来源：中国科学报 记者：沈刘峡、蒙坚、刘宇培 时间：2015-01-16

    1998年，沈忠厚70寿辰，中国石油大学老校长杨光华为他题词：“水击石穿寻地火，披肝沥胆为人民。”这是老校长对沈忠厚的赞誉，更是对沈忠厚崇高人生追求和高尚学术风范的高度概括。

    2008年，沈忠厚80寿辰，沈忠厚的学生们给导师送上了这样一副对联：“忠天义地风风雨雨成就伟业，厚德载物兢兢业业培育英才。”这是学生对老师的敬仰，也是沈忠厚“学为人师、行为世范”的生动写照。——题记

    沈忠厚，1928年出生，四川省大竹县人。1951年毕业于重庆大学矿冶系。中国工程院院士，中国杰出的油气井工程技术专家、水射流专家、教育家，油气井工程学科的奠基人。

    沈忠厚长期从事高压水射流理论与技术的研究工作，将射流技术与石油钻井工程相结合，开辟了我国石油钻井技术的新领域。发明了新型加长喷嘴牙轮钻头、自振空化射流钻头和机械及水力联合破岩钻头等三种新型高效钻头，对淹没非自由射流动力学规律、自振空化射流理论和机械及水力联合破岩理论有重要突破和发展。在国内外首次建立了钻井工程中以井底岩石面获最大水功率为目标函数的水力设计新方法和新理论，解决了世界级难题。在国内外首创自振空化旋转射流处理油水井近井地层及解堵新技术，获直接经济效益过亿元。多次获得国家科技进步奖、国家发明奖和其他国家及省部级奖励，获得中外专利13项，被评为能源系统特等劳动模范、“国家科学研究事业有突出贡献专家”。

    生在“富人家”选择“苦专业”

    1928年2月13日，沈忠厚出生于四川省大竹县一个偏远的寨子里，祖父起先务农，后兼营商，家境比较富裕。寨子四面峭壁，只有东西两个寨门出入，易守难攻，但是里面图书馆、戏院、酒楼、旅店、邮局却一应俱全，在当时是富人们避匪的聚集区，出过一些文人和革命烈士。沈忠厚6岁时开始在黄城小学念书，校长江仲西是地下党员，聘请了许多进步教师，每天早上带领学生边跑操边唱革命歌曲，这件事给沈忠厚留下了深刻印象。13岁小学毕业以后，沈忠厚考入大竹县立中学，完成了初中和高中的学业。沈忠厚十分崇拜一位叫徐仁甫的先生，徐先生在四川大学教语言，当时在他们那个小县城里，考上大学已是不易，而能够在大学教书的就更是让人敬佩。沈忠厚对这位徐先生佩服不已，受此影响，他下决心一定要考上大学。

    1947年，沈忠厚高中毕业。父亲去世以后家中逐渐没落，母亲无法负担他继续读大学的费用，沈忠厚便向堂叔借钱，与几个高中同学一起，搭货车前往重庆参加大学招生考试，由于扎实的基础，他以第一名的成绩顺利考取了重庆大学矿冶系。

    以沈忠厚的成绩，完全可以选择一个更轻松热门的专业。而选择矿冶系，除了考虑到找工作的原因，沈忠厚说就是想为国家做点事情。沈忠厚读大学的时候恰逢解放前夕，局势动荡，大学生毕业即失业，矿冶系虽然艰苦，但却是相对比较好找工作的专业。更重要的是，当时的青年们都立志报国，有的选择搞运动，有的选择科技救国，沈忠厚就是后者。“当时没有考虑太多，做什么都一样，都是为国家做事情。”在他看来，没有什么好不好的专业，上学就是为了努力学习以便将来为国家做事情，不论学什么专业、做什么工作，性质都是一样的，而且国家太贫穷了，迫切需要丰富的矿藏资源。他的这个选择，从此开启了他从事钻井研究的大门。

