向大地深处躬耕
■“国之大者·科学家”系列
科学研究来不得半点儿虚假,必须从基础研究入手,甘耐寂寞,持之以恒。
作为一名教师,我时刻感到肩上责任重大。大学教师既要放眼科技前沿,开拓创新、不断超越,永葆科研的生机与活力,为我国的石油工业多出高水平的科研成果,又要为人师表、严于治学,为学生传道、授业、解惑,为国家培养优秀的人才。
“希望石油学子们增强专业自信心与自豪感,积极投身科学研究,肩负起时代责任与能源使命,力促我国油气资源安全、高效、绿色、智能化发展。”李根生这样说。
李根生,恢复高考后走进中国石油大学的“追梦人”,在长达44年的时间卷轴中,怀揣着强国梦、石油梦、育人梦,足履实地,笃行不辍。李根生和他带领的团队形成了多项具有自主知识产权的研究成果,其中,团队自主研制的“水平井水力喷砂射孔与分段压裂联作专利技术”打破了国外垄断,为低渗透油气田开发提供了重要参考。
他说:“作为大学教师,我们最重要的使命就是立德树人,行为世范,引导学生担负报国使命,把个人理想追求融入党和国家事业之中,培养具有家国情怀、国际视野的现代化人才。”
江河有源启新知 硕果累累一脉承
1979年,18岁的李根生考入华东石油学院。他清楚地记得,当时学校只有5个系,在校生2000多名,住的是“干打垒”和简易平房,下雨天校园内泥泞的道路使学校一度有“泥浆学院”之称。艰苦的学习环境,却是他梦寐以求的圆梦乐园,他刻苦学习,1983年本科毕业时以优异成绩考入华东石油学院北京研究生部。
艰苦不移治学心,李根生沉浸在知识的海洋里,如饥似渴地汲取着油气钻井领域的新知。“沈先生常告诫我们,好高骛远、投机取巧、急功近利都是无法取得最后成功的。”从硕士到博士,李根生都师从我国著名油气井工程技术专家、中国工程院院士沈忠厚教授,沈先生的务实、勤勉和坚持深深影响着他。
1984年,沈忠厚创造性地提出将水力机械中十分有害的空化空蚀现象引入钻井射流中,变害为利,用以提高钻井速度,这一新思想开创了新型射流钻井基础研究的新方向。在导师的指导和影响下,李根生此后一直专注于水射流油气钻井和完井工程理论与技术研究,在石油工程中初步形成了空化射流钻井、完井、压裂的应用技术体系,而后更是接过重担,成为高压水射流钻井与完井创新团队的第二代“掌舵人”。
“高压水射流技术是一门多学科交叉渗透的新技术,基础理论涉及力学、材料、机械等众多学科。”多年的学术实践中,李根生始终坚持将石油工程基础研究与技术开发齐头并进,率领团队发展了围压下自振空化射流基础理论,研发了深井空化射流钻井系列技术,开拓了水射流完井增产理论与技术研究新领域。
截至目前,李根生和他带领的团队形成了多项具有自主知识产权的研究成果,并在全国陆上和海上20多个主要油气田试验和示范,经济和社会效益显著,对推动我国油气钻完井工程特别是深井钻井和低渗完井增产的理论发展和技术进步作出了重要贡献。其中,团队自主研制的“水平井水力喷砂射孔与分段压裂联作专利技术”,打破了国外垄断,为低渗透油气田开发提供了重要参考,受到中国石油、中国石化的欢迎,已授权转让给大庆油田井下作业公司、中国石化石油工程技术研究院等单位,并向海外技术推广,显著提高了我国在该领域的核心竞争力。
一项项成果和荣誉,倾注了李根生和团队成员数十年的汗水和坚持。在没有硝烟的能源科技战场上,他们勇立潮头,矢志创新,掀起了一场又一场钻完井革命,实现了一次又一次自我超越。2015年12月7日,李根生当选为中国工程院能源与矿业工程学部院士。在导师沈忠厚的声声叮咛中,这位在中石大“土生土长”的教师成了学校的荣耀与骄傲,也谱写了“一门双院士,严师育英才”的佳话。
胸有丘壑治学严 足履实地续华篇
“科学研究来不得半点儿虚假,必须从基础研究入手,甘耐寂寞,持之以恒。”这是李根生给学生们的寄语,也是他经常用来勉励自己的话。漫长的科研生涯中,他始终围绕行业急需技术组织系列攻关,不惧困难,脚踏实地。
1998年,受国际学术会议启发,李根生想到可以将水力喷砂射孔技术应用在压裂上,通过高压水射流喷射地层实现人工造缝,减小油气渗流阻力。当时,中国石油西南分公司本计划引入美国的技术,但1000万元的开价却让他们犯了难。基于先前在钻井领域的技术应用基础,李根生带领团队接过了重任。
