给钻头装上“眼睛”——记苏义脑博士创建井下控制工程学 [复制链接]

第5版(教育·科技·文化)
专栏：

给钻头装上“眼睛”
——记苏义脑博士创建井下控制工程学
李桂荣李海青王应德
早在博士研究生期间，苏义脑即作为主要攻关人员承担了国家“七五”重点科技攻关项目，定向井丛式井技术研究中的基础性专题定向井井眼轨道控制理论和技术研究，并把它作为博士论文选题。他完善并发展了著名力学家白家祉教授提出的钻柱力学“纵横弯曲法”理论体系，使之成为目前国际公认的4种代表性方法之一；他创造性地建立了地层力分析理论体系，把过去被认为是捉摸不定的地层用计算机定量预测井身轨道参数。他已步入了井眼轨道控制理论的研究前沿。然而，追求“科研必须来源于实践，更要应用于实践”的苏义脑发现，这些理论成果很难真正用于工程实践。他发现，在过去的井眼轨道控制理论和工艺中，很多部分仍停留在“经验阶段”；已日臻完善和成熟的自动控制理论在钻井这一广阔天地几乎没有应用。他渴望能把“工程控制论”这一学科引进钻井工程，提高井眼轨道的控制精度和水平，使其实现由“大炮”向“导弹”的转变。
一次，当他若有所思地抬起头，仰望蓝天时，他忽然想到了飞行器的姿态控制和钻头轨迹控制在本质上的一致性。他决心在宇航控制技术领域寻找“钻井自动化”的突破点。1988年7月，苏义脑申请并被批准进入北京航空航天大学博士后流动站。从此，一片新天地在他面前豁然洞开。
在博士后科研流动站，国家对博士后的照顾政策使他得以与两地分居近10年的妻子女儿相聚。尽管他无暇顾家，尽管他“只是在指导女儿填报高考志愿时出了一把力”（女儿15岁即考上了中国科技大学），但他满足了。然而，最让苏义脑满意的不是家庭的团圆，而是博士后制度为他跨专业学习宇航控制技术提供了条件。在充满浓厚的学术空气的天地里，苏义脑如鱼得水。在钻井与飞行两个“天壤之别”的学科之间，他抓住了两者只是介质不同的两个类似运动控制过程的本质。他自学了大量控制论专著。在钻井博士与宇航专家的思想碰撞中，他如饥似渴地汲取着工程控制理论的精华，为建立“钻井自动化”的新概念和方法而绞尽脑汁。没有任何现成资料借鉴，只能一步一步地探索前进。他的人生哲学是敢于“自己否定自己”甚至“自己打倒自己”。正因为如此，使他的研究少走了弯路，争取了时间。
做博士后研究的两年间，苏义脑完成了井眼轨道制导系统的概念设计。当国外刚出现类似的钻井控制思想的报道时，他已进入可行性设计，并且扩展了该系统的应用范围，提出了井下控制工程学概念。至今，已基本完成了这一新学科领域的总体框架设计。博士后研究使他实现了科学研究中的一次突破。井下控制工程学把系统论、信息论、控制论应用到井下工程中去，不仅能够实现实钻轨道准、精、快、省的几何导向控制，而且给钻头装上“眼睛”，使之能识别油层，即实现地质导向。这一多学科跨专业的研究项目已被中国石油天然气总公司列入“九五”科研规划中的重大基础理论项目。目前，国际上已有5个国家在此领域内展开竞争，现在由于苏义脑和他的助手们的创造性工作，我国已在这一个新学科领域占有了一席之地。