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首位石油工程院士王德民(上)

時(shí)間:2016-03-21 16:19 來(lái)源: 作者:宮柯
 
    1994年中國(guó)工程院成立之始,首批院士當(dāng)中僅有一位來(lái)自大慶油田的采油高級(jí)工程師獲此殊榮,時(shí)年57歲。論學(xué)業(yè)他沒(méi)有留洋深造的履歷,論資格也夠不上石油界的泰斗,為什么捷足先登?答案就在中國(guó)石油產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升的軌跡之中,一連串獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)并躋身世界先進(jìn)之列的采油新工藝、新技術(shù)凸顯出采油工程專(zhuān)家——王德民的名字。
    勤思敏行 測(cè)壓揚(yáng)名
    1937年2月,王德民誕生在河北省唐山一個(gè)中西合璧的家庭,留學(xué)美國(guó)的父親是林西煤礦醫(yī)院的醫(yī)生,來(lái)自瑞士的母親相夫教子操持家務(wù)。抗日戰(zhàn)爭(zhēng)期間兵荒馬亂,到了入學(xué)年齡的王德民找不到一張安穩(wěn)的書(shū)桌,困在家里由母親進(jìn)行啟蒙教育,因此他從呀呀學(xué)語(yǔ)的時(shí)候起就能夠在英語(yǔ)和漢語(yǔ)之間自由的切換。1945年日本投降后,舉家遷到當(dāng)時(shí)的北平,王德民被送入基督教會(huì)學(xué)校插班,從三年級(jí)開(kāi)始入學(xué)。1949年初,北平和平解放后改稱(chēng)北京,王德民升入?yún)R文中學(xué),1955年高中畢業(yè),考入了北京石油學(xué)院鉆采系采油專(zhuān)業(yè)。           1960年畢業(yè)的時(shí)候正值中國(guó)石油工業(yè)開(kāi)始大轉(zhuǎn)折,發(fā)現(xiàn)特大型油田的喜訊鼓舞著他不顧一切地放棄留校任教的機(jī)遇,自愿選擇投身艱難困苦的松遼石油會(huì)戰(zhàn)。
    走向東北大荒原的王德民英俊倜儻,活力四射,聰明的頭腦加上田徑運(yùn)動(dòng)員的體魄,使他歐亞混血的相貌特征更為突出。盡管胸膛里跳動(dòng)是一顆純粹的中國(guó)心,但是海外關(guān)系的陰影還是揮之不去,品學(xué)兼優(yōu)的王德民本以為會(huì)被分配到科研單位一顯身手,結(jié)果落腳的地方卻是采油指揮部的測(cè)試隊(duì)。
    迎頭一瓢冷水并沒(méi)有澆滅王德民的滿腔熱忱,他暗下決心要用行動(dòng)來(lái)證明自己的實(shí)力。剛剛投入開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)充滿了挑戰(zhàn)和機(jī)遇,留心尋找研究項(xiàng)目的王德民很快發(fā)現(xiàn)使用“赫諾法”計(jì)算的油層壓力值普遍誤差偏高的問(wèn)題。他的高等數(shù)學(xué)和物理功底極好,仔細(xì)研究了經(jīng)典的“赫諾法”計(jì)算公式,發(fā)現(xiàn)誤差偏大的癥結(jié)并不在于公式本身,而開(kāi)發(fā)井之間的壓力波動(dòng)相互干擾超出了公式的適用條件。當(dāng)時(shí),在大慶油田工作的著名油田開(kāi)發(fā)專(zhuān)家童憲章已經(jīng)開(kāi)始針對(duì)油藏投入開(kāi)發(fā)后的實(shí)際情況在推導(dǎo)新的數(shù)學(xué)計(jì)算公式,但是由于干擾因素非常復(fù)雜,一時(shí)還沒(méi)有找到簡(jiǎn)捷的途徑。職務(wù)僅為試井隊(duì)實(shí)習(xí)員的王德民抓住契機(jī)毛遂自薦,初生牛犢不怕虎的銳氣激勵(lì)著他向不穩(wěn)定試井的難題發(fā)起了單人獨(dú)馬的全力沖刺。
王德民的英語(yǔ)水平出類(lèi)拔萃,但是當(dāng)時(shí)可供參閱的技術(shù)資料多數(shù)是來(lái)自前蘇聯(lián)的俄文版。為此他廢寢忘食抓緊一切時(shí)間自修俄語(yǔ),連吃飯的時(shí)候都在默背單詞,突破了閱讀關(guān)便開(kāi)     始借閱能夠搜集到所有的參考資料,終日研讀,天天沉浸在數(shù)學(xué)的王國(guó)里探索思路。功夫不負(fù)有心人,一百余天的
    鉆研終于在 1961年的元旦迸發(fā)出靈感,一個(gè)前所未有的計(jì)算公式通過(guò)推演求出了合乎數(shù)學(xué)邏輯的解。
