工程技术要求给效益开发带来了巨大的挑战。为了实现高效、精准地开发，大力推动地质工程一体化智能化发展战略，基于大数据、人工智能、大模型的一体化智能软件平台的研发成为关键。