    会战攒经验　现场得灵感

    1951年，沈忠厚大学毕业后留校任教。刚工作没两个月，他就带领学生到玉门油田进行了为期一年的实习。回校工作不久，他被派往刚成立的北京石油学院进修，便又留在北京石油学院任教，此后参加过大庆油田等石油会战，积累了丰富的现场经验。沈忠厚十分重视现场研究，他很怀念参加会战的艰苦却充实的时光。“现场是最好的锻炼，会战是最好的马克思主义理论课。”在现场他学到了许多业务知识和做事做人的道理，而他的研究方向和研究方法也来自于现场。

    20世纪60年代初，沈忠厚主要从事的是固井方面的研究，直到参加石油会战，在油田现场看到国家花费数百万至数千万来打一口油井，但石油开采的效率却十分低下，他便有了转攻钻井研究，通过提高钻井速度来提高钻井效率、降低钻井成本的想法。当时国内的钻井机械是单靠机械作用进行破岩，钻井效率比较低。直到有一次，沈忠厚到四川参观水射流协会组织的水射流破岩，一个想法在他脑海中诞生：可以利用水射流与钻头相结合，加入水力破岩和清岩，提高钻井效率。于是，沈忠厚开始了对水射流的相关研究。

    20世纪60年代以来，在我国大多数石油专家对喷射钻井还十分陌生的时候，美国早已开始了喷射钻井的研究，并在此基础之上研制出喷嘴钻头，但并没有得到大力推广，因为由喷射所带来的许多悬而未决的难题，始终困扰着这些洋专家。

    一个重要的难题就是对射流的大小无法很好地控制，从而直接影响到对射流在井底破岩的控制，这是因为他们在从事喷射钻井的研究中，没有从根本上解决淹没非自由射流的衰减规律，更无法定量地解决射流在井底的衰减规律。

    这是在理论上悬而未决的难题。

    美国专家也无法很好地解决喷嘴的寿命问题，这是导致喷嘴钻头不能推广的重要客观原因，其时的喷嘴寿命一般只有20～30小时。

    1981年3月，沈忠厚以访问学者的身份前往美国西南路易斯安那大学访问学习。一天，美国喷射钻井权威戈恩斯教授在休斯敦做喷射钻井技术讲座，演讲过后，沈忠厚向教授提问：“只有到达井底的水射流才对破岩有效，但您为什么只计算钻井喷嘴出口位置的水力参数，不计算水射流到达井底的参数？”戈恩斯教授无奈地回答，水射流从喷嘴到井底，这中间的情况就像一盆浆糊，情况太复杂，无法计算。

    虽然国外权威给出了这样的答案，但沈忠厚并没有就此止步，因为他坚信科研工作不能总跟在别人屁股后面做，这样充其量只能当第二、第三名。要解决这个难题还需要靠自己！回到国内以后，他召集科研团队从提高射流在井底的效率开始研究。然而，由于没有现成的理论。沈忠厚决定先利用大量的实验数据建立理论计算模型，再利用现有的成熟理论对实验结果进行检验。从1981年开始，沈忠厚和他的团队用了7年时间，反复进行理论攻坚和大量实验，终于在淹没非自由射流动力学规律以及压力和水功率衰减规律研究方面有重要突破，建立了理论计算模型，并在此基础上首次提出了钻井工程以井底岩面获最大水功率为目标函数，优选水力参数的新方法和模型，建立了新的水力设计理论，彻底解决了困扰世界的井底水功率难题！

    很快，根据此理论成果设计的第一代钻头——加长喷嘴牙轮钻头于1989年诞生了！与普通钻头相比，加长喷嘴牙轮钻头在相同的条件下，井底水功率提高30%—40%，井底压力提高1倍，井底压力梯度提高1.5倍以上。