最初是带着毕业年级的学生一起做,那时候没有小推车、叉车,7吨重的沙子全靠他们自己背。为了研制出合适的井下工具,他组织青年科研人员、学生、材料研发人员集思广益,提升材料的耐磨性和硬强度。2007年,该技术在四川成都首次下井实验,李根生在现场待了一周。其间,他不分昼夜地工作,饭点常常因为要紧盯工作进度而错过。次年,李根生和自己的学生、团队成员黄中伟教授又冒着大雪凌晨4点来到井上现场指导。由于天气过于恶劣,工人在拆卸井口时,未等到压力卸完便拧开了螺栓,导致油井中的钢管柱在压力作用下,猛地弹起一米多高。这段经历令人后怕,因此多年来李根生一直以这段经历反复向学生强调,无论条件多么艰苦,都要严谨细致、规范作业。
经过数年的努力,“水平井水力喷砂射孔与分段压裂联作专利技术”最终获得国家技术发明二等奖。
在能源科技最前沿矢志探索,李根生常常忽略了自己的身体。一次,由于现场技术员看错井口内通径尺寸,导致制作的工具无法入井,工期延误,团队一行人冒着大雨连夜找加工厂对装置外缘进行再处理,确保了施工顺利完成。
而这次超负荷的工作使得李根生甲状腺发炎,回到北京进行了手术,手术一周后上午刚拆完线,下午他就缠着纱布坐火车到上海参加国家“863项目”汇报。
多年来,李根生并未沉溺于过往的成就而裹足不前,而是以前瞻的视野和主动的担当,不断带领团队向着新的研究领域进发。
少有人知,干热岩是潜在的巨大地热资源和新能源资源。中国地调局数据显示,我国大陆3—10km干热岩资源总量是我国油气、煤炭总资源量的30倍。2021年底,李根生团队承担了国家自然科学基金重大项目“干热岩地热资源开采机理与方法”,该项目有望推动我国高温地热资源特别是干热岩的高效低成本开发进程,有助于加快我国能源结构调整和转型,助力“双碳”目标实现和绿色低碳高质量发展。
“钻完井技术要跟大数据结合起来,提高智能化程度。”团队在油气人工智能领域的探索也极具前瞻性,在智能钻完井领域获批了国内首项重点研发计划变革性技术项目。同时,李根生在中国石油大学推动建成了人工智能学院,这也是我国石油石化及能源资源领域中首个成立的人工智能学院。
师道传承蕴匠心 化育桃李润无声
“教育工作者,要把教育当成一生的事业。”对于李根生来说,这不是虚浮的口号,而是真情实感的具体行动。即使工作再忙,他也始终没有放下一线教学。他说:“作为一名教师,我时刻感到肩上责任重大。大学教师既要放眼科技前沿,开拓创新、不断超越,永葆科研的生机与活力,为我国的石油工业多出高水平的科研成果,又要为人师表、严于治学,为学生传道、授业、解惑,为国家培养优秀的人才。”
近年来,李根生相继主讲了“钻井与完井工程”“现代油气钻采工程”“水射流动力学”等课程,并带领团队从培养国际化创新人才、提升学校教学水平的角度出发,在全国石油高校中率先单独开设中英文“完井工程”课程,破除了以往完井工程概念狭窄、依附于钻井工程而存在的弊病,为学校石油工程四大主干课程体系(钻井工程、完井工程、采油工程、油藏工程)的构建奠定了基础。
完井工程要让油气从地层进入井筒并实现高效流通到达地面,李根生认为,这就像“足球的临门一脚”,其重要性不言而喻。因此,他多次邀请美国俄克拉荷马大学的知名教授来校讲学交流,严格要求团队每一位参与授课的教师和助教,叮嘱他们在吃透课程内容的基础上,及时更新前沿信息,确保用自己的“一桶水”传递给学生“一瓶水”。课程之外,合适的教材也不可或缺。他主编了国内首部“完井工程”本科生教材,并和黄中伟在2009版教材的基础上,新编了富媒体数字教材,目前已交由出版社待版。在他的推动下,“完井工程”本科教学团队被评为校优秀教学团队。
2022年秋季学期,中石大重磅推出“石油工程导论——名家讲坛”课程,李根生以“双碳背景下我国能源转型与绿色低碳发展”为主题为石油工程学院大一新生云端授课,鼓励学生着眼国家能源安全战略,肩负起能源报国、能源强国的使命。
专业解读之余,他加入“习近平新时代中国特色社会主义思想在京华大地的生动实践”思政课授课团队,从理论与实践层面剖析党的二十大精神,引导学生在感受祖国时代变化中明晰人生目标,在明确未来发展道路中开启崭新征程。
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