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余维初:初心砥柱油井间

发布时间:2025-09-01 作者: 浏览次数:

     

9月1日,由中国科协主管、中国科技新闻学会主办的《科学中国人》杂志以《余维初:初心砥柱油井间》为题,刊发了我校化学与环境工程学院余维初教授的人物通讯,新闻网现给予全文转载,原文如下:

余维初:初心砥柱油井间

自强不息,奋力攀登,属于长江大学化学与环境工程学院化学与石油工程交叉学科创新团队的2024年年底,由一则喜讯开启——在北京隆重召开的中国石油和化学工业联合会科技奖励大会上,这支由余维初教授领衔的科研强力军斩获了“创新团队奖”这一荣誉。尤其值得一提的是,这是长江大学首度获此殊荣。由此,新岁更迭的欣喜与希冀都在“红梅吐蕊”般的奖状上展现,这一由余维初团队勠力同心、多年苦干写就的油气新突破,也彰示着一派充满机遇与无限可能的行业新气象。

余维初正在进行压裂液减阻剂室内合成实验研究

作为这支荣誉团队的领头人,余维初的欣喜与感慨都溢于言表。从事石油工程钻完井井筒工作液研究与工程应用等工作近40年,他培养了一代代石油人无惧艰险的崇高品格,也见证了他们与油井砂砾相伴,把荒凉戈壁当作筑梦热土挥洒青春与汗水的热血场景。当然其中,也包括曾经的他自己。

蓝图,在实干中绘就

1988年走上工作岗位,2025年依旧活跃在科研一线,余维初用行动诠释着自己名字的含义——无惧岁月奔涌,维持初心始终。回首,那些在攀峰科学过程中“越沟迈壑、爬坡过坎”的苦涩日子已经很远很远,未知与迷茫也都如过眼云烟,留在心里的只剩下“择一事终一生”的执着、“偏毫厘不敢安”的细致,以及“千万锤成一器”的追求。

所谓“书香润泽人心,阅读点亮人生”,余维初与科研结缘的始终,离不开书籍的指引。20世纪80年代初期,高考落榜,余维初曾“随波逐流”般成为一名民办学校教师。彼时他不知道未来在哪里,尚未深入思索过理想是什么,但心中有一个念头被自己捕捉得很清楚,就是他并不甘于生活中只有“一寸粉笔、三尺讲台”。因此,乘着国家改革开放、极速发展的东风,他毅然重新走上了求学的道路,决心要把书籍读出“光芒”。而油田化学专业,余维初表示,是无意间碰上的。

这并不令人意外,彼时我国石油行业的发展,简直毕现锋芒——仅仅十余年,我国石油化工便已经从“几乎完全依赖进口”稳步过渡到了“自主供给,甚至成为国民经济压舱石”的局面。在余维初走上工作岗位之前,石油天然气工业的广泛落地更是让国内形成了油气勘探开发全面加速的发展浪潮。当发展的局面被打开,人才的缺口便也随之浮出水面,这或许正是时代赋予余维初的一次转折与机遇。幸运的是,他也果敢地抓住了命运的橄榄枝,让知识的星图在废寝忘食的日夜中萌生出了石油工业的经络。

上天究竟多么眷顾勤奋的人?加入江汉石油学院(今长江大学)油田化学研究室的那一年,余维初恰好赶上了国家“七五”科技攻关项目。用他的话来说:“一毕业就能在国家级重点项目中被赋予重任,对于科研者而言,几乎比梦还难实现。”所以,为了不辜负老一辈科研者的信任,也对得起自己的一腔热忱,他在实验室—食堂—宿舍这样“三点一线”的生活中,摒弃了日夜,忘记了时间,别人不愿意盯的科学实验,他甘之如饴;别人对刚开始规范书写厚重科研文本的抱怨,他统统揽下,只字不提。“其实我也特别理解大家的不适应,我在工作过程中也不是毫无困难。”多年以后,他回忆道,“老一辈人讲究用结果说话、拿产量代言,在油田里扎了半辈子,除了真知实干什么都不愿意多说多想;而且那个时候学科交叉也不像现在一样盛行,好多人心里‘隔行如隔山’的想法是根深蒂固的,所以一说起石油与化学这种交叉行业,是有些不认可的声音的。”好在,余维初的长处正是敢于在时代潮流中抓机遇,他很快便在油气层保护等科研蓝图中找到了自己的定位,辅助团队在砥砺奋进中实现了“无中生有”,创造性地研发出渗透率梯度测试仪、高温高压动态损害评价仪与高温高压动态堵漏仪。

