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“仁者乐山,智者乐水”,这句古谚语用在他的身上十分贴切。在我国杰出的工程技术专家、中国工程院院士的行列中,石油大学专门从事石油工程――油气钻井学科的第一位院士沈忠厚教授,就是这样一位具有山的胸怀,水的智慧, 极其巧妙的用“水”为人类服务、为中国石油工业创造奇迹的科学家。
水击石穿寻宝藏
石油蕴藏在几千米地下复杂的岩层中。打一口油井要耗资几百万元甚至更多。要降低钻井成本就必须提高钻井效率。一次偶然的机会,沈忠厚教授在成都飞机制造厂看到了水射流切割机。从那小巧的切割及喷出的水射流,切起合金钢就像切豆腐。突然,一个灵感在他脑海里闪过:能否让钻头喷射出比岩石还强硬的水流,从而提高钻井效率?从此,他开始想这个世界级难题宣战。然而,研究刚刚起步,一连串的不解之谜就令他步履维艰。
在水流从钻头喷射到井底这130–170毫米的喷射范围内,力量是递减的。而且有3股射流出射、反射、相交,又与井壁、钻头、岩屑互相作用。要弄清这一段水力参数的分布情况,是个极其关键又复杂的问题,国内外专家都说这是一笔糊涂帐。沈忠厚教授一度陷入了老虎吃刺猬––无从下口的苦恼。
带着这些困惑,他来到美国西南路易斯安那大学作访问学者。一天,美国喷射钻井的权威戈恩斯教授作学术演讲,他的精彩演讲赢得了全场热烈的掌声。散会后,沈忠厚走到他面前:“您为什么只计算钻头喷嘴出口位置的水力参数,不计算水射流到达井底位置的参数?只有到达井底的射流才对钻井破岩有效?”美国专家无可奈何的摊摊手:“不是不想计算。是太复杂了。”
在回到学校以后,沈忠厚对自己的研究生和助手说:“看来权威也解决不了这个难题,咱们来啃啃这块硬骨头吧!”
按照传统的思维模式寻找水射流在各阶段衰减变化的规律和计算方法,怎么也走不出“鬼打墙”的理论障碍。痛定思痛,他决定“倒行逆施”––用大量实验数据来构建理论计算模型,再用以往成熟的理论检验实验成果。
话好说,做起来可就难了,从1981年开始,他和助手连续化了七百多个日日夜夜,做了大量繁琐、枯燥的室内试验,取得了丰富的数据。又经过理论攻坚、现场实验,整整七年时间,终于使第一代加长嘴牙轮钻头问世。各国专家闻讯震惊了,他们承认,是中国人解决了这个世界级的难题。
新型钻头在十余个油田推广,平均机械转数提高25%–30%,平均钻头进尺提高35%–40%。第一代新型钻头的研制成功,使沈忠厚教授总结出科研方法的“三部曲”,即带着工程问题从应用基础理论研究入手,通过室内实验寻求答案,再到现场实验,进而转化为生产力。
紧接着两年后,他研究出的第二代钻头––比连续射流冲击力高8.6–124倍的“空化射流钻头”诞生了。在第13届世界石油大会上,他的学术报告成了重头戏,与会的专家和权威被他的理论和构想迷住了,称他为走出迷宫的最佳路径。这一技术在我国11个油田400多口油井应用,取得了显著的经济效益。
继第三代“联合破岩钻头”研制成功后,他研制的第四代钻头“选射流破岩钻头”在辽河油田钻出了我国第一口径向水平井,填补了我国在这一领域的空白,采油量比以往又提高了4倍。
功崇惟志业在勤
沈忠厚出生在四川省大竹县一个山寨里,山里人纯朴憨厚,父母为他起了“忠厚”这个名字。他自幼生长在大山的怀抱里,对大山怀有深厚的感情。因为聪明、伶俐,很快赢得老师和同学的喜欢,直至考到大竹县城的高中,是寨子里唯一的高中生。沈忠厚高中毕业后,于1947年考上了重庆大学。家人曾问他为什么选择采矿系时,沈忠厚当时说,我们中国太穷了,没有采矿不行;找到丰富的矿藏,中国才有可能走向富裕。
1951年,沈忠厚大学毕业。怀着对中国共产党的深情厚爱,他走上了教学岗位开始培养人才。当时,重大已经开设了石油专业,沈忠厚被安排从事石油钻井的教学工作。为了尽快适应教学,沈忠厚决定到玉门油田现场实习,以便拥有丰富的第一手现场资料。当时,全国总共只有几台钻机,都集中在玉门油矿,各种钻采人员加起来才几百人。沈忠厚初到玉门时,感到生活条件苦、现场气候恶劣倒在其次,偌大的一个中国,靠这么一点儿人力物力找油和采油,那无异于大海捞针吗?贫油国的帽子,又怎能不紧扣于我们头上?一份庄严而神圣的责任感在沈忠厚心底油然升起:这辈子,下定决心搞石油,自己的青春年华,要融入这片黑色的海洋中……
他后来在北京石油学院、华东石油学院以及石油大学工作的几个时期里,全身心投入教学工作,把石油工业所面临的尴尬与选择,把新中国对石油的强烈需求,和盘地向每一个热血青年托出。他的课堂内学生听到他传达的信息顿时群情激动,一个个跃跃欲试,恨不能立即把贫油国的帽子狠狠地甩到太平洋去。
作为导师,他以自己的方式,把知识和做人的道理变成春雨,滋润着每一个学生的心灵。助手们都知道:谁要是把实验一次得出的数据交给沈教授,肯定会被退回来:“我要你连续三次重复实验得出的数据!”
