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高德利:石油钻井的探路者与领路人

2019-05-20 22:07 来源 : 中国财富网      原创

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他叫高德利,中国油气钻探与开采技术领域的领军人物,中国石油大学(北京)学术委员会主任、石油与天然气工程国家重点学科负责人、石油工程教育部重点实验室主任。1996年首批入选国家跨世纪“百千万人才工程”,2001年被教育部聘为“长江学者奖励计划”特聘教授,2013年当选为中国科学院院士。

学习只是第一步,难的是长期的探索和实践

1958年高德利出生在山东省禹城县(1993年由“县”改“市”)。

“我们是1977年恢复高考以后的第一批大学生,也就是77级,77年底考试,78年的春天入学。” 1978年,高德利进入华东石油学院开发系学习石油工程,1982年,他进入西南石油学院机械系攻读力学领域的研究生,1987年,在石油大学(北京)石油工程系攻读博士学位。

“可以说所有的工程技术,所有的人类活动都和力学相关,这是毫无疑问的。”在高德利看来,力学是石油工程的重要基础之一。在清华大学力学博士后流动站期间,他善于发挥自己在力学和工程两个方面的专业特长,注重学科交叉融合,在负责承担国家重点科技攻关项目专题研究的同时,还承接了“江汉油田定向井轨迹控制技术研究”这样的企业项目,将学术研究、技术研发与油田迫切需求紧密结合,创新发展了油气田定向钻井理论与关键技术,取得了令同行广泛认可的突出成绩,出站时被清华大学晋升为固体力学副教授。

华东石油学院北校门 来源:中国石油大学(华东)

十年寒窗,读书之苦,做学问之艰,对大部分读书人来说是刻骨铭心的。然做事之难,天下人更是无不感慨万千。

1978年,中国原油产量突破1亿吨,成为世界第八大产油国。国家期望石油工业再担重任,多产石油多出口创汇,但稳产上产压力巨大,资金投入严重不足,与国外先进技术差距很大,产量滑坡隐忧仍在,人才紧缺更是迫在眉睫。

“我这一辈子从’七五’开始选择了“定向钻井理论与技术”这样一个研究方向,可以说这类技术越来越管用,越来越需要。”高德利说,他的青春开始就是干定向钻井,要求控制钻头定向破岩钻进,按设计轨道安全高效钻打地下的油气储层,也就是地下哪个地方有油有气就往哪个地方打,“像一块砖一样,哪里需要就往哪里搬”。

忘我工作中的高德利(来源:中国科学报)

石油工业由垂直井发展到定向井、丛式井,是一个历史性的飞跃。这一飞跃带来了土地资源的节约和钻井成本的降低,解决了诸如救险、绕障及海洋钻探等复杂工程问题,并特别有利于特殊油气藏的勘探与开发。特别是石油钻井从定向井发展到水平井,更是被誉为当今石油工业的革命性技术进步,在全世界受到高度重视。高德利紧密结合两个国家重点科技攻关项目-“定向井、丛式井钻井技术研究”及“石油水平井钻井成套技术研究”,连续十年不间断地研究“井眼轨迹控制技术”这一难题,发表学术论文40多篇,出版《井眼轨迹控制》专著1部(1994年),并自主研发出井眼轨迹预测和控制计算系统等实用技术。研究成果不仅产生了学术引领作用,而且在大港、江汉、四川、新疆及海洋等多个油气田获应用实效,获1990年度中国石油天然气总公司(部级)科技进步特等奖及1991年度国家科技进步一等奖等科技奖励。

“国家科技重大专项不只是要求创新,还要求创新是有用的。”

高德利说,“科学研究要跟紧研究前沿,更要与国家能源战略需求相结合。”这是他开展科学研究的出发点和落脚点。

石油被称为国民经济的“血液”,是经济社会发展的战略资源。近年来,伴随中国经济的持续增长,中国进口石油的数量也不断增加,石油对外依存度不断提高。“去年(2018年)中国石油对外依存度是69.8%、天然气45.3%,依存度是越来越高。那么,能源安全问题来了,我们急需加大国内石油天然气的勘探开发力度,增储上产,亦即:一方面要找到更多的油气资源,另一方面要提高产量。靠什么?关键要靠技术。”

高德利认为,降本增效是永恒的主题。一直以来,油气田的高效开发都像在做一道时效与成本的“计算题”,亦即:如何用最小的成本和最快的速度完成复杂丛式井工程作业,让钻采平台像“八爪鱼”一样获取更大范围的油气储量开采效果。

2017年5月高德利院士讲述能源绿色发展与油气工程科技创新(来源:中国石油大学)

