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首位石油工程院士王德民(上)

時間:2016-03-21 16:19 來源: 作者:宮柯
 
    1994年中國工程院成立之始,首批院士當中僅有一位來自大慶油田的采油高級工程師獲此殊榮,時年57歲。論學業他沒有留洋深造的履歷,論資格也夠不上石油界的泰斗,為什么捷足先登?答案就在中國石油產量節節攀升的軌跡之中,一連串獲得國家科技進步獎并躋身世界先進之列的采油新工藝、新技術凸顯出采油工程專家——王德民的名字。
    勤思敏行 測壓揚名
    1937年2月,王德民誕生在河北省唐山一個中西合璧的家庭,留學美國的父親是林西煤礦醫院的醫生,來自瑞士的母親相夫教子操持家務。抗日戰爭期間兵荒馬亂,到了入學年齡的王德民找不到一張安穩的書桌,困在家里由母親進行啟蒙教育,因此他從呀呀學語的時候起就能夠在英語和漢語之間自由的切換。1945年日本投降后,舉家遷到當時的北平,王德民被送入基督教會學校插班,從三年級開始入學。1949年初,北平和平解放后改稱北京,王德民升入匯文中學,1955年高中畢業,考入了北京石油學院鉆采系采油專業。           1960年畢業的時候正值中國石油工業開始大轉折,發現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遇,自愿選擇投身艱難困苦的松遼石油會戰。
    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動員的體魄,使他歐亞混血的相貌特征更為突出。盡管胸膛里跳動是一顆純粹的中國心,但是海外關系的陰影還是揮之不去,品學兼優的王德民本以為會被分配到科研單位一顯身手,結果落腳的地方卻是采油指揮部的測試隊。
    迎頭一瓢冷水并沒有澆滅王德民的滿腔熱忱,他暗下決心要用行動來證明自己的實力。剛剛投入開發的生產試驗區充滿了挑戰和機遇,留心尋找研究項目的王德民很快發現使用“赫諾法”計算的油層壓力值普遍誤差偏高的問題。他的高等數學和物理功底極好,仔細研究了經典的“赫諾法”計算公式,發現誤差偏大的癥結并不在于公式本身,而開發井之間的壓力波動相互干擾超出了公式的適用條件。當時,在大慶油田工作的著名油田開發專家童憲章已經開始針對油藏投入開發后的實際情況在推導新的數學計算公式,但是由于干擾因素非常復雜,一時還沒有找到簡捷的途徑。職務僅為試井隊實習員的王德民抓住契機毛遂自薦,初生牛犢不怕虎的銳氣激勵著他向不穩定試井的難題發起了單人獨馬的全力沖刺。
王德民的英語水平出類拔萃,但是當時可供參閱的技術資料多數是來自前蘇聯的俄文版。為此他廢寢忘食抓緊一切時間自修俄語,連吃飯的時候都在默背單詞,突破了閱讀關便開     始借閱能夠搜集到所有的參考資料,終日研讀,天天沉浸在數學的王國里探索思路。功夫不負有心人,一百余天的
    鉆研終于在 1961年的元旦迸發出靈感,一個前所未有的計算公式通過推演求出了合乎數學邏輯的解。
    理論的成功還需要實踐的驗證,王德民將自己獨立推導出來的壓力計算公式與“赫諾法”做了系統的相比較,結果令人震驚,計算出的壓力誤差值銳減了五分之四,一舉達到了期望的目標精度。按照國際上的慣例,一項新方法的發明通常以發明人的姓氏命名,“赫諾法”的發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。由于當時松遼石油會戰崇尚不計名利的奉獻精神,王德民的重大發明被冠以“松遼法”的稱謂全面推廣應用。
    王德民初出茅廬,一鳴驚人,攻下“松遼法”的卓越成就并沒有讓他就此止步,針對油水井不同的生產狀態,他又接連推導出多種提高測壓效率新算法,使關井續流時間由原來不少于72小時縮短到8小時,并且計算出壓力誤差值仍然保持比較高的精度,被連續命名為“松Ⅰ、松Ⅱ、松Ⅲ、松Ⅳ法”。
    王德民首先涉足的不穩定試井研究,是一個理論性和實踐性均為高難度的復雜領域,多年來很少有人取得突破性進展。我國著名油田開發專家童憲章對王德民的研究成果給予了高度評價,認為這是一項具有國際先進水平的創舉,系列“松遼法”應用幾年之后,國外的石油專業雜志上才見到相類似的報導。時年26歲的王德民出手不凡,在松遼石油會戰期間連年評為紅旗手和科研標兵,破格晉升采油工程師。1963年10月,他被調入剛組建的大慶油田采油工藝研究所,專職從事新工藝新技術研發,并任命為測試項目組的技術負責人,實現了渴望已久的夙愿。
