在杨立峰和他的同伴身上，能看到中国石油天然气集团有限公司（以下简称“中国石油”）压裂软件开发攻关者的典型气质：既有“十年磨一剑”的静气，又有“一剑定乾坤”的锐气。由他们领衔开发的FrSmart软件，恰是这一特质的智慧结晶——既集成了中国石油30余年的经验技术积淀，又融入了对非常规油气开发的创新思考。在这个曾被国外垄断的领域，他们在几年间集中突破，实现了国外同行长期积累的技术迭代，实现了从无到有、从有到优的大跨越，用实际行动诠释着“把关键核心技术掌握在自己手中”的深刻内涵。

——记中国石油勘探开发研究院企业高级技术专家杨立峰

黄雪霜  祝传海  特约通讯员  严增民

　　2024年，对杨立峰及其团队而言，是厚积薄发、收获满满的一年。

　　这一年，他们的自主创新成果“大型地质工程一体化压裂软件实现国产化替代与工业化应用”入选“中国石油十大科技进展”；这一年，团队凭借卓越贡献，被授予中国石油勘探开发研究院（以下简称“勘探院”）先进集体称号；也是在这一年，他们继两年内连续推出两个版本软件之后，又推出FrSmart2.0版（GPU提速版），以更快的运算效率、更智能的优化设计，推动我国页岩油气高效开发迈上新台阶。

　　截至2024年12月，FrSmart团队交出喜人的成绩单：软件先后在中国石油、中国石化、中国海油、延长石油等部署安装突破1900余套，研发周期内实现了产品许可首套销售，多家单位提出采购意向。这标志着我国补强能源技术装备短板的自主产品已打破国内压裂优化设计软件完全依赖进口的局面，为我国油气增储上产发挥重要作用，成为高水平科技自立自强的软件研发样板工程。

　　从技术的艰难起步，到核心软件的完全自主可控，再到引领行业发展的持续创新——杨立峰和他的团队，用十年如一日的坚守，让中国石油压裂软件核心技术真正挺直了脊梁。

锻造油气资源宝库的“金钥匙”

　　压裂技术对很多人来说或许是陌生的，但它却是打开我国油气资源宝库的“金钥匙”。我国80%以上的页岩油气都储存在致密的岩层中。

　　想象一下，地下的页岩层就像一块密实的海绵，里面蕴含着丰富的油气资源。但这些“海绵”太致密了，油气被困在里面动弹不得。这时，就需要一种特殊的“疏通术”——压裂技术。就像在地下修建“油气高速公路”，这种技术通过高压将特殊液体注入岩层，在岩石中制造出细小的裂缝网络，让被困住的油气能够顺着这些“路网”流动出来。没有压裂技术，这些资源将永远沉睡地下。

　　但要精准实施压裂技术，离不开专业的“导航系统”——压裂软件。就像医生做手术需要CT影像一样，工程师需要软件来模拟裂缝走向、计算施工参数，避开危险层位，实时优化施工方案等。它如同压裂工程的“自动驾驶”系统，通过建模和实时分析，将页岩储层中的每一份油气资源高效采出，为能源安全保驾护航。

　　国外压裂商业化软件多起步于20世纪80年代，经过多年的应用迭代较为成熟。通俗地讲，它的发展历程，就是一个持续突破认知边界的过程。就像地质学家手中的“放大镜”在不断升级：最初裂缝模拟核心模型只能看到裂缝的固定缝形态、平面轮廓（二维裂缝模拟），后来能观察裂缝的立体形态、考虑缝高变化（拟三维裂缝模拟），再之后则可以实现透视不同岩层的力学特性，精细考虑层间力学非均质性（全三维裂缝模拟）。近十几年随着非常规储层的开发热潮，这个“放大镜”又获得了新功能——发展出了考虑天然裂缝的复杂裂缝模拟模型和考虑水平井分段强应力干扰的非平面裂缝模拟模型。从软件整体功能完备性上，现有的商业化软件，呈现两代产品特征：第一代压裂软件采用传统层状均质模型，主要进行基础模拟计算；第二代升级为地质工程一体化系统，通过精细三维建模实现压裂全过程动态优化。如今，这些工具正在向“智能工作站”进化，结合云计算和人工智能，为工程师提供更强大的决策支持。

