【戰新產業“百大工程”】中國石油攻克“卡脖子”難題鑄自主產權 護航國家能源命脈
文章來源：中國石油天然氣集團有限公司 發布時間：2025-07-10
在國家全力推進能源安全與產業鏈自主可控的戰略背景下，油氣工業軟件的核心技術自主化已成為保障國家能源安全、提升產業鏈韌性的戰略支點。中國石油堅決貫徹黨中央、國務院決策部署，深入落實國務院國資委戰新產業“百大工程”戰略指引，將油氣工業軟件核心技術攻關作為保障國家能源安全的重大使命任務，成功自主研發“油氣藏-井筒-管網一體化動態仿真引擎HiSimPro”，突破5項核心技術，構建5大數學模型，集成5個一級功能模塊和24個二級功能模塊，實現億級網格與千井級油氣藏模擬、300口井以上井筒-管網協同仿真能力，標志著我國在油氣上游工業軟件領域總體實現自主可控。
扛起國家戰略使命，突破工業軟件“卡脖子”難題
面對油氣動態仿真領域長期被西方壟斷、國家能源數據安全受制于人的嚴峻局面，中國石油深刻認識到核心技術自主可控是保障國家能源安全的生命線。中國石油將工業軟件研發納入國家戰略科技力量建設體系，舉全集團之力實施專項攻堅。面對國際技術封鎖與市場壟斷的雙重壓力，中國石油以“十年磨一劍”的戰略定力，組建由兩院院士領銜、百余名科研骨干參與的聯合攻關團隊，錨定國家最迫切的能源技術安全需求，向“卡脖子”技術發起沖鋒。
團隊攻克5大核心技術，全組分控制方程全隱式有限體積離散技術，實現多相多組分滲流的精確處理；超大規模油氣藏滲流仿真求解算法，解決億級節點網格規模油氣藏仿真求解問題；高性能并行計算技術，支撐億級網格求解；億級規模三維可視化技術，解決億級網格油氣藏動態可視化分析問題；井筒/管網穩態多相管流模型，解決井筒、管道內多相管流流動規律描述問題；油氣藏-井筒-管網一體化模擬技術，解決地下地面、滲流管流一體化耦合模擬難題，為工業軟件自主可控、安全可靠提供關鍵技術支撐。
打造自主可控“中國芯”，筑牢能源安全“技術屏障”
中國石油組建聯合攻關團隊，在數學模型、核心算法與代碼研發等方面取得重大突破。創新構建油氣藏多模態復雜滲流數學模型，解決復雜油氣藏流動機理描述問題；創新構建油氣藏廣義多重介質模型，解決流動介質模型（基質、天然裂縫、人工裂縫）精確模擬問題；創新構建復雜結構井模型，解決復雜結構井建模和分段多條件控制模擬問題；創新構建一體化流體物性計算模型，解決油氣藏、井筒、管網生產系統多相流體物性描述問題；創新構建井筒/管網穩態多相管流模型，解決井筒、管網內多相管流流動規律描述問題。
中國石油自主研發油氣藏數值模擬HiSim軟件平臺，結合自主可控采油模擬軟件和管網模擬軟件，研發形成油氣藏工程、采油氣工程、集輸工程一體化專業動態仿真國產工業化軟件HiSimPro。該軟件具備強大的工業級仿真能力，涵蓋油氣藏動態仿真、油氣藏流動機理模型、井筒動態仿真、管網動態仿真及一體化模擬分析為主的5大一級功能模塊，以及黑油模擬、組分模擬、非常規模擬、油氣藏IPR計算、井筒多相流計算、管網流體模擬、一體化耦合模擬等24個二級功能模塊，支持億級網格與千井級油氣藏模擬、50口以上壓裂水平井的復雜模擬、300口井以上井筒管網系統仿真和9種井筒設備模擬。
HiSimPro軟件適用范圍廣，適用多種油藏類型及開發方式，包括中高滲、低滲透/超低滲透油氣藏、裂縫油氣藏、頁巖油氣藏，一次采油、水驅開發、氣驅開發、大規模體積壓裂開發。功能豐富，擁有油氣藏模擬、井筒動態模擬、地面管網模擬和油氣藏-井筒-管網一體化耦合模擬4大關鍵功能；功能與性能上達到了對標商業軟件水平，在非常規油氣藏模擬的裂縫處理、抽油機井筒流動仿真、復雜管網拓撲結構設計功能與精度等方面具有優勢；實現油氣田開發地下地面全生命周期全棧式仿真模擬和方案優化自主可控。軟件總代碼量180萬余行，經國家工業軟件測試中心認證，核心模塊代碼自研率超96%，打破國外技術封鎖，為我國油氣開發工業軟件裝上“中國芯”。
產學研用深度合作，規模化推廣助力工業軟件高質量發展
中國石油堅持開放合作，構建產學研用一體協同發展格局。依托中國石油工業軟件研發中心、提高油氣采收率全國重點實驗室，結合國內主力油氣田業務實踐，牽頭建設油氣上游工業軟件中試平臺，打造油氣田開發場景的軟硬件模擬環境，建立高質量基準驗證數據集、高標準工業軟件測試環境，驗證復雜算法與模型精準可靠。
培育油氣上游工業軟件研發應用生態，提升油氣上游工業軟件研用水平。中國石油與中國石油大學（北京）、中國石油大學（華東）等高校建立油氣工業軟件產教融合生態，組織中國石油勘探開發研究院、大慶油田、長慶油田、塔里木油田、西南油氣田、新疆油田等建立油氣工業軟件研用融合生態，承辦“首屆全國大學生油氣藏數值模擬軟件設計大賽”和“第二屆開放原子大賽”，加速建立工業軟件產學研用生態。
深入實施創新驅動發展戰略，構建研發、應用、服務“三位一體”產業生態。工業軟件規模化推廣應用成效顯著，保障國家能源安全和油氣上游產業鏈韌性。HiSimPro軟件已在大慶、長慶、塔里木、西南、華北油田等11個油氣藏區塊開展現場應用，其中華北巴彥興華注CO2先導試驗區、相國寺儲氣庫、富滿油田滿深8井區等地實現油田生產系統資產一體化管理、油氣注采系統生產動態預測、油氣生產系統一體化優化和油氣田生產潛力分析4項關鍵業務場景應用，有效解決油氣藏地下地面一體化開發生產方案設計與優化問題，在油氣藏數值模擬、井筒模擬、管網模擬及地下-地面一體化模擬方面具備應急替代能力。產品持續升級迭代，擴展應用范圍，在中國石油、中國石化、中國海油等進行工業化推廣應用，為實現油氣核心工業軟件全面國產化夯實基礎，預計2027年實現規模化應用替代。
在新時代能源革命的征程上，中國石油將持續發揮科技創新主體作用，以HiSimPro軟件等一批重點工業軟件為戰略支點，加速推進全業務鏈油氣工業軟件自主可控，全力打造能源領域國家戰略科技力量，勇挑重擔、敢打頭陣，加大資源投入力度，打造高價值自主可控工業軟件體系，實現高水平科技自立自強。
【責任編輯：張任田慧】
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