顾心怿,男,1937年1月出生,汉族,中共党员。1956年中央燃料工业部干部学校毕业。胜利石油管理局钻井工艺研究院总工程师,中国工程院院士,国家级有突出贡献的专家。
1995年7月5日,正在意大利进行撑篙式超浅吃水运输船项目研究的顾心怿,突然接到来自万里之外的胜利油田钻井院的电话,祝贺他当选为中国工程院院士。顾心怿激动了,意外和幸福一齐涌上他的心头。他没有想到自己能在58岁就当选为院士,他可是位相当年轻的院士啊!他意识到这是对他在石油基层几十年从事科技创新劳动的承认。他感到这不光是他个人的荣誉,更是黄河母亲的荣耀。他在黄河三角洲生活了将近40年,把自己完完全全地融合在石油事业中,既经历过失败的痛苦,也享受了成功的喜悦。他提前结束在意大利的工作,飞回北京参加了11日举行的院士大会。往昔的岁月像电影一样,一幕一幕地在他脑海里浮现……
抽油机一枝独秀的历史
在常人眼里,遍野的游梁抽油机一上一下均匀地运转,很像一群虔诚的使者对大地深情的叩首。但顾心怿却从中发现了问题:管它有很多无可比拟的优点,但是重量大、冲程短、泵效低,与深井、稠油生产状况需要的冲程长、负荷大的实际情况不适应。为了提高油田的开发水平,从1966年初他还在攻关队当队长时就萌发了要研制一种新的、先进的抽油机的想法。他曾经组织起一帮年轻人深入现场调研,埋进图书馆、资料室,设计了一个叫绞车滚筒式抽油机模型。但由于想法不成熟,该模型失败了。顾心怿尝到了“碰壁”的滋味。这时一位老师傅对他说:“试验虽然不成功,但走自己创新的路是对的,老是跟着外国人爬,爬得再好,也是个老二。老师傅安慰的话语使他振作了许多。再说,碰一次“壁”就一蹶不振,那不是顾心怿的性格,他又鼓起勇气继续探索下去。他逐渐养成了到基层职工中倾听意见的习惯。有一次,一位工人师傅偶然说道:“农村老家用解放式水车抽水,水车能下到井里抽水,但就是不能下到井里抽油。”出生在大都市、吃自来水长大的顾心怪一听,茅塞顿开:虽然这种机器下到油井里是不可能的,但是水车链节在链条轨迹上运行不是不断地在自动换向吗?滚筒式抽油机不就是失败在换向上吗?于是他像着了魔似地思索起链条换向来了。
一天吃饭时,爱人端上一盘玉米饼子,他插起一块,看它像个链轮,就又比划开了。爱人看他不把饼子往嘴里送,还在那里左看右看、轻声唠叨,就推了他一把说:“你中什么邪了?”就这样,在老水车原理的启发下,顾心怿终于想出了一种用链条轨迹换向的抽油机构造。他和一帮年轻人找了些材料制成一个粗糙的样机,一试可以转动,又进一步用链条带了个粗铁棍,上边绑着钢丝绳,一端通过井架上的滑轮带动抽油杆,另一端吊着一个平衡铁块,在井上试验,果真抽出了油。
初试成功,顾心怿感到一丝安慰:虽然这台“机器”不太可靠,但至少找到了链条抽油的初步原理。他想进一步探索链条抽油机结构的特性,尽快研制成功,以解决生产急用。1973年,链条抽油机重新立项时,顾心怿对链条抽油机的设计发明基本完成。又经两年的摸索,1975年得到初步鉴定,由我国科研人员首次设计发明的链条抽油机在油田开始试验应用。现在,油田除了国内外广泛应用的游梁抽油机外,其余有杆抽油设备中主要使用的就是顾心怿发明的链条抽油机。
1980年,链条抽油机获国家发明二等奖。1984年以后,经胜利油田采油院作进一步的改进和完善,现在全国10多个油田推广应用近2000多台,创经济效益逾10亿元。美国《世界石油》杂志在1979年的一篇文章中说:“在胜利油田,我们惊奇地看到了中国工程师设计发明的链条抽油机。”
胜利1号浅海坐底式钻井船
1974年,油田在渤海湾海边的五号桩一带打到一口高产井,这使胜利油田不仅陆上有油、浅海也有油的说法更有了说服力和鼓舞力。但如何在浅海搞石油勘探开发呢?这一带半潜式、自升式等钻井船受吃水限制不能作业,陆上钻机又下不去。
为了尽早勘探浅海石油资源,1975年春,胜利油田在当地政府的支持下,组织上万名民工修筑海堤向海上进军。顾心怿看到了民工在泥泞海水中奋战的壮观场面,他被深深地感染了。这不是“精卫填海”新说吗?黄河多么伟大呀,养育了一群英雄的儿女,在感动的同时,顾心怿也深深自责:不能光靠老百姓吃苦、拼命来搞勘探,人类真正征服咆哮的大海采出石油,还应依靠科技进步。于是,又一个设想强烈地撞击着顾心怿的心:设计坐底式钻井船向浅海进军。这个初步设想受到油田领导的肯定,进而得到石油部的支持。