　　很长一段时间以来，我国石油行业实施压裂技术完全依赖进口软件，不仅每年要支付巨额费用，更随时面临被“断供”的风险。究其原因，国内以往因缺乏高效的顶层设计，持续的资金、人力投入，一直停留在解决特定时期某个生产问题上，缺乏全局的整体解决方案，形成的代码稳定性差、计算效率低、不具备可操作性和可视化功能，只能是一些技术人员兜里的“程序”，无法商业化。

　　“软件与硬件装备一样，是核心技术的载体，是核心竞争力的体现，涉及的关键技术，是商业机密，‘要不来、买不来、讨不来’”，箭在弦上，不得不发。是使命也是任务——为了突破商业化软件自主开发困境，2018年，中国石油以“揭榜挂帅”的方式，发出“英雄帖”，意在招募敢打硬仗、能打胜仗的技术精英和团队，奋力攻克压裂商业软件这一“卡脖子”难题。而杨立峰所在的团队在时任主任王欣的带领之下，勇担重任，站到了台前。成功“揭榜挂帅”后，他们以压裂酸化技术中心地质工程一体化科室5人团队为基础，联合昆仑数智科技有限责任公司、东方地球物理勘探有限责任公司等精锐力量组成“产、学、研、用”联合攻关团队，义无反顾踏上攻关征程。

　　为快速实现关键核心技术突破，杨立峰和他的团队伙伴带着艰巨的任务清单投入这场艰难的攻关“战斗”：在少有资料可以借鉴的情况下，他们要突破非平面全三维裂缝模拟技术，攻克含天然缝复杂裂缝模拟难题，要建立地质工程一体化算法体系，要开发可视化人机交互界面……这一个又一个在行业人看来非常艰巨的任务，并没有打倒他们。以代码作基，算法为梁，从业务功能到界面布局、从语言选择到控件优化、从测试应用到培训组织，他们夜以继日地推敲软件顶层设计、打磨软件产品，走出了一条自主可控的创新之路。

　　2023年11月，团队在2022年发布的FrSmart1.0 Beta版（单井版）的基础上，发布了FrSmart1.0版（平台多井版），不仅实现了国产压裂软件零的突破，更创造了令人惊叹的中国速度——他们在几年间集中突破，实现了国外同行长期积累的技术迭代，完成了从“实验室代码”到“工业化软件”的蜕变。值得一提的是，2024年10月，伴随着第三个版本——FrSmart2.0版（GPU提速版）的推出，他们正向更快、更稳的创新探索之路上前行。

　　正如杨立峰所说：“我们团队从一开始就明确了一个原则——要把FrSmart软件做成真正现场可用的产品，而不是简单地完成一个科研项目。”他介绍，这套软件实际上采用的就是“边研发、边应用、边反馈、边迭代”的敏捷开发模式。每一个版本功能开发出来后，都送到油田现场接受检验。现场的反馈意见，又体现在下一个迭代版本中。

　　FrSmart软件研发团队的目标一直很清晰——不做纸上谈兵的“花瓶软件”，而是要打造经得起现场考验的工业级产品。这也是FrSmart软件能在短时间内获得油田广泛认可的原因。如今，FrSmart软件已在多个油田应用。软件正在补短板，向锻造长板快速迈进。

优秀的软件工程师首先必须是优秀的现场工程师

　　在研发属于中国自主可控的核心压裂软件这条充满挑战的创新之路上，杨立峰和他的同伴虽然面临重重困难，但自始至终走得淡定从容。实践证明：核心技术攻关必须坚持问题导向，只有扎根工程实践，才能实现自立自强的跨越——这条路径对杨立峰来说，也是20余年扎根现场得出的真知。

　　1979年出生的杨立峰，从小在大庆油田附近的县城长大，石油工程师这一职业在他心中始终闪耀着神圣的光芒。1998年，他入读中国石油大学（华东）石油工程专业。本科时期的他已然明白，石油工程绝非简单的钻井作业，而是需要融合数学、物理、化学等多学科知识的系统工程。这种认知，促使他在2002年选择继续深造，考入中国石油大学（北京）攻读硕士学位。研究生阶段的专业深耕，让他对油气开发有了更深刻的理解。通过使用各类商业化软件完成论文研究，他既领略了先进技术的魅力，也敏锐地察觉国内技术的短板。2005年硕士毕业后，命运将他引向勘探院廊坊分院，服从分配入职压裂酸化技术中心——这个看似不经意的选择，让他与压裂技术结下不解之缘。