    理論的成功還需要實(shí)踐的驗(yàn)證,王德民將自己獨(dú)立推導(dǎo)出來(lái)的壓力計(jì)算公式與“赫諾法”做了系統(tǒng)的相比較,結(jié)果令人震驚,計(jì)算出的壓力誤差值銳減了五分之四,一舉達(dá)到了期望的目標(biāo)精度。按照國(guó)際上的慣例,一項(xiàng)新方法的發(fā)明通常以發(fā)明人的姓氏命名,“赫諾法”的發(fā)明人便是荷蘭殼牌石油公司一位名字叫赫諾(Horner)的石油工程師。由于當(dāng)時(shí)松遼石油會(huì)戰(zhàn)崇尚不計(jì)名利的奉獻(xiàn)精神,王德民的重大發(fā)明被冠以“松遼法”的稱(chēng)謂全面推廣應(yīng)用。
    王德民初出茅廬,一鳴驚人,攻下“松遼法”的卓越成就并沒(méi)有讓他就此止步,針對(duì)油水井不同的生產(chǎn)狀態(tài),他又接連推導(dǎo)出多種提高測(cè)壓效率新算法,使關(guān)井續(xù)流時(shí)間由原來(lái)不少于72小時(shí)縮短到8小時(shí),并且計(jì)算出壓力誤差值仍然保持比較高的精度,被連續(xù)命名為“松Ⅰ、松Ⅱ、松Ⅲ、松Ⅳ法”。
    王德民首先涉足的不穩(wěn)定試井研究,是一個(gè)理論性和實(shí)踐性均為高難度的復(fù)雜領(lǐng)域,多年來(lái)很少有人取得突破性進(jìn)展。我國(guó)著名油田開(kāi)發(fā)專(zhuān)家童憲章對(duì)王德民的研究成果給予了高度評(píng)價(jià),認(rèn)為這是一項(xiàng)具有國(guó)際先進(jìn)水平的創(chuàng)舉,系列“松遼法”應(yīng)用幾年之后,國(guó)外的石油專(zhuān)業(yè)雜志上才見(jiàn)到相類(lèi)似的報(bào)導(dǎo)。時(shí)年26歲的王德民出手不凡,在松遼石油會(huì)戰(zhàn)期間連年評(píng)為紅旗手和科研標(biāo)兵,破格晉升采油工程師。1963年10月,他被調(diào)入剛組建的大慶油田采油工藝研究所,專(zhuān)職從事新工藝新技術(shù)研發(fā),并任命為測(cè)試項(xiàng)目組的技術(shù)負(fù)責(zé)人,實(shí)現(xiàn)了渴望已久的夙愿。
    潛心測(cè)試 分采建功
    大慶油田是一個(gè)陸相沉積形成的特大型砂巖油藏集合,呈現(xiàn)出多油層、非均質(zhì)、韻律旋回重疊的地質(zhì)特征,并且原油的凝固點(diǎn)、含蠟量、粘度、飽和壓力偏高,這些天然的不利因素對(duì)高速度、高水平開(kāi)采造成了罕見(jiàn)的難度。通過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)多種開(kāi)發(fā)方案的實(shí)踐對(duì)比,最終確立了早期內(nèi)部橫切割注水、保持油層壓力的開(kāi)采方針。為解決油田注水后出現(xiàn)單層突進(jìn)的尖銳矛盾,研發(fā)分層注水、分層采油的組合技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。
    大慶油田采油工藝研究所應(yīng)運(yùn)而生,系統(tǒng)攻關(guān)。王德民帶領(lǐng)的測(cè)試工藝室首先要取得被分隔的各組油層注進(jìn)了多少水、采出了多少油、壓力是多少,封隔器是否密封等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有成熟的分層測(cè)試工具和工藝,因地制宜的發(fā)明創(chuàng)造勢(shì)在必行。從1964年到1966年,王德民針對(duì)大慶油田開(kāi)發(fā)初期使用水力壓差式封隔器分隔油層、空心配水器實(shí)施定量分層注水、自噴采油的生產(chǎn)工藝,主持研制成功了“301型分層測(cè)驗(yàn)器”、“104型流量計(jì)”、“204型產(chǎn)量計(jì)”和“501型分層壓力計(jì)”四種分層測(cè)試所需的儀器儀表,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。他不但是提出技術(shù)思路和方案設(shè)計(jì)人,并且還是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和推廣應(yīng)用的組織領(lǐng)導(dǎo)者,1964年冬季在大慶油田開(kāi)展“101·444”分層配水會(huì)戰(zhàn)的過(guò)程中,首創(chuàng)的分層測(cè)試技術(shù)發(fā)揮了重要作用,為大慶油田全面實(shí)施分層注水、分層采油,實(shí)現(xiàn)“六分四清”,做出了開(kāi)拓性的貢獻(xiàn),闖出了一條具有中國(guó)特色的油田開(kāi)發(fā)道路。因此,他領(lǐng)銜研發(fā)的第一代分層測(cè)試工藝和儀器儀表獲得了石油工業(yè)部的通報(bào)嘉獎(jiǎng)。
