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从国家需求出发,没有实验设备,他捡废旧器材也要做实验

2021-12-17 16:54
来源:澎湃新闻·澎湃号·政务
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科学家的使命是什么?

有人会说:创新。

但如果要把“创新”这个词具象化,落实到科学家的实际工作中,它所代表的又是什么?

郭尚平院士会说:着眼实处,百无禁忌。

他曾这样鼓励自己的学生:社会在前进,科技要创新。你们要敢为人先、赶超前人,更要超过自己的导师。只有学生超过先生,我们才能超过国外。

只要对郭尚平院士稍加了解就知道,他的这段话,不仅仅是对后辈的鼓励,更是他自己科研生涯的真实写照。

挑战权威,百无禁忌

郭尚平的主要研究方向,是油气田开发所涉及的一个重要领域——渗流力学。在天然水力驱动、人工注水等油气田开发模式逐渐流行起来之后,油气田的产量、采收率、井下压力的变化等数据,都需要用渗流力学来做预测。

而让郭尚平在渗流力学领域一战成名的,是他留学回国后不久接下的一项任务:我国的克拉玛依油田开发的设计方案。

郭尚平

油田开发设计方案涵盖的内容很多,比如,整个开采过程准备在哪里打井?一共打几口井?每口井井底的压力要控制在多大等等。确定好这些,才能估算出开采成本、所需投资等一系列关键指标。

郭尚平结合自己的专长,和同事们从地质研究分析、渗流研究计算、经济指标分析三个方向入手,最终拿出了一份采收率最高、成本最低、效益最好的方案。经原石油工业部批准,郭尚平的这份方案,成为克拉玛依油田的开发依据。

但真正的挑战,还在后面。

1961年,大庆油田萨尔图中区的开发提上日程,郭尚平被任命为该项目渗流力学组组长,负责开发设计的渗流研究计算。

大庆油田

一开始,郭尚平采用的还是在苏联留学时学习到的那一套计算方法。这个方法是当时苏联最好的渗流计算方法,苏联很多大型油田进行渗流计算时用的都是它。

可是,算了几组数值之后,郭尚平觉得不太对劲。他们拿到的数据和实际的生产数据差得很远。

究竟是哪里出了问题?

郭尚平找来了当时组内的同事刘慈群。两个人重新比对数据后发现:是苏联的计算方法有误,其中的一个计算式从理论上讲不通。

科学,要的是实事求是,哪怕是再权威的方法,如有不妥,也该大胆改进。

抱着这样的想法,郭尚平和同事结合实际需要,自己研究出了一套工作量更小、计算程序更简便的方法。他们后来把这个方法的计算结果和苏联方法的计算结果做了对比,结果证实,他们的方法得出的结果,和实际数据更接近。

这个方法,也被证实是当时国际上最好的渗流计算方法。

着眼实处,从实际需求出发

想让渗流力学在油气田开发中发挥更大的作用,仅依靠现有的研究,还远远不够。

在实际工作中,郭尚平发现,当时的渗流力学观察仍停留在岩层表面。但如果聚焦在每一个岩心,因为它不是透明的,那么在这些岩心的孔隙里,油、气、水的流动是怎么发生的,没有人知道。

但可以肯定的是,如果能准确掌握这部分内容,对渗流力学的意义非常重大。于是,1978年,郭尚平带领团队开始向这个方向攻克。

这是渗流力学一个全新的领域,实验观测技术、实验设备,都需要自己琢磨。

条件最艰苦的时候,郭尚平所在的研究团队连化学分析所需的实验器械——载玻片都没有,只能在废旧的器材里把普通的玻璃清洗干净,然后再用手工给它刻画出孔隙,用这种方法模拟岩心内的孔隙做实验。

郭尚平在实验室

但郭尚平知道,这种方法只是暂时的,想真正做出成果,这样不行。于是,他专门派实验室的一个同事,到当时北京、上海专门研究半导体的研究所学习光刻技术,以岩石薄片的照片做基础,终于刻画出了完全仿真的岩石孔隙微观模型。

凭借这种模型,郭尚平带领团队先后成功研发出11项微观模拟和测试技术。

微观渗流,也由此成为渗流力学的一个新的科学分支。

可新技术问世后,郭尚平却做了一个令人意想不到的决定:放弃申报发明专利和国家奖项。

要知道,发明专利和国家奖项,对于一个科研人来说,意义非比寻常。

但郭尚平却觉得,自己研发这项新技术的出发点,本来就是为实际生产服务。一项发明专利,从申报到授权差不多要3年。

3年,太长了!在郭尚平心里,石油开采是推动我国能源发展的大事,耽误不得。于是,郭尚平主动找到原石油工业部,公开办学习班培训微观渗流技术,推动这项技术在石油开采方面的应用。

如今,92岁的郭尚平仍活跃在各类学术报告、学术会议的现场。撰写学术论文、指导学生工作,仍是他工作、生活的重心。

是什么支撑他一辈子投身科研事业?有人这样问。

郭尚平的语气无比坚定:科研创新,为国为民。

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