　　一步一个脚印，20余年间，杨立峰实现了磨砺成长。从最初一名普通的工程师，到晋升高级工程师并担任室副主任；从挑起室主任和压裂酸化技术中心副总工程师的重担，再到成为勘探院企业高级技术专家……这条成长之路，不仅记录着他个人的发展，更见证了中国石油压裂技术自主创新的坚实步伐。

　　2008年，刚参加工作3年的杨立峰主动请缨奔赴海拉尔油田。在那里，他完成了一次难得的历练——从探井设计、现场施工到效果评估，全程主导了数百口井的完整作业链条。井台上的风雪、仪表盘的数据、工人的操作细节……这些鲜活的现场经验，成为他日后研发工业软件最珍贵的原始积累。

　　“优秀的软件工程师首先必须是优秀的现场工程师。”杨立峰常常这样叮咛团队新人。从2005年入职到2018年作为主力推动FrSmart软件开发，从砂岩的相关探索到碳酸盐岩的了解掌握，从常规油气的实践积累到页岩油气的探索沉淀……十余年的现场淬炼让他形成了特点鲜明的技术视野和科研品格：既能在各大学术会议场所深入沟通交流，也能蹲在井场与工人讨论细节；既了解国际主流软件的发展脉络，更清楚中国油田的特殊需求。这种“融会贯通”的专业素养，最终成为FrSmart软件得以短时间内创新突破的基因。

　　深厚的理论积淀是技术突破的基石，杨立峰对此深有体会。在参与页岩气开发的过程中，他开创性地提出了页岩气石英砂科学论证方法，论证了长宁—威远中浅层应用石英砂的可行性。成果为石英砂代替陶粒降本应用提供了科学依据，助力百亿方产能降本10亿～20亿元。而在参与致密油开发的过程中，他创新性地提出的全耦合模拟理论，为科学模拟压裂蓄能作用提供了核心技术。关键成果2020年被应用于FrSmart软件开发的功能设计中，成为蓄能压裂、考虑人工裂缝的四维应力场模拟的亮点成果。

　　凭借扎实的理论沉淀和对现场需求的深入了解，在FrSmart软件的研发攻关过程中，杨立峰和科研团队过五关斩六将，先后解锁了5个“卡点”，攻克了11项关键核心技术，为软件研发扫清了“拦路虎”。

　　——研发的非平面三维模拟技术、亿级规模稠密矩阵GPU并行解法，与国际先进软件比结果差异控制在5%以内，速度提升超10倍，全面突破了“快、准、稳”裂缝模拟难题。这项突破让中国压裂软件具备了与国际巨头比肩的底气。

　　——研发的三维地质力学和压后产能模拟的双向动态耦合技术，实现了从三维静态向四维动态的油藏地应力场模拟的跨越，将压裂产量拟合精度提高了10%，打通了地质工程一体化的关键节点。

　　速度和精度，犹如横亘在压裂软件开发路上的“双子险峰”，是杨立峰及其团队在开发FrSmart软件过程中面临的两大核心挑战。面对这道世界级难题，他们以理论创新为斧，以工程实践为凿，在算法优化的攻关上执着前行——非常规储层的强非均质性是最棘手的难题。地下天然裂缝发育程度千差万别，这就要求压裂软件必须能灵活应对不同地质条件。杨立峰和团队通过提供多种模型选择，让工程师可以根据实际需求，在精度和速度间取得平衡。比如针对某些工况，他们开发了简化模型，使计算速度大幅提升，同时保证工程精度要求。而在速度优化方面，他们创新采用的GPU并行计算和MPI多机协同方案，使计算效率达到甚至超越国际同类软件水平——这些挑战推动着他们不断突破技术边界，让FrSmart软件既能满足不同油田的个性化需求，又能保持国际领先的计算性能。