由于从未接触过海洋石油装备,顾心怿十分谨慎。他通过学习,对国外现有的坐底式钻井船有了初步了解:它除了具备一般船的特点,还得适应在特殊地段钻井的要求。比如,船体自重要轻、吃水要浅、强度要好,在大风大浪中要抗滑、抗淘空等等。这些问题不解决,即使造出钻井船也打不成井。研究设计工作由于难度太大而一度受阻,原先成立的联合小组也解散了。这时有人扇冷风:“就剩下你们几个旱鸭子还想下海?”但顾心怿认为:下海是扩大找油领域,发展石油生产的需要,再难再险也要把研究工作搞下去。为了成功地设计研究钻井船,顾心怿顶着烈日冒着寒风到海边、船厂、各院校、科研单位去请教、学习、试验。在济南黄河船厂和天津大学等单位的帮助下,终于在1976年形成了完整的设计方案。顾心怿给它取名叫胜利1号,研究设计出了国外同类钻井船上没有的长方形断面抗滑桩和钻台调平装置,解决了抗滑移和坐底不平等技术难题。
设计已毕,找建造厂家又犯了难,许多厂家都不愿接建这条船。只有刚刚组建的烟台造船厂勇敢地承担了建造任务。但它现有的条件有限,顾心怿与设计组的同志只好住进船厂的木板房,既参加建厂,又权当造船专家,整天忙忙碌碌,节假日在厂里过,过年也不回家。有一次回东营汇报工作,到家的第二天得了急性阑尾炎,住进了医院。他放心不下造船的事,问大夫能否推迟几天让他回烟台安排一下工作。医生说不行,必须马上手术。妻子李巧云在一边哭泣,说:“你命都快没了,还想你的船!”手术后刀口有点化脓,顾心怿执意要出院,第7天他就回到了烟台造船工地。
1978年11月,在科学的春天到来之际,祖国大地呈现出勃勃生机。胜利1号建造成功。下海后安全抵达渤海湾预定井位。不到一个月就打完了第一口实验井,取得了拖船就位、压载坐底、钻井生产、起浮退场一次成功。胜利1号诞生后,对埕东、垦东、五号桩等地带起到侦察作用,揭开了油田极浅海油气勘探的序幕。自此,我国有了第一艘固定甲板高度带抗滑桩的钢质坐底式石油钻井船,它可于无冰期在水深1.8~6米的浅海中沉下坐在泥砂质海底上钻井,这不仅填补了我国浅海钻井装备空白,还使我国跻身于世界上能设计建造坐底式钻井船的极少数国家之列。据估算,建造胜利1号比购买一艘外国船节约资金3000万元。
1984年,顾心怿去美国考察坐底式钻井船时,美国人说:“只有我们美国能设计制造这种钻井船。”顾心怿没吱声,只拿出胜利1号的照片,外国人争相传看。当知道这完全是用中国的材料、由中国人自己设计建造的钻井船时,他们既惊讶又佩服。
好事多磨,打了3口井的胜利1号遇到了严峻的挑战:从日本进口的渤海2号钻井船翻了。不久,出于安全考虑,胜利1号被拖到天津放起来。在“渤2事件”的影响下,当时这样做是可以理解的,但也意味着胜利1号要报废了。有人冷言冷语:外国的大船都翻了,何况咱这土造的?顾心怿不气馁,他坚信,胜利1号虽然比较简陋,采用的都是国产设备和材料,但总体设计的合理性使它的整体稳性、抗滑性、安全性能均较好,而且,有些性能还优于国外同类钻井船,像单油缸驱动长方形断面抗滑桩和液压顶升机械锁紧的井架调平装置等都是外国同类船上没有的,属发明创造。他相信胜利1号是稳性很好,不会翻。他向油田、石油部领导反复阐述,石油部决定胜利1号检修后重新出海。顾心怿很高兴,但必须拿到船检局检验证书。顾心怿请天津船检局检验,哪知验船师上船后,转了一圈没有吱声就走了。顾心怿跟上去问,验船师说,形势这么严峻,这个船我不敢出证书。听了后,有的着急:怎么办?有的灰心:报废算了;有的劝解:不是你造得不行,是形势所迫。形势确实严峻,但顾心怿相信科学,相信分析计算和实验的结果,胜利1号是好的,它刚刚诞生就要夭折了,他痛心。他又找到船检局的一位总工程师。历史的备忘录上记载着顾心怿与总工程师的一段对话:
--胜利1号要求检验出海。
--听说了,我们不能出证明,原因不用多讲。
--我们要去打井,要去找油。
--打井找油是对的,这样吧,要打井找油你就去吧,我不出证明,也不阻拦你。
--那不行,不能名不正言不顺地干,要正大光明地干。你知不知道中国海岸线上还有几条中国造的钻井船在打井?
