高德利:石油鑽井的探路者與領路人

2020-12-03 中國財富網官方

他叫高德利,中國油氣鑽探與開採技術領域的領軍人物,中國石油大學(北京)學術委員會主任、石油與天然氣工程國家重點學科負責人、石油工程教育部重點實驗室主任。1996年首批入選國家跨世紀「百千萬人才工程」,2001年被教育部聘為「長江學者獎勵計劃」特聘教授,2013年當選為中國科學院院士。

學習只是第一步,難的是長期的探索和實踐

1958年高德利出生在山東省禹城縣(1993年由「縣」改「市」)。

「我們是1977年恢復高考以後的第一批大學生,也就是77級,77年底考試,78年的春天入學。」 1978年,高德利進入華東石油學院開發系學習石油工程,1982年,他進入西南石油學院機械系攻讀力學領域的研究生,1987年,在石油大學(北京)石油工程系攻讀博士學位。

「可以說所有的工程技術,所有的人類活動都和力學相關,這是毫無疑問的。」在高德利看來,力學是石油工程的重要基礎之一。在清華大學力學博士後流動站期間,他善於發揮自己在力學和工程兩個方面的專業特長,注重學科交叉融合,在負責承擔國家重點科技攻關項目專題研究的同時,還承接了「江漢油田定向井軌跡控制技術研究」這樣的企業項目,將學術研究、技術研發與油田迫切需求緊密結合,創新發展了油氣田定向鑽井理論與關鍵技術,取得了令同行廣泛認可的突出成績,出站時被清華大學晉升為固體力學副教授。

華東石油學院北校門 來源:中國石油大學(華東)

十年寒窗,讀書之苦,做學問之艱,對大部分讀書人來說是刻骨銘心的。然做事之難,天下人更是無不感慨萬千。

1978年,中國原油產量突破1億噸,成為世界第八大產油國。國家期望石油工業再擔重任,多產石油多出口創匯,但穩產上產壓力巨大,資金投入嚴重不足,與國外先進技術差距很大,產量滑坡隱憂仍在,人才緊缺更是迫在眉睫。

「我這一輩子從』七五』開始選擇了「定向鑽井理論與技術」這樣一個研究方向,可以說這類技術越來越管用,越來越需要。」高德利說,他的青春開始就是幹定向鑽井,要求控制鑽頭定向破巖鑽進,按設計軌道安全高效鑽打地下的油氣儲層,也就是地下哪個地方有油有氣就往哪個地方打,「像一塊磚一樣,哪裡需要就往哪裡搬」。

忘我工作中的高德利(來源:中國科學報)

石油工業由垂直井發展到定向井、叢式井,是一個歷史性的飛躍。這一飛躍帶來了土地資源的節約和鑽井成本的降低,解決了諸如救險、繞障及海洋鑽探等複雜工程問題,並特別有利於特殊油氣藏的勘探與開發。特別是石油鑽井從定向井發展到水平井,更是被譽為當今石油工業的革命性技術進步,在全世界受到高度重視。高德利緊密結合兩個國家重點科技攻關項目-「定向井、叢式井鑽井技術研究」及「石油水平井鑽井成套技術研究」,連續十年不間斷地研究「井眼軌跡控制技術」這一難題,發表學術論文40多篇,出版《井眼軌跡控制》專著1部(1994年),並自主研發出井眼軌跡預測和控制計算系統等實用技術。研究成果不僅產生了學術引領作用,而且在大港、江漢、四川、新疆及海洋等多個油氣田獲應用實效,獲1990年度中國石油天然氣總公司(部級)科技進步特等獎及1991年度國家科技進步一等獎等科技獎勵。

「國家科技重大專項不只是要求創新,還要求創新是有用的。」

高德利說,「科學研究要跟緊研究前沿,更要與國家能源戰略需求相結合。」這是他開展科學研究的出發點和落腳點。

石油被稱為國民經濟的「血液」,是經濟社會發展的戰略資源。近年來,伴隨中國經濟的持續增長,中國進口石油的數量也不斷增加,石油對外依存度不斷提高。「去年(2018年)中國石油對外依存度是69.8%、天然氣45.3%,依存度是越來越高。那麼,能源安全問題來了,我們急需加大國內石油天然氣的勘探開發力度,增儲上產,亦即:一方面要找到更多的油氣資源,另一方面要提高產量。靠什麼?關鍵要靠技術。」

高德利認為,降本增效是永恆的主題。一直以來,油氣田的高效開發都像在做一道時效與成本的「計算題」,亦即:如何用最小的成本和最快的速度完成複雜叢式井工程作業,讓鑽採平臺像「八爪魚」一樣獲取更大範圍的油氣儲量開採效果。

2017年5月高德利院士講述能源綠色發展與油氣工程科技創新(來源:中國石油大學)

