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        沈忠厚:“鉆頭之父” 獻身科研

        2021-03-11 02:03:14綜合
        科學(xué)導(dǎo)報 2021年14期
        關(guān)鍵詞:油礦水射流鉆頭

        綜合

        1? ? 志之所在,金石為開

        1928年2月,沈忠厚出生于四川省大竹縣的一個小村寨。1947年,一心求學(xué)的沈忠厚搭乘鄉(xiāng)人運送桐油的貨車赴重慶投考重慶大學(xué)。大竹到重慶的距離不算遠(yuǎn),只有兩百多公里,但由于當(dāng)時道路崎嶇,一路翻山越嶺,貨車中途還出了故障,整整走了四天他們才到達(dá)重慶。

        在報考專業(yè)時,沈忠厚選擇了礦冶專業(yè)。多年后記者采訪問及原因,他說:“當(dāng)時的中國雖然有十分豐富的自然資源,但是一直缺少科學(xué)開發(fā)這些資源的專業(yè)人才。學(xué)習(xí)礦冶專業(yè)能夠為國家找到豐富的礦藏,為中國富強貢獻出自己的力量?!?/p>

        1947年9月,19歲的沈忠厚開始了大學(xué)生活。重慶大學(xué)十分重視英語學(xué)習(xí),無論是老師的課堂教學(xué)還是學(xué)校組織的各種測試,完全使用英文的情況十分常見。沈忠厚入大學(xué)前在補習(xí)班打下的英語基礎(chǔ)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)習(xí)的需要,在很長的一段時間里,他每天早早起床背誦英文文章,在緊張的課程之余甚至背完了整本英文原版的《魯賓遜漂流記》。

        1951年,沈忠厚以優(yōu)異成績大學(xué)畢業(yè)并留校任教。自此,他開始了長達(dá)六十余年的教學(xué)與科研生涯。

        2? 探索無止,奇技始出

        1951年10月,為了盡快提高自己的教學(xué)水平,為之后的工作積累實踐經(jīng)驗,沈忠厚接受學(xué)校安排,前往玉門油礦實習(xí)一年。

        在油礦實習(xí)的一年里,沈忠厚同油礦工人們共同勞動,互相學(xué)習(xí),并在玉門油礦第一次親眼目睹了石油鉆井施工的實際操作。

        彼時玉門油礦使用的是國外進口的旋轉(zhuǎn)鉆機,采用的是旋轉(zhuǎn)鉆井法,即使用動力帶動鉆頭旋轉(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)的過程中對地下巖石進行破碎,同時循環(huán)鉆井液,將巖屑帶到地面并對井筒內(nèi)部進行清潔。這種方法屬于現(xiàn)代鉆井方法,較之前我國使用的人力沖擊鉆、機械頓鉆等有著質(zhì)的提升,不僅鉆的更深而且效率更高,同時兼顧破碎巖體與清潔井道。

        經(jīng)過觀察與研究,細(xì)心的沈忠厚發(fā)現(xiàn)鉆頭是整套鉆探設(shè)備中技術(shù)最為先進,價格最為昂貴的部分,是鉆井作業(yè)的關(guān)鍵所在,鉆井的深度和效率,鉆機的鉆速和壽命都與鉆頭的強度息息相關(guān)。這一刻,改進鉆頭的思想火花在年輕的沈忠厚腦海中閃爍。

        1952年回到重慶大學(xué)不久,沈忠厚被派到北京石油學(xué)院進修,進而調(diào)入北京石油學(xué)院,并參與了之后的四川“川中會戰(zhàn)”,東北“大慶會戰(zhàn)”等多次石油會戰(zhàn)。

        在參加大慶會戰(zhàn)時,沈忠厚不僅親自參與石油鉆探的各項工作,還將課堂搬到了井口,結(jié)合油田工程實踐來為學(xué)生們講解石油工業(yè)的技術(shù)知識。

        當(dāng)時的現(xiàn)場條件十分艱苦,氣溫有時達(dá)到零下40多度,但沈忠厚一直堅持親自到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)資料,嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真地對待每一節(jié)實踐課程。

        在整個二十世紀(jì)五六十年代,沈忠厚始終活躍在油田與課堂里,為新中國石油工業(yè)輸送了大批的專業(yè)人才,也積累了大量寶貴的實踐經(jīng)驗,改進鉆頭的想法更加堅定地扎根在他的心底。

