□卞晓冰 周 珺 张世昆 付 亮 刘雨涵

水力压裂是决定非常规油气能否经济高效开发的关键环节。长期以来，压裂施工高度依赖专家技术经验“看曲线指挥”，地下裂缝形态又难以直接观测，改造效果往往只能压后复盘。面对这一行业共性难题，石油工程技术研究院自主研发FracAgent智能压裂系统，以一系列自主创新成果推动压裂从“经验主导”迈向“模型驱动”，并向无人化方向持续演进，走出了一条具有中国石化特色的智能化压裂创新之路。

创新破局

让压裂从“靠经验”转向“数据驱动”

传统压裂设计，技术人员要依据储层历史经验与单井数值模拟反复推演，方案质量高度依赖个人经验。如何让地下看不见的裂缝可计算、可预测、可优化，是智能压裂面临的第一道坎。

2025年6月，工程院自主研发的“石工卓灵”FracAgent V1.0智能压裂设计及决策系统在京正式发布，标志着中国石化在非常规油气智能压裂设计领域实现了软件自主可控。

FracAgent聚焦“一基双智”核心功能，基于“一台两仓”架构实现云平台、数据仓库、算法仓的耦合调度，构建起“设计-调控-分析”全链路闭环。在设计环节，系统以“AI大模型＋机理模型”双驱动，开发一键式压裂设计、泵序智能生成、压裂成本秒级核算、经济方案寻优等功能模块，实现从地质建模、泵注程序到压裂成本核算全流程贯通。

系统支持大模型驱动的段簇、泵序智能生成，以及方案、段、簇多级灵活编辑，工程师在智能生成的基础上可依据现场实际按需微调。在压后分析方面，施工效果评价、裂缝复杂性评价等功能模块形成“设计-调控-分析”数据闭环，让每一口井的改造认识都能沉淀复用、反哺下一口井。

从应用效果看，一键式方案设计时间缩短至2分钟以内，单井设计提效80%以上。回望研发历程，工程院从早期的压裂模拟软件起步，历经自动化、智能化多轮迭代，逐步构建起覆盖设计、调控、压后分析三大场景的智能压裂软件体系，推动智能压裂技术由“数字化辅助”向“智能化赋能”演进。

闭环成链

感知、决策、执行一体贯通

设计环节解决的是“方案怎么定”，调控环节解决的是“现场怎么调”。传统压裂调控依赖工程师紧盯施工曲线、凭经验现场判断，面对砂堵、压窜等异常工况，往往预警滞后、处置被动。

FracAgent升级砂堵预警模型，融合多源感知信息，实现软件与压裂车组双向通信，实时数据延迟由23秒压缩至5秒以内，可对砂堵等异常工况进行超前预警。现场测试中，系统实时感知及决策精度超过90%，构建起“感知-决策-调控”闭环技术体系，推动压裂调控从事后分析向超前预警、实时决策转变。

以砂堵预警为例，系统融合泵压、排量、砂比等高频施工数据与邻井压力、微地震等监测信息，构建异常工况判据模型，实现风险提前辨识、措施自动建议，把过去依赖“老专家盯曲线”的隐性经验，转化为可复制、可迭代的智能能力。

现场检验

创新成果在涪陵普光落地见效

创新的成效，最终要靠现场说话。目前，FracAgent已完成石化智云部署，在位于江汉油田涪陵页岩气田、中原油田普光气田、西南油气田丁山区块等的页岩油气平台井开展现场测试应用，累计应用80余口井、1000余段压裂作业，覆盖页岩气、页岩油、致密气等多种非常规油气藏。

对标专家设计方案，FracAgent在段簇、规模等8项主要设计参数上符合率超94%。在中原油田普光区块铁北1侧HF井压裂施工中，系统提前30秒预警砂堵风险，现场及时降排量，避免了两次砂堵，验证了系统的实时预警与调控能力。现场技术人员表示，过去靠经验看曲线指挥，如今靠模型模拟预判，压裂更精准、更高效。

智能压裂是一场覆盖感知、决策、执行全链条的系统性工程，技术成熟度将沿“自动化-半自主-全自主”阶梯稳步演进。当前，FracAgent已迈上L3级半自主智能的台阶，正向L5级全场景自主决策压裂作业目标迈进。

从技术演进趋势看，全球智能压裂正由单点自动化向全链条自主闭环方向发展，数字孪生、神经网络、闭环控制等前沿技术与压裂工程深度融合，将推动压裂作业由传统的“盲压”向精准预警调控转变。随着多源感知、大模型、边缘计算等技术持续突破，压裂决策智能体、智慧压裂指挥中心等新形态将逐步成熟，推动压裂作业从“人机协同”走向“机器主导”。在“人工智能+”行动与新一轮科技革命的双重驱动下，智能压裂有望成为油气行业新质生产力的典型代表，为非常规油气规模效益开发持续注入新动能。

