作者:李晨阳,韩扬眉 来源:中国科学报 发布时间:2024/6/12 8:53:14
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王德民:退休后,我的科研工作加速了

 

30年前,凭借一次又一次开创“世界上油田开发意义重大、难度最大、工艺最先进的技术”,王德民当选中国工程院首批院士,也成为我国石油开采专业的首位院士。

王德民今年87岁了,“时不我待”的紧迫感越发强烈,他推掉了更多与本职工作关系不大的活动、社交。他曾有过一个微信号,攒下了几千条未读消息,他随手点开几个,发现和油田没啥关系,干脆让儿子帮他注销了。

他曾在中国石油大庆油田三次采油的技术转折中发挥核心作用,退休20余年来,他又在一众“不可能”的质疑声中推进着四次采油的攻关。

四次采油的核心问题是,“国际上认为的废弃油藏如何经济有效开采?”这是世界上从未成功过的技术。但王德民坚信能够攻克这一难关,目前已初见成效。

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2016年国际小行星中心将210231号小行星命名为“王德民星”(大庆油田供图)


寻油:到最艰苦的地方去

2000年退休后,王德民的科研进度反倒“加速”了。卸掉了所有行政职务,他全身心扑在科研上,成果产出频率从“每两三年一个”加快到“每年1-2个”。他对“成果”的定义标准,不是论文也不是专利,而是“油田能用得上,能出油”。

王德民65年的科研生涯,一言以蔽之,就是为了“多出油”。

1955年,18岁的王德民被刚成立不久的北京石油学院录取。就在他即将毕业那年,黑龙江松辽盆地喷出了强劲的油流。这个重大发现,当时属于严格保密的信息,但在北京石油学院已经传开了。大半夜,年轻的学生们抄起身边一切带响儿的东西:脸盆、饭盒、勺子,敲锣打鼓地欢庆起来。

当年填报高考志愿时,王德民的第一志愿是清华大学水利系,其次是北京大学物理系。他的梦想就是到祖国最需要的大工程中去发光发热。尽管因为种种原因没有被这两所名校录取,但好在失之东隅收之桑榆:祖国东北即将诞生的史诗级大油田,正是他梦想中的舞台。

毕业分配期间,王德民坚持要求去松辽参加石油会战,并最终得到批准。他丝毫没有留恋北京安逸的生活,自此,把人生写在了后来被叫做“大庆”的地方。

在这片土地上,王德民住过漏雨的牛棚,点过熏人的原油取暖,抬过100多公斤重的绞车,在大冬天被喷上一身水又冻成冰棍……和所有大庆人一起,从一穷二白开始创造出接连不断的奇迹。

出油:少年暗自算出“松辽法”

迄今为止,大庆油田依然是我国规模最大的油田之一。

但发现一座油田,并不是就一劳永逸了。即便找到了千载难逢的宝库,能挖出多少宝贝,能挖多久,全凭各自的本事。

刚开发一个油田时,仅依靠天然能量就能开采出20%左右的石油——这是油田最丰饶的阶段,被称为“一次采油”。然而这一阶段面临的问题并不简单。随着采油进程,把石油推举到地面的油层压力会逐渐降低,如果不能采取措施维持这个压力,就会导致日后大量石油无法采出。正因如此,油层压力也被称为油田的“灵魂”。

最初,王德民来到油田,没有像他的多数同学那样直接进入科研部门,而是被分配到生产一线的试井队。

但王德民没有气馁,他始终相信“科研,在哪里都能干。”

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1965年王德民(右1)在采油工艺研究所3号试验井人拉钢丝做投捞试验(大庆油田供图)


在一线实践中,王德民“眼见为实”,积累了丰富的一手经验。当他得知世界上通用的“赫诺法”计算油层压力,与实地检测得到的数据严重不符时,他暗下决心,投身进解决这一“灵魂”问题的奋战中。

他白天工作,晚上做研究。那个时候,人们最大的困难是吃不饱,而工作加科研的状态常常让王德民饿得脚底发软、头昏眼花。他每天工作到凌晨2点,几乎是“拼命”干的。

经过半年废寝忘食的推导,王德民首次提出了一个既简单、又精准的油层压力计算公式,很快被推广到整个油田。这就是后来载入史册的“松辽法”。

“松辽法”的成功让年仅24岁的王德民一鸣惊人。在领导和老专家的鼓励下,他乘胜追击,推出中国第一套、世界第三套不稳定试井方法,在油田开发初期作出了重要贡献。

这次成功,点亮了王德民内心的信念,2年后王德民从生产岗位转到科研岗位。而等待他的,将是二次采油、三次采油中越来越艰难的挑战。

延续:挑起大梁保产量

世界上多数著名的大油田都是海相油田,而大庆油田是罕见的特大型陆相砂岩油田。前者的油层结构比较简单,但大庆地下的油层多达上百层。随着时间推移,大庆油田开发面临的特有问题越来越清晰——不解决分层开发问题,二次采油就寸步难行。