「為什麼我們要講油氣田的高效綠色開發?」高德利解釋道,「比如我們在一個山清水秀的山區,老百姓祖祖輩輩生活的地方發現了油氣資源,既想開發這裡的寶貴資源又不想破壞環境,怎麼辦? 大型叢式水平井工程就是這裡需要的關鍵核心技術。通俗來講,就是原來需要一百個平臺,現在我們想用十個平臺去解決問題,那就需要一個平臺必須控制更大的油氣儲層面積。」

高德利告訴記者,與美國相比,中國的『頁巖革命』發軔較晚,儘管中國在頁巖氣開採方面已經取得了不錯的進展,但產量規模還比較小,開採成本較高,在技術經濟指標上還有待突破,儘快趕超國際先進水平。「可以說,定向鑽井與壓裂是頁巖氣開採的核心技術。」

「我這一輩子就做這件事,從打得近到打得遠,就這麼一個目標——往前推進。現在一個很重要的研究就是我的大位移定向鑽井到底能打多遠,這方面的延伸極限預測和控制理論研究,可以說我們已經處於國際領先了。」

2007年,由他擔任項目帶頭人的「中國近海高水垂比大位移鑽井關鍵技術研究及應用」獲得國家科技進步二等獎,逐漸形成了具有中國海洋石油特色和國際先進水平的大位移井和高水垂比大位移井成套鑽井技術。這種「以點帶面」,既綠色又經濟的油氣開發工程模式已經不斷在我國海上油田獲推廣應用,例如在南海流花11-1油田應用,不僅創造了超過100多億元的經濟效益,而且突破了海洋大位移鑽井的國際延伸極限。

「科學精神要講傳承。」

1994年-1987年,高德利在華東石油學院擔任開發系講師,1992年被清華大學晉升為固體力學副教授,1993年被石油大學評聘為石油工程教授,2001年教育部評聘為「長江學者獎勵計劃」特聘教授,2003年當選為中國科學院院士。他在籤署院士承諾書時特別明確,就是今後倡導科學精神和科學道德,提攜後備人才。

「我去年統計了一下,截止到2018年,我作為責任導師,在這三十多年教學和科研過程中,已經指導培養了53名博士和137名碩士,他們大多都已成才,而且很多人都超過我了。能夠培養優秀人才,有了那麼多親自指導過的弟子,我感到特別高興。」

執教多年來,他將「為人師表」的身份和責任看得非常重。相繼為研究生新開並主講了《現代油氣井工程理論和方法》、《現代油氣鑽採工程》及《油氣井工程科技進展》等專業學位課,同時還為本科生主講過《鑽井工藝原理》、《鑽井與完井工程》等主幹課,主持了本科生《石油工程新理論與新技術講座》等。力求將行業最新成果和最前沿動態及時介紹給學生,拓寬學生的專業視野。作為學校「名師講堂」的主講人,他為學生做學術講座,講解國內外鑽採工程前沿科學技術與發展趨勢,引導學生樹立學石油、愛石油、獻身石油的使命感。

中國石油大學「名師講堂」 (來源:中國石油大學)

他時常教導學生:「你如何才能收穫大,就是經過幾年的專業學習之後,你就完全「變形」了,被塑造成了一個專業人才,這種變化就說明你收穫很大。」 在他看來,培養科學人才不單單是培養學生掌握科學的研究方法,更重要的是他們嚴謹的治學態度和奉獻精神。高德利說:「青年科技工作者要不斷地保持成長,是不容易的,不是隨隨便便就可以成長起來的。要保持不斷成長,第一,要對科學研究要有獻身精神,要全身心地投入到科學事業中,這是內因;第二,就是要有團隊精神,善於和別人合作。」

在克拉瑪依校區「絲路講壇」第二期為校區師生作了題為「複雜油氣工程學科特點與技術創新」的學術講座。圖片來源:中國石油大學

以他主持的國家重點學科建設項目和國家重點科技項目為紐帶,自然形成了一支中國石油大學油氣井工程學科創新團隊。該團隊以石油與天然氣工程學科發展前沿和國家油氣重大需求為主攻目標,2004年首批入選教育部創新團隊,後又入選2012年度國家自然科學基金創新研究群體並獲2次延續資助(這在我國石油領域尚屬唯一),其中包括長江學者3人、國家傑出青年科學基金獲得者5名及多名有發展潛力的青年學術帶頭人。

「當年我的老師們將治學精神、科學精神、科學道德傳承給了我們,使我們受用了一生。我現在作為一位比較老的石油人,特別希望我們的後輩們能夠投身於能源事業,特別是油氣工程事業,希望將這種精神能夠傳承給我的學生們,期望他們能夠放飛科學夢想,把自己青春無敵的澎湃激情匯聚到探究科學奧秘與創新科學技術的學習和工作之中,希望他們要有信心在世界範圍內敢為人先,領跑科技。」高德利說。(資料來源:人文禹城、中國科學報、中國科技報等。作者:遊齊昊)

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