 “为什么我们要讲油气田的高效绿色开发?”高德利解释道,“比如我们在一个山清水秀的山区,老百姓祖祖辈辈生活的地方发现了油气资源,既想开发这里的宝贵资源又不想破坏环境,怎么办? 大型丛式水平井工程就是这里需要的关键核心技术。通俗来讲,就是原来需要一百个平台,现在我们想用十个平台去解决问题,那就需要一个平台必须控制更大的油气储层面积。”

高德利告诉记者,与美国相比,中国的‘页岩革命’发轫较晚,尽管中国在页岩气开采方面已经取得了不错的进展,但产量规模还比较小,开采成本较高,在技术经济指标上还有待突破,尽快赶超国际先进水平。“可以说,定向钻井与压裂是页岩气开采的核心技术。”

 “我这一辈子就做这件事,从打得近到打得远,就这么一个目标——往前推进。现在一个很重要的研究就是我的大位移定向钻井到底能打多远,这方面的延伸极限预测和控制理论研究,可以说我们已经处于国际领先了。”

2007年,由他担任项目带头人的“中国近海高水垂比大位移钻井关键技术研究及应用”获得国家科技进步二等奖,逐渐形成了具有中国海洋石油特色和国际先进水平的大位移井和高水垂比大位移井成套钻井技术。这种“以点带面”,既绿色又经济的油气开发工程模式已经不断在我国海上油田获推广应用,例如在南海流花11-1油田应用,不仅创造了超过100多亿元的经济效益,而且突破了海洋大位移钻井的国际延伸极限。

“科学精神要讲传承。”

1984年-1987年,高德利在华东石油学院担任开发系讲师,1992年被清华大学晋升为固体力学副教授,1993年被石油大学评聘为石油工程教授,2001年教育部评聘为“长江学者奖励计划”特聘教授,2013年当选为中国科学院院士。他在签署院士承诺书时特别明确,就是今后倡导科学精神和科学道德,提携后备人才。

 “我去年统计了一下,截止到2018年,我作为责任导师,在这三十多年教学和科研过程中,已经指导培养了53名博士和137名硕士,他们大多都已成才,而且很多人都超过我了。能够培养优秀人才,有了那么多亲自指导过的弟子,我感到特别高兴。”

执教多年来,他将“为人师表”的身份和责任看得非常重。相继为研究生新开并主讲了《现代油气井工程理论和方法》、《现代油气钻采工程》及《油气井工程科技进展》等专业学位课,同时还为本科生主讲过《钻井工艺原理》、《钻井与完井工程》等主干课,主持了本科生《石油工程新理论与新技术讲座》等。力求将行业最新成果和最前沿动态及时介绍给学生,拓宽学生的专业视野。作为学校“名师讲堂”的主讲人,他为学生做学术讲座,讲解国内外钻采工程前沿科学技术与发展趋势,引导学生树立学石油、爱石油、献身石油的使命感。

中国石油大学“名师讲堂” (来源:中国石油大学)

他时常教导学生:“你如何才能收获大,就是经过几年的专业学习之后,你就完全“变形”了,被塑造成了一个专业人才,这种变化就说明你收获很大。” 在他看来,培养科学人才不单单是培养学生掌握科学的研究方法,更重要的是他们严谨的治学态度和奉献精神。高德利说:“青年科技工作者要不断地保持成长,是不容易的,不是随随便便就可以成长起来的。要保持不断成长,第一,要对科学研究要有献身精神,要全身心地投入到科学事业中,这是内因;第二,就是要有团队精神,善于和别人合作。”

在克拉玛依校区“丝路讲坛”第二期为校区师生作了题为“复杂油气工程学科特点与技术创新”的学术讲座。图片来源:中国石油大学

以他主持的国家重点学科建设项目和国家重点科技项目为纽带,自然形成了一支中国石油大学油气井工程学科创新团队。该团队以石油与天然气工程学科发展前沿和国家油气重大需求为主攻目标,2004年首批入选教育部创新团队,后又入选2012年度国家自然科学基金创新研究群体并获2次延续资助(这在我国石油领域尚属唯一),其中包括长江学者3人、国家杰出青年科学基金获得者5名及多名有发展潜力的青年学术带头人。

“当年我的老师们将治学精神、科学精神、科学道德传承给了我们,使我们受用了一生。我现在作为一位比较老的石油人,特别希望我们的后辈们能够投身于能源事业,特别是油气工程事业,希望将这种精神能够传承给我的学生们,期望他们能够放飞科学梦想,把自己青春无敌的澎湃激情汇聚到探究科学奥秘与创新科学技术的学习和工作之中,要有信心在世界范围内敢为人先,领跑科技。”高德利说。(资料来源:人文禹城、中国科学报、中国科技报等。作者:游齐昊)

责任编辑:梁艳红
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