值得一提的是,前者可精确测量油气层在不同压力梯度下的渗透率变化,通过模拟地层中流体的渗流情况,研究油气层在不同作业条件下的渗透性损害规律;后两者可针对井下高温高压的复杂环境与可能出现的井漏问题进行模拟,不仅能直观地观察和分析油气层在高温高压动态条件下的损害特征和程度,还能测试不同堵漏材料和堵漏工艺的堵漏效果,最大限度地减少因井漏导致的油气层损害和钻井成本增加。三者均可为优化钻井完井液配方、确定合理的作业方案等提供重要的实验数据支持,并为准确评估油气层保护效果,提高对油气层的保护能力作出重要贡献。

同时,余维初团队还“敢为人先”,建立了多维油气层损害综合评价体系。通过反复思考与实践,他们提出,不仅要摒弃单纯依赖单一指标的评价模式,还要将储层岩石的矿物组成、孔隙结构、渗透率等参数,钻井液、完井液等工作液与储层流体的配伍性,油气层性质的动态变化全部纳入考量,综合预测作业过程中可能发生的物理、化学作用对油气层的影响,评估油气层在实际生产过程中的损害情况。此外,他们还为不同程度的损害划定了分级标准,依据油气层渗透率、孔隙度等关键参数的变化幅度,以及油气层产能的下降情况等,将油气层损害程度分为轻微、中等、严重等不同级别,为准确判断油气层保护效果提供了量化的评价依据,便于科研人员和现场工程师能第一时间根据不同的损害级别采取相应的保护和修复措施。而这些保护、修复措施所带来的变化及影响,后来也被他们修订成册,“前人栽树”般建立了一套包括油气层渗透率恢复率、产能保护率、损害因子等在内的保护效果评价方案,全面又客观地显示着各项油气层保护技术和措施的有效性,被后人引为经典。

这些研究成果推动了我国油气勘探开发技术的不断进步,也陆续为余维初团队捧回了1993年度国家发明奖四等奖、1997年度湖北省科技进步奖一等奖与1998年度国家科技进步奖三等奖等荣誉。可这些无意将劳累艰辛写在眉宇间、眼神里,并面带笑意的人,既不会为此而停滞脚步,也不会盲目沾沾自喜,只因他们心中怀着更耀眼的光芒。十年栉风沐雨,十年春华秋实,当余维初看到有自己参与的科研成果被写在祖国大地上、写在物阜民丰中时,他脑海中奋行的号角则愈发嘹亮。万千气象,征程再启,他仿佛看到,属于未来的宏大蓝图正在徐徐铺展……

开拓,在融合中实现

新风一开,万木春来。我国科学与经济的高速上行之风拂过余维初心头,全部化作推动成果产业化的动力与念头。然而,要找准理论与现实的连接点并非一日之功,这时,他庆幸自己保持着“业精于勤荒于嬉”的清醒认知,砥砺着“吾生也有涯,而知也无涯”的学习品格。于是,他再次回归学校,到中国石油大学(北京)展开博士阶段的深造。

水包水功能性压裂液在延长油田南泥湾采油厂进行现场试验

在余维初的记忆里,这段重获老师指点、同学切磋的岁月始终鲜活而灿烂着。彼时,他将自己重新归零,像一块不断吸纳知识的海绵——“人生在于不断地折腾”是他行路的座右铭,“将成果推广到石油行业中最需要的地方去”是他脑海中的目的地。而正因深知这项事业不可能毕其功于一役,也无法担重任于一己,所以,他问师访友,高扬“合作”之帆,以开放谦恭的心态汇聚无数同仁的力量。终于,在自己职业生涯的第二个十年濒临尾声时,余维初以第二完成人的身份,联合中国石油集团,完成了“化学固壁与保护油气储层的钻井液技术与工业化应用”的科研课题,成功研制出第二代高温高压动态损害评价系统、高温高压动态防漏堵漏评价系统。

