沈忠厚院士是我校德高望重的老教师,是老一辈石油教育工作者的典范,他六十年如一日,长期奋战在教学科研一线,是中国杰出的油气井工程技术专家、水射流专家,油气井工程学科初创者之一。他如何从一名年轻教师成长为中国工程院院士,回顾他在我校执教六十年的经历,或许我们可以从中找到答案。
27岁,课堂就是战场
1955年,沈忠厚被高等教育部调入北京石油学院钻采系钻井教研室工作,主讲《钻井工程》。
听过沈忠厚课的人,都有共同的体会,那就是很抽象、很深奥的原理,经他一解释,就会变得很形象,通俗易懂。沈忠厚坚持不照搬书本内容,他认为上好一堂课要具备三个条件:一要备好课,二要有实践知识,三要讲究讲课艺术,只有这样,才能把课讲活。在沈忠厚看来,课堂就是战场,上战场前必须做好充分的准备,不管这门课讲了多少遍,每次上课前都必须重新备课,及时补充最新的国内外信息。在讲稿完成之后,还得另外再编一个提纲,理出重点、难点。
30岁,参加石油大会战
从二十世纪五六十年代开始,逐渐开发了大庆油田、胜利油田、大港油田、华北油田、中原油田,每次沈忠厚和他的学生都要参加石油会战,为石油教育事业的振兴和石油科技事业的发展跋山涉水、转战南北。
1958年川中石油会战时,北京石油学院的师生组织成一支特殊的区队,沈忠厚为副区队长兼技术室主任,曾经七天七夜没有睡过一个安稳觉,实在太累了便裹着油腻的工作服在值班室里打个盹儿。井场的艰苦磨练了他的意志,丰富的现场经验奠定了他成功的基石。
50岁,开启“科学元年”
1978年,中国大地终于迎来了科学的春天,50岁的沈忠厚也开始了他的科研跋涉,这一年是他的科学元年。当时,国内的钻井工艺非常落后,沈忠厚意识到,每打一口井要耗资几百万甚至数千万,要想降低钻井成本,就必须提高钻井效率。于是,他下决心要攻克钻井难题。
当时国内掌握的钻井技术非常少,美国的钻井工艺较为先进。“跟在别人身后,充其量只能当老二,弄不好还会排到老三、老四的位置”。沈忠厚不甘心。一次偶然的机会,沈忠厚在成都飞机公司参观时,看到了水射流切割机,看似温柔的流水切割起坚硬的合金材料就像切豆腐一样容易,且表面非常规则,沈忠厚一下子就联想到了困扰他多年的钻井工艺,要是把水射流与钻头结合在一起那有多好!从此,他就瞄准了尚在襁褓中的水射流技术,并作为自己的主攻方向,从而开启了长期的潜心研究。
52岁,挑战洋专家
1980年,华东石油学院成立钻井培训中心。中心决定从美国聘请一名专家给学员讲课。不曾想,“老美”在报酬上来了个狮子大开口:一天两千美金,包括节假日。
“老美”上了几节课后,引起了大家的反感,他讲的内容粗浅而无味,且收费昂贵,每天的费用超过了钻井教研室资深教授一年的收入。钻井培训中心征集了大家的意见,干脆自己讲,于是找到了沈忠厚。沈忠厚凭借多年现场经验,了解钻井工程师的需要,上课深入浅出,讲的都是与实际相结合的有用的东西,大家听了连呼“过瘾”。
1981年3月1日,石油部派遣五位中国教师前往美国学习先进的钻井技术,以培养专业人才,推动国内钻井技术的发展。作为国内钻井专业的骨干力量,沈忠厚与四位教研组的教师前往美国西南路易斯安那大学,开启了为期一个月的访问学习。
访问期间的生活费是由联合国拨付的,一天50美金的生活标准。为了节约资金,沈忠厚等人放弃了西南路易斯安那大学每人一间培训公寓的住宿安排,改为两人一间。对吃,他不讲究,在学生食堂吃饭,一天的花费为5美元。周末就在宿舍煮面条,一碗清汤挂面,配上一碟酱,他就吃得津津有味。出国考察,他和同事用省下的钱买了五台微型台式机带回国用于教学。这是石油教育系统首次从国外引进的微型台式机,开启了华东石油学院计算机BASIC语言的教学。
一天,美国喷射钻井权威戈恩斯教授在休斯顿做喷射钻井技术讲座,沈忠厚向教授提问:“只有到达井底的水射流才对破岩有效,但您为什么只计算钻井喷嘴出口位置的水力参数,不计算水射流到达井底的参数?”戈恩斯教授表示无奈,水射流从喷嘴到井底中间的情况太复杂,难以计算。
虽然国外权威难以推进,但沈忠厚并没有就此止步。回到国内以后,他决定啃啃这块“硬骨头”,召集科研团队从提高射流在井底的效率开始研究。从1981年开始,沈忠厚和他的团队用了7年时间,反复进行理论攻坚和大量实验,终于在淹没非自由射流动力学规律以及压力和水功率衰减规律研究方面有了重要突破,首次提出了钻井工程以井底岩面获最大水功率为目标函数,优选水力参数的新方法和模型,建立了新的水力设计理论,彻底解决了困扰世界的井底水功率难题!