知识链接

业内对“压裂智能化”分级，采用了自动驾驶L1~L5的分级逻辑，结合油气压裂现场特点形成了自己的分级定义。其核心考量是“人需要介入多少”：

●L1（人机混合驾驶）：压裂以人工操作为主，智能系统只做参数显示、简单提醒和基础数据记录。

●L2（部分自动化）：排量、砂比等关键参数可以闭环自动调整，但仍需要现场泵工盯守，每段切换、砂堵处置等关键节点由人工决定。

●L3（有条件自动化/半自主）：在预设工况包络内，系统可自主完成参数寻优、自动起砂、自动切换、砂堵自动处置等闭环完整作业，现场无人操控；一旦出现超包络工况，系统自动进入保护状态并请求远程/人工介入。

●L4（高度自动化）：跨井场、跨区块的标准化施工可基本无人值守，人工仅进行远程监控和异常裁决。

●L5（完全自主）：压裂作业全流程（方案生成-施工-复盘-模型迭代）完全由AI闭环完成，无人工参与。

FracAgent智能压裂系统具有标杆意义

□周 舟

如果把非常规油气的规模开发比作一场技术长跑，智能压裂无疑是决定开发效益与效率的关键一步。当前，国产智能压裂系统正逐步实现从“跟跑”向“并跑”的跨越。

行业现状：北美领跑，国内加速追赶

从全球范围看，智能压裂的先行者当属北美。以哈里伯顿、斯伦贝谢为代表的国际油服公司，依托电驱压裂车组大规模应用，均推出各自的智能自动化压裂系统。其中，斯伦贝谢的StimCommander平台更将“感知-决策-执行”闭环落地。北美业界普遍认为，智能压裂正推动地下储层由不可见向可视化转变，传统依赖概率的经验性施工模式，即“先泵送、再祈祷（Pump and Pray）”的盲压模式，正在被实时感知与动态调控取代。

我国智能压裂起步相对较晚，压裂软件长期由国外产品主导，复杂地质条件下的适应性面临挑战。近年来追赶步伐明显加快：宝鸡宝石、石化四机、杰瑞、宏华等装备厂商加速推进压裂机组自动化；胜利、江汉等油田依托分布式光纤监测与长城AI大模型，构建“设计-施工-评价”全流程闭环决策系统。整体来看，国内智能压裂已实现“点状突破”，但尚缺一款自主可控、能规模化打硬仗的智能压裂软件。

发展趋势：从自动化迈向全自主

从技术演进规律看，智能压裂正沿“自动化-半自主-全自主”的阶梯稳步攀登。数字孪生、神经网络、闭环控制等前沿技术与压裂工程深度融合，正推动压裂作业向精准预警调控转变；多源感知、大模型、边缘计算等技术持续突破，为无人化压裂作业提供了工程化可能。可以预见，谁率先形成“感知-决策-执行”全链条闭环，谁就能在下一轮非常规油气开发竞争中赢得先机。

在这一进程中，中国石化自主研发的FracAgent智能压裂系统的表现值得关注。其一，该系统打破国外技术垄断，实现了压裂软件从设计、调控到分析的自主可控，“一基双智”核心功能与“一台两仓”架构，兼顾了机理解释与数据学习能力。其二，应用成效显著，一键式方案设计缩短至2分钟以内，单井设计提效80%以上；实时数据延迟由23秒压缩至5秒以内，可超前预警砂堵，决策精度超90%。其三，现场验证充分，累计应用80余口井、1000余段压裂作业,并入选“2025中国油气人工智能科技优秀案例”。

这些成效的意义不仅在于单点技术的突破，更在于验证了国产智能压裂系统在复杂工况下的适用性与可靠性，为行业提供了可借鉴的实践样本。当前，FracAgent已迈上L3级半自主台阶，随着多源感知、裂缝数字孪生等技术的深化，其向更高等级的自主化迭代值得行业持续关注。

（作者为中国石油大学（北京）石油工程学院教授）

石化机械：让设备“听指挥、齐步走”

□李备鑫 卢 鹏

10月17日，由石化机械自主研发的智能压裂控制系统在涪陵国家级页岩气示范区成功实现规模化工业应用，标志着L3级智能压裂控制技术正式迈入工业化落地阶段。整套技术体系的智能化、自主化、精细化处于国内领先水平。