在前一代理论与设备的基础上,余维初与团队进一步攻克了传统实验仪器操作繁琐、实验误差大,导致模拟岩心经常破碎而使实验半途而废的难题。他们采用了整块模拟岩心测量油层受损害的深度与程度,不仅使精度提升了10%,还将价格降至进口仪器价格的五分之一,实现了真正的“降本增效”,使油层保护实验效率、实验精度与研究水平大幅提升,形成了较为完善的油层保护石油行业标准规范,为我国油气田增产稳产,保障国家能源安全作出重要贡献。并且,凭借鲜少出现钻长裸眼多套压力层系时易发生的漏失、卡钻、垮塌等问题的稳定性,与相关行业鉴定委员会一句“研究成果处于国际先进水平,部分处于国际领先水平”的评价,此系列成果中涉及的仪器在一众竞品的“大浪淘沙”中脱颖而出,一跃成为我国油层保护研究与生产首选设备,相继被推广应用至多达7600余口油井,使得井壁坍塌引起的复杂事故损失时间减少90%,储层损害率小于5%,平均单井产量提高10%以上,对于确保安全和优质高效钻井、提高油井单井产量与降低“吨油”成本、保护油气资源具有十分重要的意义。

“个人发展的剧集里,没有什么是比成果被应用更完满的结局了。”但彼时再次收获国家科技进步奖的余维初还无法预料,此系列成果在之后还会被列入中华人民共和国石油天然气行业标准(钻井液完井液损害油层室内评价方法SY/T6540-2002)进而面向全国实施。截至目前成果共形成7项新规范、7项企业标准,成为我国油气层保护技术实现从孔隙性油气层向裂缝性油气层、从常规油气层向非常规油气层、从钻井完井向储层压裂改造、提高采收率等采油生产全过程跨越的重要标志。当下一刻,他唯一清楚的是,“有了沉潜的定力与奋斗的恒心托底,未来的故事新篇只会更精彩、更可期”。

跨越,在“斤斤计较”中完成

故事的走向正如余维初所希望和预料的那样,很快,在长江大学如日方升的平台之上,他迎来了走出国门、接轨世界的机遇。在美国休斯顿大学,他亲眼见证了页岩气革命所带来的深远影响,“不仅能源独立性逐步上升,还在各种技术层面都实现了突破,至少在我没到美国之前,都没听说过滑溜水压裂液的概念”。多年之后,余维初如此形容行业发展为他带来的精神冲击。也正因如此,他笃定了迈向创新之千重风雨、万里关山的决心。

化学与石油工程交叉团队合影

回国后,勇闯科技无人区,余维初带领团队瞄准“聚合物减阻剂”这一对外高度依赖的“卡脖子”技术展开攻关。一番拼搏奋斗下,他们相继发明了“水包水”聚合物减阻剂合成方法。用水替代白油,从源头上彻底解决“油包水”聚合带来的污染难题,成本降低50%以上;以及速溶纳米级别低损害抗复合盐压裂液减阻剂和在线连续混配多功能变黏压裂液,最终突破了减阻与携砂相矛盾的难题,将黏度调节幅度提高10倍以上,获中美授权专利共15件,发表学术论文50余篇。又是一程十年路,曾经天堑变通途,2020年,余维初据此成果以排名第一荣耀夺得中国石油和化学工业联合会科技进步奖一等奖,同时收获鉴定委员会高度认可,评语有言:“成果整体处于国际领先水平,具有广阔的应用前景。”

此言非虚,在次年中国共产党成立一百周年之际,余维初正是用绿色清洁滑溜水压裂液这一突破性技术为国家倾情献礼——在位于鄂尔多斯盆地的延安南泥湾麻洞川乡老沟村,展现了一次高新技术成果与革命老区的“联姻”。南泥湾采油厂位于鄂尔多斯盆地,素有丰富却难以动用的致密油。致密油是一种非常规石油储藏,在类似于家中使用的“磨刀石”这种致密砂岩缝隙中,储层具有低孔、低渗、低能量的特点,勘探开采难度非常大。但正是这样的一块“硬骨头”,却在新一代压裂液的助力下,化作汩汩不竭的能源动力,流向了万千工程。时至今日,石油压裂革命的续篇还在神州大地上不断书写——威远、长宁、云南昭通三大国家级页岩气示范区及鄂尔多斯盆地陕北致密区域等地的油井之中,都相继被注入了这种全新的“血液”,并先后形成国家能源行业标准2项、企业标准10项,共在1000余口井应用。