    根据在全国13个油田使用，返回的400多只钻头资料统计表明，平均机械钻速提高30%，平均单只钻头进尺提高40%。在全国13个油田推广使用的3300只加长喷嘴钻头，获直接经济效益1.7亿元之巨。该成果就获得了国家科技进步二等奖，省部级科技进步一等奖，并获两项国家专利和一项美国专利，还获得国家发明奖。沈忠厚也因此先后被评为“能源部特等劳动模范”、“石油工业有突出贡献专家”……美国、英国权威机构的名人辞典上，也赫然收入了“沈忠厚”的条目……

    值得一提的是，沈忠厚的几代钻头研究并不是依次进行的，而是采取叠加的方式同时进行研究。在他研究第一代钻头的过程中，第二代、第三代钻头的概念以及后期的研究规划就已经在他脑海中成型。随着大量实验和理论攻坚的不断进行，几代钻头在研究的过程中有了相互借鉴和不断突破，就这样，1991年，利用空化效应破岩的第二代钻头——自振空化射流钻头诞生，首创自振空化旋转射流处理近井地层及解堵新技术等，获直接经济效益约1.65亿元；第二年，第三代钻头——水力及机械联合破岩钻头诞生，发展了水力及机械联合破岩理论；1997年，利用旋转射流技术提高采收率的第四代钻头——旋转射流破岩钻头诞生！同年8月22日，沈忠厚带领学生王瑞和、杨永印等人，利用这一旋转射流技术，首次在辽河油田井深1013.2米的油层，进行径向水平钻进100分钟，钻出水平井段15.86米，成功钻出我国第一口超短半径径向水平井，填补了我国在该领域的空白。该井产油量与钻水平井前相比增加7　倍。

    如果说沈忠厚大半辈子都在研究高压水射流，那么超临界二氧化碳的出现无疑是他研究生涯的又一个转折点。2003年12月，四川开县发生井喷事故，国家安全生产总局指派专家组到现场处理事故，沈忠厚任组长。在现场，专家们发现井内存在硫化氢气体，且用常规的理论无法解释事故发生的原因。为了尽快查明真相，沈忠厚让学生们连夜查找关于硫化氢气体在不同压力和温度下的状态，终于发现了事故的重要线索——超临界相态的存在。这种超临界状态的硫化氢，可产生巨大的压力与冲力，而正是这巨大的压力与冲力，导致了井喷的发生。也正是由于这个发现，使得沈忠厚灵光乍现，在处理完开县井喷事故后不久，沈忠厚有了利用二氧化碳的超临界相态这一全新的射流进行破岩的想法。自那以后，沈忠厚带领科研团队着力研究超临界二氧化碳的特性及其在钻井破岩、清岩方面的应用，经过近十年的研究，目前在理论建模、台架试验方面已取得了众多可喜的成果。

    宁要“上山”不要“下海”

    沈忠厚经常教导学生“要上山不要下海”，“上山”就是要迎难而上，勇攀科研高峰，“下海”就是利用科研成果谋取个人利益，用研究去赚钱。他经常说的这句话给学生留下了深刻印象，因为他自己用了一辈子的时间实践了这句话。

    沈忠厚刚开始做水射流研究时，共事多年的同事曾经劝他不要做，因为水射流在国内外都已有研究，是老掉牙的东西了。但是沈忠厚觉得老掉牙的东西当中也有未被发掘的东西存在，很多新事物都是在老掉牙的事物上发展起来的。熟悉沈忠厚的人都对他有一个深刻的印象，那就是锲而不舍，认准了一件事就一定会坚持做下去直到成功。最典型的就是他的科研，他研究的四代钻头，每代都要经过七八年的时间才能研制成功，而他硬是一个七年又一个七年地坚持了下来，并且打算再花十年研究出第五代。沈忠厚常对学生们说，做科研要有恒心，要坐得住冷板凳，绝对不能追求短平快，要踏踏实实地打好每一步基础。他总结自己成功的原因时，说因为自己有一种“傻子”思维，不会投机取巧，认准了一件事就会一门心思做下去。