采油井的井眼只有碗口大小,但在这之下,是深达上千米,石油、天然气、水共存,层层叠叠的复杂高压环境。俗话所说的“深不可测”,大概就是这种感觉。

“深不可测”也要测,还要一层一层地测,这是在全世界都找不到先例的高精尖技术。王德民提出了一系列新奇的破题之法:有的方法看起来简单,却能四两拨千斤,如在原有测验仪器上串联一个压力计,就仿佛给地质师和工程师安上了一双能看见井下状况的眼睛,终结了“盲人摸象”般的采油时代;还有的方法细致巧妙,例如对精密仪表进行改型设计,成功研制出测试分层流量的主力仪器。

就这样,王德民领导的团队仅用不到三年时间,就为大庆油田建立了一套完整的分层动态检测的工艺体系。这一史无前例的创举,让大庆油田在开发的初期阶段就赢得了与油层自然条件博弈的主动权。

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1997年王德民在现场与同事们讨论问题(大庆油田供图)


到上世纪80年代,大庆油田的主力油层已经开采差不多了。王德民又发明了限流法压裂和选择性压裂技术,把条件较差的油层也开发出来,增加了7亿吨可采储量。

但是大家都清楚,这一波技术革新带来的稳产,只能坚持到1995年左右。在那之后,又该怎么办呢?

几乎在限流法压裂等技术开发的同一时期,王德民开始策划三次采油了。当时世界上主流的化学驱方法,在实践中屡屡碰壁。世界多数专家这样评价:“This method is dead(这个方法已经死了)。”还有知名实验室在100多次尝试失败后宣告解散。

王德民临危受命,再次挑起了大梁。好在这时,大庆油田的化学驱三次采油研究被列入油田重点攻关项目,从政策和资源上都得到了强有力的支持。

王德民看遍国外的所有相关资料,突然意识到一个关键问题:尽管聚合物化学驱的概念已经更新,但国外石油开采界还停留在老概念上,仅仅重视聚合物作为“高黏度液体”的特性,却忽略了和“黏性”同样重要的另一指标——“弹性”。提高聚合物弹性后,注聚合物驱三次采油的攻关很快取得突破。不仅采收率大幅增加,还很好地控制了成本,首次实现了化学驱三次采油的商业开采。

这是几十年来,国际上唯一一个新诞生的驱油机理,而王德民完成任务时,恰恰就是1995年左右,他再一次延长了大庆油田的稳产期。

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2006年,王德民致力于化学驱三次采油及油田所需多用途表面活性剂研究(大庆油田供图)


“捞”油:耄耋之年还在“较劲儿”

如今耄耋之年的王德民,依旧在和油田“较劲儿”。

他脚下的地层中,那些零星分布的“油花、油膜”,加起来仍能占到原始储量的30%以上。但这些油层中的含水量已接近98%,几乎就是“水中捞油”。

在这种条件下,王德民决定推动“四次采油”,这相当于从公认已经废弃封存的油层中找油,还要开采得经济划算。

这是世界级难题。早在20世纪90年代初,国外就大力研究井下油水分离注采工艺,降低含水量。但因注入压力不断上升等问题难以解决,导致寿命短、成本高,2000年后鲜有报道。

王德民再一次在普遍认为“不可能”的质疑声中,坚定地前进。

2017年,在大庆油田已关停13年的区块内,小规模推广试验了王德民研发的“井下油水分离同井注采”工艺,世界首次成功实现了四次采油。已经废弃的油藏,重新焕发出生命力。

但王德民知道,四次采油不只是单一技术问题,而是过去采油、开发、地面建设三大核心的集合。开展这项工程,需要从教育培训,到行政管理,再到体系制度等都做出适应性改变。此外,更需要培育出对跨学科的油田复合型人才。

“这个题目非常大,可能得干十几年甚至几十年。在我还能干的时候,想多干一些。”王德民说。

从一次采油到四次采油,从最初单纯的数学运算,到需要紧密结合理论和实践的创新工作,再到如今全局一盘棋的宏大规划——87岁的王德民还在为65岁的大庆油田做着未来5年、10年、15年的筹谋。

爱一片土地,则为计之深远。历经世事风霜后,这位已经满头银丝的老人,依然会想起16岁那年,被誉为中国“保尔·柯察金”的吴运铎来到他所在的学校,作了长达7个小时的报告。当时台下的少年泪流满面,胸中只有想为党和国家奉献一生的深情和热望,想要把“整个生命和全部精力,都献给世界上最壮丽的事业”。

 
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