    潛心測試 分采建功
    大慶油田是一個陸相沉積形成的特大型砂巖油藏集合,呈現出多油層、非均質、韻律旋回重疊的地質特征,并且原油的凝固點、含蠟量、粘度、飽和壓力偏高,這些天然的不利因素對高速度、高水平開采造成了罕見的難度。通過生產試驗區多種開發方案的實踐對比,最終確立了早期內部橫切割注水、保持油層壓力的開采方針。為解決油田注水后出現單層突進的尖銳矛盾,研發分層注水、分層采油的組合技術成為當務之急。
    大慶油田采油工藝研究所應運而生,系統攻關。王德民帶領的測試工藝室首先要取得被分隔的各組油層注進了多少水、采出了多少油、壓力是多少,封隔器是否密封等關鍵數據。當時國內外均沒有成熟的分層測試工具和工藝,因地制宜的發明創造勢在必行。從1964年到1966年,王德民針對大慶油田開發初期使用水力壓差式封隔器分隔油層、空心配水器實施定量分層注水、自噴采油的生產工藝,主持研制成功了“301型分層測驗器”、“104型流量計”、“204型產量計”和“501型分層壓力計”四種分層測試所需的儀器儀表,填補了國內空白。他不但是提出技術思路和方案設計人,并且還是現場試驗和推廣應用的組織領導者,1964年冬季在大慶油田開展“101·444”分層配水會戰的過程中,首創的分層測試技術發揮了重要作用,為大慶油田全面實施分層注水、分層采油,實現“六分四清”,做出了開拓性的貢獻,闖出了一條具有中國特色的油田開發道路。因此,他領銜研發的第一代分層測試工藝和儀器儀表獲得了石油工業部的通報嘉獎。
    此時的王德民不僅是采油工藝研究所仰仗的科研主力,由于他精通英語和俄語,潛心鉆研的視野已經擴展到整個采油工程領域。面對第一代分層注水、分層采油工藝在應用中暴露出來的諸多缺陷,開始思考分層注采工藝的革命性變革。
    愈挫愈奮 換代發明
    突如其來的“文化大革命”,令王德民蒙受了難以言表的屈辱,逆境中他最擔心失去從事科研的工作的權利,時刻惦記著把同心的配產配注工具改變成偏心結構,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,實現任意改變油水井工作制度的愿景。
    1970年3月,周恩來總理在給大慶油田軍管會的批示中要求“恢復起家基本功”。為盡快扭轉由于遭受破壞而出現的油田產量下降、油層壓力下降、含水量急劇上升的被動局面,被下放勞動改造的部分工程技術人員部分返回工作崗位,王德民列在其中。這時候他已經琢磨出了偏心式配產井下工具的基本雛形,急需進行設計加工和組合實驗。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,冒著被指責繼續走“白專”路線的風險,拖著腰椎病嚴重的身體,日以繼夜繪出了設計圖。第一臺樣機實驗遭遇失敗,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題方案,腳上穿的鞋不合適磨起了水泡,促使他聯想到原始設計上存在的缺陷。經過一年多反復修改設計和實驗過程的經驗積累,偏心配產器終于走出實驗室,進入了現場應用試驗。取得初步成功之后,王德民又按照扭轉“兩降一升”的迫切需要,把偏心技術移植配水器上,同時還研制成功了成系列的定位投撈工具,一舉把這項劃時代的分層注水、分層采油新技術推向了世界領先的高水平。1973年在大慶油田開始推廣應用后,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數限制,根據配產配注方案采油工人自行操作,可以隨時調整任意層段的生產參數。
    工欲善其事,必先利其器。王德民的這項重大發明不僅在大慶油田扭轉“兩降一升”被動局面的過程中立竿見影,由于技術的先進性對后來的長期高產穩產也是細分層系、深度挖潛的一柄利器。縱觀全世界油田開發一百多年的歷史,偏心配產配注工具工藝的發明獨樹一幟,與國外相類似的報道相比不僅實現偏心的原理不同,并且單體的重量減輕二分之一,長度縮短三分之二,中心通道暢通無阻,操作十分簡便,是具有百分之百知識產權的中國創造。
    1978年王德民光榮地出席了全國科學大會,獲得了國家科學技術委員頒發的獎勵。此后,偏心配產配注工藝普及到全國各油田,為中國石油產量突破一億噸大關,采油工藝總體跨入世界先進行列,贏得了一枚高科技含量足赤的金牌。(未完待續)
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