    此時(shí)的王德民不僅是采油工藝研究所仰仗的科研主力,由于他精通英語(yǔ)和俄語(yǔ),潛心鉆研的視野已經(jīng)擴(kuò)展到整個(gè)采油工程領(lǐng)域。面對(duì)第一代分層注水、分層采油工藝在應(yīng)用中暴露出來(lái)的諸多缺陷,開(kāi)始思考分層注采工藝的革命性變革。
    愈挫愈奮 換代發(fā)明
    突如其來(lái)的“文化大革命”,令王德民蒙受了難以言表的屈辱,逆境中他最擔(dān)心失去從事科研的工作的權(quán)利,時(shí)刻惦記著把同心的配產(chǎn)配注工具改變成偏心結(jié)構(gòu),突破第一代分采分注管柱至多只能分隔5段油層組的局限性,實(shí)現(xiàn)任意改變油水井工作制度的愿景。
    1970年3月,周恩來(lái)總理在給大慶油田軍管會(huì)的批示中要求“恢復(fù)起家基本功”。為盡快扭轉(zhuǎn)由于遭受破壞而出現(xiàn)的油田產(chǎn)量下降、油層壓力下降、含水量急劇上升的被動(dòng)局面,被下放勞動(dòng)改造的部分工程技術(shù)人員部分返回工作崗位,王德民列在其中。這時(shí)候他已經(jīng)琢磨出了偏心式配產(chǎn)井下工具的基本雛形,急需進(jìn)行設(shè)計(jì)加工和組合實(shí)驗(yàn)。在采油工藝研究所革命委員和諸多同志的支持下,王德民頂著“特嫌”的帽子,冒著被指責(zé)繼續(xù)走“白專(zhuān)”路線的風(fēng)險(xiǎn),拖著腰椎病嚴(yán)重的身體,日以繼夜繪出了設(shè)計(jì)圖。第一臺(tái)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)遭遇失敗,他不灰心不泄氣,愈挫愈奮,在參加野外拉練的急行軍中仍在思考解決問(wèn)題方案,腳上穿的鞋不合適磨起了水泡,促使他聯(lián)想到原始設(shè)計(jì)上存在的缺陷。經(jīng)過(guò)一年多反復(fù)修改設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)積累,偏心配產(chǎn)器終于走出實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)入了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)。取得初步成功之后,王德民又按照扭轉(zhuǎn)“兩降一升”的迫切需要,把偏心技術(shù)移植配水器上,同時(shí)還研制成功了成系列的定位投撈工具,一舉把這項(xiàng)劃時(shí)代的分層注水、分層采油新技術(shù)推向了世界領(lǐng)先的高水平。1973年在大慶油田開(kāi)始推廣應(yīng)用后,不僅收獲了配水合格率由30%上升到70%以上的凸顯效果,而且還能夠做到分隔油層不受級(jí)數(shù)限制,根據(jù)配產(chǎn)配注方案采油工人自行操作,可以隨時(shí)調(diào)整任意層段的生產(chǎn)參數(shù)。
    工欲善其事,必先利其器。王德民的這項(xiàng)重大發(fā)明不僅在大慶油田扭轉(zhuǎn)“兩降一升”被動(dòng)局面的過(guò)程中立竿見(jiàn)影,由于技術(shù)的先進(jìn)性對(duì)后來(lái)的長(zhǎng)期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)也是細(xì)分層系、深度挖潛的一柄利器??v觀全世界油田開(kāi)發(fā)一百多年的歷史,偏心配產(chǎn)配注工具工藝的發(fā)明獨(dú)樹(shù)一幟,與國(guó)外相類(lèi)似的報(bào)道相比不僅實(shí)現(xiàn)偏心的原理不同,并且單體的重量減輕二分之一,長(zhǎng)度縮短三分之二,中心通道暢通無(wú)阻,操作十分簡(jiǎn)便,是具有百分之百知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)創(chuàng)造。
    1978年王德民光榮地出席了全國(guó)科學(xué)大會(huì),獲得了國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員頒發(fā)的獎(jiǎng)勵(lì)。此后,偏心配產(chǎn)配注工藝普及到全國(guó)各油田,為中國(guó)石油產(chǎn)量突破一億噸大關(guān),采油工藝總體跨入世界先進(jìn)行列,贏得了一枚高科技含量足赤的金牌。(未完待續(xù))
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