　　“好的技术方案，往往来自对工程实际的深刻理解。”杨立峰反复强调现场实践的意义。FrSmart软件开发过程中，他带领团队扎根现场，从数百口井的作业数据中提炼规律，将复杂的工程问题转化为精准的算法语言。在井筒压力模拟这一关键环节，他创造性地将裂缝系统分解为缝内与井筒两个子系统，通过28个子程序、2220行代码的精细刻画，使模拟精度达到国际先进水平。面对多粒径支撑剂运移这一世界性难题，他和团队另辟蹊径提出的“时间加权法”，既保证了计算效率，又实现了物理过程的真实再现。正是这种“从现场中来，到代码中去”的研发理念，让FrSmart软件的每一个算法都经得起实践检验。如今，这套凝聚着工程智慧的软件已开发了9大模块、50余项功能的FrSmart2.0版，代码量达到210余万行，实现了压裂工艺的定量化、可视化和一体化模拟，为非常规油气压裂全生命周期的优化与评估提供了自主可控的工程利器。

技术方向的“孤勇者”和团队整体的“守护者”

　　在长庆油田，工程师轻点鼠标，就可以批量设置裂缝、批量模拟方案，完成过去耗时几天的成果传输和跟踪计算过程的工作量，地质工程一体化优化设计各环节间衔接的工作效率大幅提升；在四川盆地页岩气主战场，技术人员通过开展拉链式压裂作业模拟和压后产能模拟，实现裂缝全覆盖与产量最大化优化方案；在吉林油田的培训教室，采油厂技术骨干们正自主组织软件应用培训，将国产软件的智慧火花传递到生产一线……这一幕幕场景，正是FrSmart软件赋能油气开发的真实写照。

　　多年来，这款国产软件已在全国万余井段压裂作业中展现价值。它带来的不仅是工具的革新，更是模式的蜕变——将传统以天为单位的模拟计算缩短至分钟级，随之而来的，还有精度的跃升及成本的控制等。多年来，软件研发团队组织培训20期（首期杨立峰全程担任教师）、培训人数达1400人次，安装套数近2000套（超过立项前国内引进总量2倍），实现了首套商业化销售。当这套国产软件在全国各大油田绽放光彩时，其背后的研发团队仍不辍努力，继续坚定地奔跑在持续创新的路上。

　　这是一支有着鲜明特色的团队。

　　从最初5人的核心小组，到联合9家单位、165人的创新联盟；从一开始承担中国石油重大专项课题，到成功竞标国家关键核心技术项目；从2022年FrSmart1.0 Beta版发布，到第三版正式版问世——他们用6年多的时间汇聚力量创造了一个又一个佳绩。其间，既有王刚等海外专家的加盟，也有不少青年才俊的持续加入，形成了十人左右的“小而精”的老、中、青结合的核心团队。这支队伍中，既有临近退休仍奋战一线的首席技术专家王欣，有快速成长为科室负责人的青年女专家刘哲，也有新入职就勇挑重担的范濛、袁立山和刘浩……每个成员都有自己的奋斗和成长故事：凌晨3点记录灵感的杨立峰，待产仍坚守岗位的刘哲，凭借深厚的石油工程背景很快在三维地质力学建模领域独当一面的袁立山，充分发挥信号处理专长在压裂分析模块开发中展现出惊人创造力的刘浩，仅用3年时间就得以破格进入管理层的青年才俊范濛……与此同时，外围上的技术支持、运维、推广和市场团队也在不断扩充，形成大而全的产学研协同创新梯队，以支撑起软件的商业化发展。

　　团队秉持“专注创造价值”的核心理念，为技术人员营造了独特的研发生态。在这里，没有刻板的进度指标，取而代之的是对科研规律的充分尊重。杨立峰常说：“软件开发是0与1的突破，不是60分到80分的渐进。”因而，团队给足每一位成员宽容和信任，给予他们持续思考的空间，为他们扫清“障碍”。

　　这支团队最鲜明的特质，是打破了外界对“码农”的刻板印象。他们不是埋头编码的技术工人，而是充满活力的创新探索者。在实验室里，你能看到地质专家与算法工程师热烈讨论的身影；在会议室中，常能听到不同专业背景的思维碰撞。这种开放包容的氛围，让团队始终保持着旺盛的创造力。

　　团队文化最动人的是“主动补位”的协作精神。面对庞杂的开发任务，成员像精密啮合的齿轮，随时准备填补任何空缺。这种默契源于共同的价值认同——每个人既是某个技术方向的“孤勇者”，又是团队整体的“守护者”。

　　——正是这些独特的文化基因，让这支独特的团队既能保持科研定力，又能迸发创新活力；既能深耕技术细节，又能放眼行业未来。在不断攻克技术难关的同时，他们也在不断拓展着中国石油软件人的探索边界。