    沈忠厚淡泊名利是出了名的，对他而言，个人的荣誉和利益远没有科研成果有诱惑力。学术成果署名、教研室排名、选干部、评优秀……所有跟个人利益有关的事情他永远都以他人为先，就连评选院士也不是自己主动争取来的。在沈忠厚的倡导下，中国石油大学（华东）和中国石油大学（北京）都建立了高压水射流实验室。为了保证实验室成员的工作积极性，1994年，射流实验室跟学校合作，成立了一个公司，沈忠厚任董事长，那是他第一次也是唯一一次“下海”。当时沈忠厚研制的钻头已经获得了国家和油田的认可，如果将技术成果投入商业运作，将获得巨大的利润，即便不再继续进行钻头研究，也足以让他和团队成员过上舒服的清闲日子。然而，半年以后，沈忠厚却主动退出了公司，因为他始终觉得自己作为一名教师、一名科研工作者，不能只顾追求个人利益，而是应该好好地做学问、做科研，为国家创造财富和培养人才，这才是他的本职工作和快乐所在。

    一生专注　水滴石穿

    如果用一句话来总结沈忠厚目前的生活状态，那就是：一屋子书、一柜子药、一门心思搞科研。长年艰苦劳累、不知疲倦的工作，使他患上了糖尿病和支气管炎，即使做了肺部部分切除手术，仍然需要每天吃十几种药物和不定时吸氧，可他对自己的身体状况却显得毫不在意，仍然保持着多年的生活习惯：身体状况好一些的时候就跑实验室；经常开会研讨问题忘记吃饭；坚持每天看专业书籍和动脑思考，看书看累了，就坐在沙发上睡一夜。正是这份对专业前沿的敏锐，他才能够在古稀之年提出利用超临界二氧化碳来进行破岩的先进理论，这是让许多年轻人都汗颜的超前思维。

    沈忠厚对待科研专注严谨，因此对自己和学生的要求自然也很严格。他的几代钻头同时进行研究，时间上会缩短，但工作量却会成倍增长。但他说，搞科研的人不会计算工作量，只要有兴趣可以不吃饭不睡觉。只要有条件，他一定会亲自到现场监督实验进程，即使在70多岁时，他也为了研究径向水平井每天骑自行车到实验室跟团队讨论研究计划。他对研究方向的把握很准确，几代钻头经过多年研究最终都从概念变为了现实，并且达到了预计的效果；他对研究计划的细节考虑得很周全，研究的每一步都必须先经过反复讨论和推敲，考虑到可能遇到的各种问题和配套措施，才能够开始进行实际研究；他从不急于求成，即使一个对最终结果没有太大影响的小问题没有研究透彻，他都会停下脚步，通过数十次至上百次实验反复论证，找到解决的方法。

    谈到自己的研究成果，沈忠厚总是把功劳归结为团队的共同努力。他对团队协作非常重视，在团队管理方面也有自己独特的方法。沈忠厚的科研团队成员分布在中国石油大学华东和北京两地，团队中有教授、讲师、实验员、学生，年龄层次也是老中青结合，涉及专业有物理、化学、机械、钻井等等，梯队布局合理。在工作上，沈忠厚是要求严格的领头人，他要求团队成员要以为国家能源工业做贡献为出发点，发挥各自特长协作攻关，不能只计较个人利益和得失；在生活中，他是平易近人、为他人着想的长者，学生们都愿意听他讲课、与他谈心，他也竭尽所能为学生和后辈们提供思想上的指引和生活上的帮助：关心学生及其家人的身体健康；经常邀请学生到家里吃饭、谈心。