--不知道。
--我可以告诉你,一条也没有了。我们的胜利1号还想出海找油。中国这么大的海域光靠外国钻井船行吗?我强烈要求你检验。如果不合格,你可以给我不合格的证书,我报废它,再造好的。如果能用的话,你应该支持我,为我们国家争口气。
顾心怿越说越激动。旁边的人直捅他:别跟人家吵。
一腔爱国之情,一股不计个人得失勇担重任的凛然之气感动了同样爱国的天津船检局的同志们。顾心怿回到东营的第三天就收到了天津打来的电报:船检局决定受理检验。爱国是人们的共同语言,验船师对胜利1号进了仔细的检验。整改后,它拿到了出海的所有证件。
1980年下半年,经历了一番考验和波折的胜利1号终于又飘着中国国旗在海上打井了,直到1989年它光荣退役,一共打完了20口井(包括深井、试油井),取得了重大勘探成果。1987年他主持研制的胜利1号浅海坐底式钻井船获国家科技进步三等奖。看一眼独具匠心的船体,想一下它不平凡的经历,顾心怿百感交集……
胜利2号浅海步行坐底式钻井平台
科学的边界如同地平线一样,越朝它走近它似乎离你越远。而新的问题又是层出不穷的,即现实的需要是多方面的,千差万别的。在岸边极浅海域,就是胜利1号这样的钻井船依然不能满足极浅海石油勘探的需要。地质专家们殷切地说,为啥不能再往岸边靠近些呀,海里有油,岸上有油,海岸之间可能还有油。恳切的质询与迫切需要再次激发了顾心怿的干劲。在科研这条充满艰辛的道路上,顾心怿愈战愈勇,他要不断地创造发明“下一个”。
炎热的夏季,他和同志们多次坐登陆艇、小渔船去海边调查,了解地基地貌。一次,顾心怿又坐登陆艇乘大潮开进极浅海区。潮退得很快,等他们工作完毕后想返航时,登陆艇已经搁浅了,两天两夜没有出去。这时船上的一位同志因家有急事不得不跳下船步行上岸。你不能不承认顾心怿有一双慧眼,就是这样一个普普通通的场景使他从中得到一个突破性的启示:既然人的双脚能在浅滩行走,为什么不造一条“会走路”的钻井船呢?那再理想不过了。
智慧之锁由此开启,时间是1982年。为了尽快设计出理想的船,图纸画了一张又一张,方案设计了一页又一页。难度太大,稳性、抗滑等不必说,单是这“会走路”带来的一系列问题就够难煞人的。顾心怿设想出一种内外脚交替行走的船,这种船巧妙地将整个钻井平台分为内体和外体两部分,采用液压机械,让内外体在海底自己抬起后再向前交替行走。由于这一设想带来的技术上的设计难度太大,在一片赞成、支持声中,也有一些人开始善意地担心和怀疑它的可行性。但正如古往今来任何每一项发明创造一样,无论它面临怎样的争议和困难,都失却不了其自身的科学性与强大的生命力。1983年五六月份,基于初步设想建造的一条长10米、宽5米的“会走路”的模型试验船,由顾心怿亲自“陪驾”,从山东东风港出发,直驶蔚蓝色的大海。顾心怿心潮澎湃。这条模型实验船就好比是希望之船,光明之船。顾心怿陪着它沿海岸漂了半个多月,行程几百里,在5个典型地段进行了“爬行”实验,取得圆满成功。
顾心怿带领由胜利油田钻井院和上海交通大学组成的一个多学科、多年龄段的高科技人才组成的联合设计组,完成了大直径1米举升油缸、大行程10米水平牵引油缸、轻型内外体空间桁架、悬臂支架,大通径的平衡阀,每组载重达1200吨的大型全浮式轨道车轮组和导向机构等高难度设计。使平台内外体不靠海水浮力而靠自身的机械动力交替举起或着地,互为依托牵引前进,从而实现步行动作。
1985年胜利2号浅海步行坐底式钻井平台由青岛北海船厂正式承建。1988年9月19日,阳光宜人,人声鼎沸。胜利2号披红挂彩,在青岛北海船厂海滩,随着火爆的鞭炮声,成功地一步一步走向大海。它太神奇了,在场的所有人第一次目睹了“走着路”下水的船,人们欢呼雀跃,赞不绝口。它极大地增强了胜利人的信心:在2-68米深的海域,它可像一般坐底式平台那样作业,而在2米以内的海域搁浅后,还可以“步行”前进或后退。这种“两栖”特点较好地克服了胜利油田海陆过渡带(海滩、潮汐带、浅海区)坡度小、宽度大(宽处20多千米窄处也有5-6千米)、海洋钻井船进不来、陆上钻井设备下不去的难题。它是完全由我们国内科研人员研究设计、主要采用国产设备由国内船厂建造、至今国内外尚无先例的特殊钻井船。它的出现为世界钻井船家族里增添了崭新的一员:除船式、半潜式、自升式、坐底式之外又有了步行坐底式。世界科研地平线上升起一颗闪亮的星。