        3? 博采眾長,終鑄重器

        二十世紀(jì)六十年代末,美國鉆井界出現(xiàn)了一種新的鉆井技術(shù)——噴射鉆井法,這種方法較之前的旋轉(zhuǎn)鉆井法在鉆井效率上有了較大的提升。但這項技術(shù)卻并沒有在西方得到廣泛應(yīng)用,因為西方專家對水射流在井筒內(nèi)衰減規(guī)律的研究缺少了相關(guān)的數(shù)據(jù)支持,以至于無法對井道中的水射流進行定量計算與分析,這嚴(yán)重阻滯了水射流鉆探技術(shù)的發(fā)展。

        1981年3月,以沈忠厚為組長的鉆井技術(shù)骨干被派往美國大學(xué)進行交流學(xué)習(xí)?;貒?,為了盡快縮短同外國同行之間的技術(shù)差距,沈忠厚開始潛心研究新型鉆探技術(shù)——高壓水射流鉆探法。

        起初他同十幾年前的美國學(xué)者一樣,寄希望于先建構(gòu)一個能夠準(zhǔn)確推算高壓水流衰減規(guī)律的模型,然而他的研究也不可避免的走入了當(dāng)年美國學(xué)者所走的老路。無論怎么建構(gòu),實驗結(jié)果同模型之間總是存在著相當(dāng)大的偏差。

        在經(jīng)歷了多次失敗后,他決定換一種思路,通過對大量實驗數(shù)據(jù)的定量分析,推演出一套水射流衰減模型,再通過具體實驗來印證。

        這種反向思維很快便產(chǎn)生了積極的效果。經(jīng)過大量的前期實驗數(shù)據(jù)分析,1986年3月,第二屆國際石油工程會議宣讀了沈忠厚的研究成果《淹沒非自由射流壓力衰減規(guī)律的研究和井底水力參數(shù)計算》。

        一個困擾了西方學(xué)者二十余年的難題終于在理論層面獲得突破。

        根據(jù)這一理論,沈忠厚很快研制出了第一代噴射鉆頭——加長噴嘴牙輪鉆頭。進而,沈忠厚領(lǐng)導(dǎo)科研團隊再接再厲,在第一代噴射鉆頭的基礎(chǔ)上,刻苦鉆研了十年,先后研制了第二代自振空化射流鉆頭、第三代機械及水力聯(lián)合破巖鉆頭及第四代旋轉(zhuǎn)射流破巖鉆頭等噴射鉆頭。

        這些鉆頭的研制和應(yīng)用使我國在該領(lǐng)域的技術(shù)躋身世界先進行列,而沈忠厚也因在鉆探技術(shù)上所做的杰出貢獻于2001年當(dāng)選成為中國工程院院士。

        4? 嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué),敬業(yè)樂道

        從教六十余年,沈忠厚嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度、和藹可親的性格給學(xué)生留下了深刻印象。據(jù)統(tǒng)計,他培養(yǎng)了三十余名博士、碩士研究生,其中還有一位中國工程院院士,師生雙院士也成為佳話。

        常年的科學(xué)研究使沈忠厚養(yǎng)成了實事求是艱苦奮斗的優(yōu)良作風(fēng),他要求青年教師要多到現(xiàn)場,將課堂與生產(chǎn)實踐相結(jié)合,不要僅僅停留在理論層面。他是這么說的,同時也是這么做的。

        據(jù)沈忠厚的學(xué)生楊永印回憶,1997年8月他同沈忠厚在遼河油田進行我國第一口超短半徑徑向水平井的現(xiàn)場實驗,當(dāng)時正值臺風(fēng)過境,沈忠厚和其他科研人員冒著生命危險堅持把實驗做成功,這種精神深深打動了楊永印。

        這樣的事跡還有很多很多。數(shù)十年來,沈忠厚的足跡幾乎遍布中國所有的油氣井現(xiàn)場,在產(chǎn)學(xué)研方面做了大量工作。

        “水擊石穿尋地火,披肝瀝膽為人民?!鄙蛑液癞吷`行著這句話。如今,正處鮐背之年的他仍心存萬里之志,致力于科研與教育,為他所熱愛的石油事業(yè)繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱。

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