没多久,基于此理论成果设计的第一代钻头——加长喷嘴牙轮钻头诞生了!与普通钻头相比,加长喷嘴牙轮钻头在同等条件下,井底水功率提高30%—40%,井底压力提高1倍,井底压力梯度提高1.5倍以上。
60岁,扎根东营搞研究
1988年,沈忠厚正式退休。本可以选择享受天伦之乐,他却放弃了安逸的生活,老骥伏枥,潜心钻研,扎根位于东营的华东石油学院高压水射流中心,跟师生们一起潜心科研,不断思考,探索学术的道路。
在工作上,沈忠厚是要求严格的学科带头人,他对待科研的严谨让学生非常佩服。他主张青年教师要多到现场去,不要让自己的思想停留在理性的层面上,要让自己的知识转化为生产力。他一有机会就督促学生到现场去,了解现场、熟悉现场、把握现场。只要有条件,他一定会亲自到现场监督实验进程。即使在年近古稀之时,沈忠厚也经常为了研究径向水平井到实验室跟团队讨论研究计划,一年有四分之一的时间泡在现场,让自己厚实的科研成果在现场激活,在现场发光,为现场服务。
在1997年8月份在辽河油田进行我国第一口超短半径径向水平井的现场试验,沈忠厚带着学生王瑞和、杨永印以及其他工作人员,三天三夜顶台风、冒暴雨的奋战,硬是把生死置之度外,不把实验做成功誓不罢休。他的学生李根生说:“给沈教授当弟子,就别想稳稳当当坐在课堂,蹲在实验室,必须到现场脚踏实地去磨练,把知识与现场沟通起来。”
从1989年第一代钻头——加长喷嘴牙轮钻头的诞生,到1997年第四代钻头——旋转射流破岩钻头在辽河油田成功钻出我国第一口超短半径径向水平井,沈忠厚带着他的弟子不断地进行实验和理论攻坚。可以说,沈忠厚用了大半辈子都在研究高压水射流。2001年12月12日,沈忠厚当选为中国工程院院士。
75岁,钻研超临界二氧化碳
对超临界二氧化碳的关注是沈忠厚研究生涯的一个转折点。
2003年12月,四川开县发生了井喷事故,国家安全生产总局指派专家组到现场处理事故,已经是75岁高龄的沈忠厚担任专家组组长。在现场,专家们发现井内存在硫化氢气体,沈忠厚等人连夜查找硫化氢气体在不同压力和温度下的状态,终于发现了事故的重要线索——超临界相态的存在。超临界状态的硫化氢可产生巨大的压力与冲力,导致井喷的发生。
这个发现使得沈忠厚灵机一动,能否把这股可怕的力量转化为正能量?在处理完开县井喷事故后,他带领科研团队着力研究超临界二氧化碳的特性及其在钻井破岩、清岩方面的应用,在理论建模、台架试验方面取得了可喜的成果。
笨人理论与创新思维
沈忠厚并不是我国水射流研究的第一人,但把水射流应用于石油工业,并取得令人瞩目的成绩,却是从他开始的。从加长喷嘴钻头——自振空化射流钻头——水力及机械联合破岩钻头——旋转射流破岩钻头的研制成功及其在生产实际中所取得的效益,沈忠厚的研究究竟有什么奥秘?沈忠厚说:“我采用的是‘笨人理论’。”
沈忠厚说:“我立项研究的时候,并不急于追求经济效益,搞短平快,希望什么东西都要立竿见影。我是先打下扎实的理论根基,从理论上把问题搞清楚,在这个基础上再把理论与实践相结合,找到二者的结合点。”
沈忠厚的学生王瑞和说:“沈教授研究是从一点一滴开始,从最枯燥、单调、繁琐的理论入手,往往要花三四年、甚至五六年时间搞理论,把理论问题彻底搞清搞透,并建立起射流理论模型,这时才开始把理论转化成生产力。”
除了“笨人理论”,沈忠厚特别推崇新思想、新思维。在他看来,没有新思想和新思维,科研的起点必然很低。“跟在别人屁股后面走,永远当不了老大,最多只能当老二。”他不愿意重复别人已经走过的路,他要创新,他要给世界一个惊奇。他认为,国外的先进理论、先进技术不是不需要,但为什么不能让国外反过来学习我们呢?我们要有这个勇气,有这个魄力。无论是加长喷嘴钻头、自振空化射流钻头、水力及机械联合破岩钻头,还是旋转射流破岩钻头,都是从沈忠厚的手中走向世界的。
师德风尚
对沈忠厚来说,教师是一个清贫职业,也是最好的工作,师生间的情感是最纯洁无私的。老师既要有科学家的本事,也要有工程技术专家的能力,同时还要有好的师德。在沈忠厚看来,当老师最大的安慰就是培养的学生出去后在工作岗位上干得很好,很有成就感,哪怕只起了一点添砖加瓦的作用。他认为,一个人一辈子能够认真做好一件事就够了,要坐得住冷板凳。做科研要有恒心,绝对不能追求短平快,要踏踏实实地打好每一步基础。
1998年,沈忠厚70大寿,中国石油大学老校长杨光华先生为他题词祝贺:“水击石穿寻地火,披肝沥胆为人民。”这是老校长对沈忠厚的赞誉,更是沈忠厚执着敬业、爱岗奉献的写照。
2008年,沈忠厚80寿辰,沈忠厚的弟子们给自己的导师送上了这样一副对联:“忠天义地 风风雨雨成就伟业,厚德载物 兢兢业业培育英才。”这是学生们对老师的感恩,也对沈忠厚学为人师、行为世范的高度概括。