    一个人的精力是有限的，全身心投入到科研和教育事业中，就意味着关爱、陪伴家人的时间少了很多。由于工作繁忙，沈忠厚的两个儿子从小跟父亲在一起的时间很少，父亲当系主任的十年，家里从来没有正点吃过饭。他的爱人承担起了操持全家的工作，后来积劳成疾，病情拖延，患上了非常严重的腰椎间盘突出，身体无法直立。孩子们刚开始对父亲颇有怨言，觉得父亲关心工作和学生都比关心家人多，但是后来随着年龄的增长，他们渐渐理解了父亲对工作的热爱和执着。每次谈到家人，沈院士的脸上总是写满了歉疚。他觉得自己对家人亏欠太多，如果没有爱人和孩子们的理解和支持，他也无法这样心无旁骛地做自己喜欢的科研。

    既然选择了远方，便只顾风雨兼程。沈忠厚说，一个人一辈子能够认真做好一件事就够了。他做到了，他用一辈子的时间来研究射流，但他留给我们的绝不仅仅是先进的射流理论和几代钻头，还有他的崇高的学术追求和高尚的人格魅力。

    （作者沈刘峡系中国石油大学〈华东〉党委宣传部部长；蒙坚系中国石油大学〈华东〉文学院副教授；刘宇培系中国石油大学〈华东〉党委宣传部科员）

    1991年9月3日，沈忠厚（右二）在与学生徐依吉、马加骥等研究水射流钻井技术。

    1980年8月28日，沈忠厚（左二）等在美国某油田参观考察。

    1989年10月30日，沈忠厚（中间）带领学生在现场实验牙轮钻头。

    精彩语录

    1.做科研要有恒心，要坐得住冷板凳，绝对不能追求短平快，要踏踏实实地打好每一步基础。

    2.跟在别人身后，充其量只能当老二，弄不好还会排到老三、老四的位置。

    3.别人没做过，我们做了；别人花钱多，我们花钱少，这就是创新。——沈忠厚

    延伸阅读

    沈忠厚谈超临界二氧化碳开发非常规油气藏优势

    2012　国际石油产业高峰论坛于2012　年3月19　日在北京举行，沈忠厚院士在会上作了题为《超临界二氧化碳开发非常规油气藏钻完井技术研究》的报告。以下为报告部分节选：

    超临界二氧化碳开发非常规油气藏的优势，主要有四个。

    第一个，对于坚硬地层，假设我们用清水、用一般的钻头来钻，就很难。用二氧化碳来钻就很快了。用二氧化碳，对于难钻的岩石，像花岗岩、页岩这样的东西，都可以获得好的效果，钻速一般可提高到2~3　倍。

    第二个优势，大家知道，低渗和非常规天然气储层在钻井过程中是很容易被污染的。而我们超临界二氧化碳就是二氧化碳气体，如果把温度降到一定值就会变成液体，加到最后的临界温度时，就成为具有液体的密度、气体的黏度这样一个东西，可钻性比较高。它既为气体，又为液体，它怎么污染损害油气藏？他根本没有损害的条件。

    第三个优势，也是最大的优势，它可以提高单井产量。为什么呢？我们知道单井产量现在很低，我们现在采取钻分支水平井、钻辐射水平井、复杂条件下结构井，使我们的单井产量一下子上去，最多可达到直井的五六倍。这取决于水平段的长度，或者分支段的长度。用这种超临界二氧化碳钻井，更容易控制水平段和分支段的长度。

    第四个优势，可以很好地提高采收率。超临界二氧化碳对采收率的贡献，一个是置换，第二个就是驱替，就是我们驱赶它。超临界二氧化碳的表面张力等于零，黏度非常小，扩散系数很大。因此这个超临界二氧化碳打到地层里面，他就成了无孔不入，越是小的地方它越进去、进去越快。进去以后，就把里面的气体赶出来了，这个不是置换，是把这个东西驱赶走。超临界二氧化碳对采收率的贡献还有一个，就是因为他的溶剂化能力很强，可以把近井地带的重油组分和一些渣子吸收掉。