“我们的成本仅为原来进口的五分之一,”余维初不无骄傲地补充道,“原来需要依赖进口的天然聚合物价格之高,真是天文数字,一吨要十几二十万元,还一周一报价,随时在浮动。为什么?就是因为稀缺,技术掌握在别人手里,我们只能听之任之。但今天的局势早已大不一样,我国现代化工业的发展大潮澎湃而来,那些被他人任意制约的日子越来越远。这是我们科研工作意义最好的体现,也是我们用个人的微薄之力向祖国发出的最深情的告白。”

未来,在接续奋斗中到达

从研30年,不论是开采一线工人们的民心民意,还是国家能源部门关乎全局大局的顶层设计,都被余维初看在眼里、记在心里。作为石油行业的专家,为了将自己的一颗拳拳报国之心与地脉贴得更近,他始终坚守于科研一线,一刻未离。“我还是喜欢科研,想再去多攻克一些难题。那些未知被破解、自然奥秘被揭示的瞬间,是镌刻在人生刻度里最值得珍藏的坐标,等到有一天我干不动了,回望来时路的时候,心才会是满的。”余维初如此剖白自己。

2009年1月8日,余维初在人民大会堂参加国家科技奖励大会

于是,沿着多年工作轨迹,余维初近年来又在系统筹划工作上殚精竭虑,进而提出了适合页岩油和致密油的“压裂-渗吸-增能-排驱”一体化协同提高采收率技术方法。创新大规模体积压裂、渗吸、增能、排驱三采机理前移全生命周期协同施工的技术理念,他协同团队在压裂过程中多轮次植入活性生物纳米流体,结果显示储层改造效果一度得到大幅提升。在规模性推广之前,余维初团队已在鄂尔多斯与二连盆地区块的200余口水平井进行了严谨的现场试验,成果都是喜人的——试验井同比提产50%以上,先导性试验井有效期超过3年,成功率100%。由此,余维初便将此成果进一步在威远、长宁、昭通、鄂尔多斯盆地等地进行推广应用,迄今已惠及1000余口井,累计产气111.55亿立方米、产油21.42万吨,并配套建成7条自动化生产线,再次提升了我国非常规储层体积压裂技术的国际竞争力。

正所谓,众志劈开千仞嶂,同心踏破万重关,今天的余维初与30余年前相比,不变的是个人对待科研工作的热忱与认真,但改变之处也有许多,比如,对名利荣誉越发淡泊,越来越习惯将自己的名字藏在团队之后,以及对身后学生越来越盛的爱护与培育。“心里只想着自己的人是办不成事的。”余维初总如此说。所以,对待合作伙伴,他真诚坦然、热情洋溢;对待学生,他“恩威并施”,却也无微不至。

“一年之计,莫如树谷;终身之计,莫如树人。其实,教学是一种很有魅力的活动。望着一张张活力充盈的青春面孔,我唯有努力,唯有不断进取,才能对得起学生。”说起教学,余维初总是颇具心得。先后主讲油田化学、钻井液工艺学、石油地质与工程概论等课程,他习惯把几十年的科研与实践知识润物无声般揉进教学实践中,让学生在收获理论知识的同时也对实践经验先有所耳闻。对学生的论文,他也会认真揣摩、反复批阅,多次提出修改意见。虽然这样的举动落在尚处象牙塔的学生眼中,无异于一位严师,但当他们走上工作岗位,开始在茫茫学海中打拼属于自己的一番天地时,总会不由感叹,“原来独当一面所遇到的困难只会更多,而那份坚韧不屈的心性与品格,是余老师一早就为我们打下的地基”。

时光无言,映照赤诚初心,在如此强有力的支撑下,汗水会化作收获的“养分”,辛酸也只是喜悦的铺垫。“我只想用我的脚步告诉年轻人,东风浩荡,前方仍有行程万里,只有初心不忘,才能把心中的庄严承诺融进许党许国的使命担当。”余维初说。(来源:科学中国人)

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