此次规模化工业应用是集团公司智能压裂装备侧+软件侧两条线同时推进的结果。由石化机械自主研制L3级智能压裂控制技术是装备线，实现泵组、混砂、混配、施工流程转换的全链路自适应工况控制、砂堵风险秒级自动处置；工程院FracAgent智能压裂软件是软件线，用于支撑L3级智能压裂施工参数的自主决策。控制系统执行“车怎么开”，而FracAgent用AI完成压裂方案生成、参数寻优、砂堵预测，决定“车该往哪开”，两者结合形成“装备自主执行+算法自主决策”的完整L3级闭环。

石化机械创新研发全链路智能电驱压裂控制系统，实现全机组、全流程、全工况的数据互通与协同联动。同时，搭建压裂专属大数据共享平台，构建设备数据、工况数据、工艺数据的全链路流转体系，为智能化自主作业筑牢数据底座，实现压裂施工标准化、精准化、智能化运行，让压裂作业由“凭经验操作、靠人工调节”转变为“算法驱动、数据决策、自主施工”。

今年3月，石化机械四机赛瓦公司技术人员与胜利井下项目组进驻胜利油田坨718井组，首次实现了一键压裂。随着操作人员轻点启动按钮，14台电驱压裂泵橇同步响应，排量、砂比、液体黏度自动精准攀升，供液、输砂系统无缝切换。3小时后，随着最后1立方米压裂液注入地层，压力缓缓回落，所有施工参数完全符合设计要求。

首次工业化应用后，技术团队为了完全实现L3级自动驾驶、让设备“听指挥、齐步走”，对硬件和软件进行改造。技术团队深度融合压裂底层机理，迭代升级定排限压、基于历史经验寻优（LSTM）液位预测等数十个控制算法，攻坚突破L3级智能压裂控制技术。

10月，L3级智能压裂控制技术在涪陵国家级页岩气示范区应用，该控制系统具备工况自主感知、模型自主迭代、参数自主整定、风险自主闭环四大核心能力，与工程院智能决策、智能预警平台双向互通、闭环联动，能够提前300秒识别砂堵前兆特征；针对瞬时暴发的恶性砂堵工况，实现秒级自动停砂联锁闭环处置，有效攻克了涪陵页岩气田砂堵突发性强、应急处置难度大的行业难关。

本次现场累计完成21段智能压裂施工，总液量控制精度优于1%，无人操控时长占比超95%，为国内页岩油气压裂作业向数智化、无人化、精细化方向转型，提供了可复制、可推广的控制装备方案与标准化施工范式。

物探院：光纤“听诊”实时监测压裂工况

□董 健 陈占国 黄 鹏 袁 昊

井下数据的实时获取，是压裂智能决策的基础和前提。OptiMaps多物理场光纤监测软件平台提供的压裂监测数据，是构建“井下感知-实测诊断-智能调控”闭环智能压裂体系的重要一环。随着西南油气田丁页16-4HF井页岩油水平井压裂施工圆满收官，不同于以往压裂完成后再评估改造效果的传统模式，本次施工在井筒外布设了一套精细的“井下听诊系统”，可将全井各射孔簇的进液、加砂情况，以及桥塞坐封、射孔起裂等井下关键工况，实时展现在现场技术人员的监控屏幕上。

智能压裂系统搭载物探院自主研发的OptiMaps多物理场光纤监测软件平台。OptiMaps构建了光纤多物理场数据处理、成像与综合解释一体化工作流程，融合近井监测、邻井监测及基于DAS波场的微地震成像等多项监测技术。本次压裂是该软件在现场的全流程应用，集成声波、应变、温度、微地震4项参数，实现工况实时精准监测。

以往，井下实时精准监测面临诸多技术瓶颈。压裂指挥人员仅能依靠井口压力研判复杂井下工况，只能保障压裂施工安全、按设计泵入预定液量与砂量，难以实现对井下裂缝的精准识别。光纤传感技术为解决这一难题提供了新路径，但技术起步阶段仍存在多项痛点，如光纤如何安全下井、如何获取高质量数据、海量数据如何实时解析、监测成果如何对接压裂工程决策等，叠加国外技术封锁、国内相关技术储备不足，项目攻关初期面临巨大挑战。依托国家科技重大专项支持，物探院攻克重重难关，完成中国石化首套全自主技术、全流程实时多参数光纤压裂监测现场应用，逐步建成并验证了整套技术体系。

