春节期间,记者通过电话给石油大学(华东)沈忠厚教授拜年。发现他正忙着“还债”。原来,一部由他负责审查的“水射流”学会的学术专著,原打算春节前完成,因为忙于学校的学科规划,这几十万字的“文债”,就放在春节期间还了。
“仁者乐山,智者乐水”。在新增选的中国工程院院士中,石油大学自己培养出来的专门从事石油工程的第一位院士沈忠厚,就是这样一位具有山的胸怀,水的智慧,不断用“水”为中国石油工业创造奇迹的科学家。
石油蕴藏在几千米地下复杂的岩层中。打一口油井要耗资几百万元甚至更多。要降低钻井成本就必须提高钻井效率。一次偶然的机会,沈忠厚在成都飞机制造厂看到了水射流切割机。从那小巧的切割机喷出的水射流,切起合金钢就像切豆腐。突然,一个灵感在他脑海里闪过:能否让钻头喷射出比岩石还强硬的水流,从而提高钻井效率?从此,他开始向这个世界级的难题宣战。然而,研究刚刚起步,一连串的不解之谜就令他步履维艰。
在水流从钻头喷射到井底这130-170毫米的喷距范围内,力量是递减的。而且有3股射流出射、反射、相交,又与井壁、钻头、岩屑互相作用。要弄清这一段水力参数的分布情况,是个极其关键又极其复杂的问题。沈忠厚一度陷入了老虎吃刺猬——无从下口的苦恼。
带着这些困惑,他来到美国西南路易斯安那大学做访问学者。一天,美国喷射钻井的权威戈恩斯教授做学术演讲,他的演讲赢得了全场热烈的掌声。散会后,沈忠厚走到他面前:“您为什么只计算钻头喷嘴出口位置的水力参数,不计算水射流到达井底位置的参数?只有到达井底的射流才对钻井破岩有效?”美国专家无可奈何地摊摊手:“不是不想计算,是太复杂了。”
回到学校以后,沈忠厚对自己的研究生和助手说:“咱们来啃啃这块硬骨头!”
按照传统的思维模式寻找水射流在各阶段衰减变化的规律和计算方法,怎么也走不出“鬼打墙”的理论障碍。痛定思痛,他决定“倒行逆施”——用大量实验数据来构建理论计算模型,再用以往成熟的理论检验实验成果。
从1981年开始,他和助手花了七百多个日日夜夜,做了大量繁琐、枯燥的室内实验,取得了丰富的数据。又经过理论攻坚、现场实验,整整七年,终于使第一代加长嘴牙轮钻头问世。各国专家震惊了,他们承认,是中国人解决了这个世界级的难题。
新型钻头在十余个油田推广,平均机械转数提高25%-30%,平均钻头进尺提高35%-40%。第一代新型钻头的研制成功,使沈忠厚总结出科研方法的“三步曲”,即带着工程问题从应用基础理论研究入手,通过室内实验寻求答案,再到现场实验,进而转化为生产力。
两年后,他研究出的第二代钻头——比连续射流冲击力高8.6-124倍的“空化射流钻头”诞生了。在第13届世界石油大会上,与会的专家和权威被他的理论和构想迷住了,称它为走出迷宫的最佳路径。这一技术在我国我国11个油田400多口井应用,取得了显著的经济效益。
继第三代“联合破岩钻头”研制成功后,他研制的第四代钻头“旋射流破岩钻头”在辽河油田钻出了我国第一口径向水平井,填补了我国在这一领域的空白,采油量比以往又提高了7倍。
沈忠厚在学校主要讲授“钻井工程”这门课,这是石油钻井专业的一门主课。他从不把书本内容照搬到黑板上。不管讲过多少遍的课,每次上课前,他都重新备课,及时补充国内外最新信息。写完讲稿之后,他还另外编写一个提纲,理出重点、难点。
作为导师,他以自己的方式,把知识和做人的道理变成春雨,滋润着每一个学生的心灵。助手们都知道:谁要是把实验一次得出的数据交给沈教授,肯定会被退回来:“我要你连续三次重复实验得出的数据!”
有人相中了沈忠厚教授的十几项中外专利,许以丰厚的报酬拉他下海。同事中也有不少人鼓励他“机不可失”。然而他的回答是:“我们要上山,不要下海。”沈忠厚看重经济效益,科学研究的目的就是要创造经济效益。但是他更懂得急功近利难以成就大业。耐不住寂寞,就爬不上科学的顶峰。
他以高尚的人格和深厚的学术造诣凝聚起一支老中青相结合、能打硬仗的队伍。在他的旗下,有人擅长理论研究,有人主攻成果推广,有人善于实验设计,有人长于工艺制造。他培养出的学生,有教授、博导、学术带头人、高级工程师,还有的走上了领导岗位。他的博士生王瑞和,现在已经是获国务院政府特殊津贴的专家,另一位得意弟子李根生,也已入围国家人才培养的“百千万工程”计划,并获得国家“杰出青年奖学金”的资助。