沈忠厚极力倡导严谨治学,敬业乐道,特别强调,作为一名教师,不能有一分热,发一分光,应该有十分热,发一分光,即使发着一分光,必须要有十分热。没有充足的热量库存,作为一名教师是不可想象的。
他说,培养一名教师,比培养一名研究员、一名工程师要艰难得多。研究员的主要目的是认识世界,而教师既要有认识实际的本领,又要拥有改造世界的本事。现在研究生、博士生,认识世界的本领是有了,但缺乏改造世界的本事。因此,沈忠厚主张,青年教师要多到现场去,不要让自己的思想仅仅停留在理性层面上,要让自己的知识转化为生产力。
他是这样说的,也是这样做的。数十年来,他的足迹遍布我国所有的油气田钻井现场,在产学研方面做了大量工作,取得了显著成绩。
春雨润物细无声
如上所述,沈忠厚在学校主要讲授“钻井工程”这门课,这是石油钻井专业的一门主课,他从不把书本内容照搬到黑板上。不管讲过多少遍的课,每次上课前,他都重新备课,及时补充国内外最新信息。写完讲稿之后,他还另外编写一个提纲,理出重点、难点。
听过沈忠厚讲课的人,都有一个共同的体会:沈教授讲课特别注意深入浅出,一个很抽象、深奥的原理,经沈教授一过滤,就变得很形象、很浅显,仿佛一切都在你的面前,举手可触。笔者在采访时,就钻井中的水力和机械联合破岩的机理请教沈教授,沈忠厚便很形象地说:“你见过打钎吗?光用死力气往石头上打,往往见不到效果;如果一边喷高压水一边打,不一会就大功告成。这个机理和这个道理几乎是一样的。”一个既抽象、极深奥的道理,经沈忠厚轻轻一点拨,即点石成金,形象呼之欲出。
沈忠厚说,课堂就是战场。上战场前必须做好充分的准备,不管这门课讲了多少遍,每一次讲课前必须重新备课,并及时补充最新的国内外信息。在讲稿完成之后,他还得另外再编一个提纲,理出重点、难点,上课时,仅拿这个提纲即可。有的学生第一次上沈忠厚的课时,很是吃惊:“沈教授怎么一个提纲就讲半天?”其中的缘由原来在这里!
前几年,沈忠厚到四川参加一个水射流技术会议,会后,沈忠厚抽空回到阔别多年的故乡。故乡的一山一水,依然强烈牵动着他的情感;但因为工作繁忙,他在家乡仅呆了3个小时就走了,令亲属感到无比遗憾。
还有,沈忠厚到日本与同行合作搞科研,正赶上日本一年一度的黄金周。素有工作狂之称的日本人这时纷纷到海边、到郊外度假。日本东北大学的教授们也盛邀沈忠厚的海边度假,甚至连逛海的游艇也准备好了。但沈忠厚婉言谢绝,他要计算的是这几天他能做多少工作,把时间放在度假上,那将是多大的浪费!
有人相中了沈忠厚教授的几十项中外专利,许以丰厚的报酬拉他下海。同事当中也有不少人鼓励他“机不可失”。然而他的回答却是:“我们要上山,不要下海。”沈忠厚看重经济效益,科学研究的目的就是要创造经济效益。但是他更懂得急功近利难以成就大业。耐不住寂寞,就爬不上科学的顶峰。
他以高尚的人格和深厚的学术造诣凝聚起一支老中青相结合、能打硬仗的队伍。在他的旗下,有人擅长理论研究,有人主攻成果推广,有人善于实验设计,有人长与工艺制造。他培养出的学生,有教授、博导、学术带头人、高级工程师,还有的走上了领导岗位。他的博士生王瑞和,现在已经是获国务院政府特殊津贴的专家,另一位得意弟子李根生,也已经入围国家人才培养的“百千万工程”计划,并获得国家“杰出青年奖学金”的资助。
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