如果说井下光纤是探查地层的“听诊器”，OptiMaps软件便是解读地层信号的“解码器”，也是闭环智能压裂体系中的感知诊断核心。在压裂期间，OptiMaps可实时判别各射孔簇起裂状态与进液均衡性，直观识别簇进液过量、供液不足等异常，同时输出簇进液分配、裂缝响应、井间干扰等实测成果，为压裂智能决策提供可靠的井下约束依据。技术人员可据此及时实施暂堵作业、动态调整排量与砂比等泵注参数，真正做到边压裂、边诊断、边优化，显著提升储层改造均衡性与压裂改造效果。

细如发丝的光纤具备耐高温、连续感知、无源入井等优势，光纤传感技术正持续融入油气勘探开发全流程。随着技术从单井试验向平台化、全周期、智能化方向迭代，依托OptiMaps获取的高质量井下监测数据将持续完善自主可控的闭环智能压裂技术链条。

江汉石油工程：“超级调度员”坐镇压裂“中军帐”

□朱 汧

10月17日，江汉油田焦页14平台，随着最后一段压裂施工顺利结束，江汉石油工程井下测试公司完成了该平台两口井21段智能压裂施工。与传统“人声鼎沸、全员紧盯仪表”的压裂现场不同，此次施工现场安静许多，全流程全工序无须人工操控。这是FracAgent智能压裂系统首次实现L3级规模化应用，压裂施工由人工主导操控转向少人干预、自主运行，为页岩油气压裂数智化、无人化转型积累了现场经验。

“以前压裂施工，操作人员就像‘蒙眼绣花’，全凭手感和经验盯着压力、排量曲线，手动调整各项参数；现在用上这套系统，相当于给压裂车组装上了一位不知疲倦的‘智能领航员’。”该公司井下技术服务中心副经理李强指着屏幕上的数据说道。一旁的JH-YL109酸化压裂队队长陈波正盯着低压流程界面。过去他要带着员工在罐区来回巡检，如今系统将分散的罐组、管汇和泵注单元织成一张网，现场人员更多的是查看系统状态、复核关键指令。

这一变化的背后，是传统压裂施工劳动强度大、参数调整滞后、风险防范被动的长期痛点。该公司把功夫下在现场应用端，抽调技术骨干成立现场应用小组，参与完成焦页14平台148项硬件改造和25项设备数据标准统一，打通了从设计、感知、决策到执行的全流程数据流。从红页3西平台低压全流程联动调试，到焦页151平台L3级半自主智能压裂试验，再到焦页68-Z4HF井全流程无人化指挥试验，现场应用小组坚持“边测试、边反馈、边优化”，每日复盘当日工况、逐项排查问题，把现场遇到的边界工况和操作习惯整理成清单，为系统现场适配提供依据。

在焦页14平台仪表橇中，技术人员通过屏幕即可实现“一键泵注、一键设排、一键加砂、一键混配”一体化作业。如果说传统压裂是各环节“单兵作战”，这套系统就像一位坐镇“中军帐”的“超级调度员”，把供水、配液、供砂、泵注等工序攥成一个拳头，协同得井井有条。系统内置的高精度砂浓度闭环控制技术，将砂浓度控制误差稳定在±0.2%，总砂量累计误差低于1%，如同给加砂装上了一把“电子游标卡尺”，把过去靠手感、凭经验的粗放活儿变成了精密可控的精细活儿。陈波对此感触颇深：“过去压裂段间转换靠对讲机喊话，现在系统按泵注程序自动切换，我们重点复核关键阀位，现场节奏更稳，心里也更有底。”

更让现场人员安心的是，压裂机组与智能决策平台实现双向联通，实时数据延迟从23秒压缩至5秒以内。压裂曲线就像给地层做的心电图，系统能从细微波动中提前300秒捕捉砂堵前兆，预警准确率达85%以上，像一位经验丰富的老中医提前号准地层的脉，一旦遭遇瞬时恶性砂堵，又能像汽车安全气囊一样秒级自动停砂，将“事后抢险”彻底转变为“事前预警”。在焦页14平台施工中，系统多次根据压力曲线细微变化推送调控建议，操作人员只需复核确认，便完成参数修正。

从“守在操作台前”到“盯在屏幕前”，这场智能化应用带来的改变清晰可见。焦页14平台施工段砂液符合率100%，作业综合效率提升30%以上，能耗降低10%；低压区域液罐巡视人员从3~4人缩减至1人，技术人员也从烦琐的报表整理中解放出来。过去像账房先生一样手动誊抄上万条秒点数据，如今升级后的采集模块让每段报表编写时间由25分钟缩短至10分钟。

未来，随着深化应用、系统迭代，FracAgent将在更多平台上用得更顺。