1990年,胜利2号获得中国发明专利授权和第二届国际专利及新技术新产品展览会金奖;1991年获得中国专利金奖;1992年2月底被评为全国十大科技成就之一,名列第二;1995年底又获国家发明二等奖。它开创了我国浅海爬滩技术的新领域,实现了浅海移动式钻井平台不靠海水的浮力来移动,而靠海床(滩)的承载力实现移动的重大突破。
液压蓄能修井机
胜利2号设计建造完毕后,顾心怿长长地舒了口气。像他这样跨年代搞出一个又一个“第一”的,在胜利油田独此一个。他也感到累,也想闲下来休息休息。他真想静下来看看电视,与儿孙妻子一块逛公园、看看商店。可他想要完成的生产急需的课题又有多少啊!就拿这钻井机和修井机来说吧,工人要很用力才能刹住刹把,劳动强度很大;普通修井机作业时声音也特别大,100米以外就能听见。作业也很麻烦,需要井架绞车、拖车等配合,有时一不留神游车顶了天车还会造成伤亡事故。他早就想在钻井机、修井机上做做文章,但那时正忙于研制胜利2号,就把修井机的搁下了。有一次在修井现场,一位工人师傅拉住他问:“顾总你搞了那么多发明,能不能发明一种新的修井机。”顾心怿说:“行,行。”这时候又有人说了:“老顾你都是50多岁的人了,还想那些花花点子干啥?再说,你是院里的总工程师,还像项目组长那样干那些劳心费神的事干啥?”顾心怿没听进去,他脑子里想的就是要不停地创新。
顾心怿似乎年龄愈增,干劲愈大,他还是老习惯,废寝忘食地学习和思索,下了决心要干的事,几头牛也拉不回来。1991年,他又完成了液压蓄能修井机的设计任务。又是国内外首创!一年半以后,样机制造出来了,但在去现场实验的路上由于拖带不周,样机翻到沟里,摔得稀巴烂,顾心怿伤心极了,他把摔坏的样机拉回厂。在油田机动处、科技处的再次支持下,一年后,又一台样机造出来。新样机在两口井上试验了3次,尽管还存在很多问题,但总体看情况很好:作业时声音特别小;游动滑车不会顶天车,非常安全。工人都很喜欢它,说:“噪音特别小,井上很安静,放音乐都能听得清。我们都很喜欢它。”节能效果非常明显,过去用400公斤柴油能办的事,现在300多度电就办了。不用立井架,不用备拖车。一部机器的成本总共才六七十万元,一年就节约好几十万元。预测经济效益很好。1994年中国石油天然气总公司东部油田开发会议在胜利油田召开,顾心怿发明的液压蓄能修井机在会上展览,与会人员了解到这项产品的功用之手,纷纷伸出大拇指。1995年液压蓄能修井机通过中国石油天然气总公司技术鉴定后获中国发明专利金奖。现在液压蓄能修井机已获得美国、加拿大专利,正在进一步改进并试制新样机,以便能早日开始小批量生产并逐步推广应用。
顾心怿赢得了崇高的赞誉:1984年他被评为山东省劳动模范,1985年获全国“五十”劳动奖章,1988年被评为国家有突出贡献的中青年科技专家,1989年被评为全国劳动模范,1990年获石油工业有突出贡献的科技专家荣誉称号。1991年被评为山东省优秀共产党员,1995年当选为中国工程院院士。面对荣誉,他亮出了自己的心声:生命不息,发明不止。
顾心怿开完院士大会从北京赶回油田,黄河三角洲沸腾了。第二天,在钻井院举行的庆祝会上,胜利石油管理局局长、党委书记陆人杰紧紧握住他的手说:“老顾,祝贺你为胜利人争了光。是啊,全石油系统才12个院士,胜利油田就占了一个!胜利油田能不为此而骄傲?顾心怿感到幸福。他高唱了大半辈子的科技创新之歌,完成了他的“四大发明”。