文化传承:油气储运专业甲子忆旧——严大凡

发布者:郑健发布时间:2018-07-03浏览次数:1112


       1951年国务院部署全国高校院系调整工作,拉开了我国高校改革的序幕。60年来,改革的功过众说纷纭,油气储运学科的前进与变化只是这场大潮中的涓涓细流,作为其中一滴水珠的个人更是难能评说。值此储运学科创建60周年之际,仅就发展历程中几个方面忆旧述怀(限于篇幅,着重在前30年),但愿能有所启迪。

一、专业的创建过程[1]

  为适应祖国经济建设的迫切需要,19501月清华大学校委会与燃料工业部决定成立燃料研究室,并接受燃料部的委托为其培养地质和采矿专门人才。19506月,清华大学成立了地质系与采矿工程系;19513月在化工系内设石油炼制组。1951年秋,北洋大学的采矿、化工、机械等系也分别设立了石油钻采、炼制、机械等专业组。

      195111月,教育部在京召开全国工学院院长会议,拟定了工学院调整方案,确定将清华大学由原来的综合性大学改为多科性高等工业大学。1952625日,教育部发出成立京津高等学校院系调整清华大学筹备委员会的通知。29日,筹委会会议决定成立调研如何组织土木、机械、电机、营建、化工五大类学科的“组科研究组”,以草拟各专业及专修科的设置方案及任务。71日,研究组提出了专业设置的原则草案。

19527月,教育部决定对北大、清华、北洋(天津大学)、燕京、南开、唐山铁道等院校进行全面调整,按石油、煤炭、钢铁三大类分别在清华大学、北京矿业学院、北京钢铁学院设立有关专业。按照教育部8月份的批示,912日清华筹委会讨论确定清华大学设8个系,包括22个专业,其中石油工程系设石油炼制工程、石油厂/场机器及设备、石油天然气开采、石油天然气钻井4个本科专业,以及石油厂机器及装备、石油天然气钻井、石油天然气储运3个专修科。系主任为曹本熹教授。

鉴于1952年的高校招生已于8月份完成,新成立专业的新生只好从其他系中转入。9月下旬,清华大学校务委员会决定,将原化工系招收的52级新生全部转入石油炼制专业,将土木系招收的部分52级新生转入石油储运专修科。为适应专业设置的需要,1952年清华大学石油系新聘教授6位(付鹰、张锦、朱亚杰、王儆、甘怀新、白家祉),并聘请时任石油管理总局计划处处长的翁心源为储运学科的兼职教授。据曾参加北京石油学院筹建工作的方华灿老师介绍,当时储运未设本科的原因是没有专职的副教授以上师资。

        19521025日,经院系调整后的新清华大学举行开学典礼。195211月,根据燃料工业部及教育部的报告,中央财经委及文教委联合复文批准,在清华大学石油工程系的基础上成立北京石油学院筹委会。1953101日,在只有一幢学生宿舍楼可以入住的基建工地上,北京石油学院举行了开学典礼。

       1953年春,在翁心源教授的推荐下,曾任原中国石油公司上海高桥储油所主任的汤楷荪先生调入北京石油学院。53年秋,教育部批准将油气储运专修科升格为本科。这也回复了部分由土木系本科转来的同学的诘问。储运52级是我国油气储运专业的第一届本科生。54年初,曾参加过抗战末期中缅野战管线策划的张英先生调入储运教研室。

二、我国油气储运工程的奠基人——翁心源

  翁心源是我国第一个赴美学习输油管道工程的工程师。1942-44年他在美国学习期间,曾结合设想中的玉门至兰州长输原油管道编写了《油管工程》专著。回国前又考察了中缅野战管线的建设情况,撰写了考察报告。这些都是1955年张英教授第一次开设输油管课程的启蒙教材。

回国后,翁心源主持建造了玉门采油厂至炼油厂的原油输送管道,这是我国第一条油田外输管道。1946~49年间,他任原中国石油公司工程室主任时,主持扩建和新建了上海、天津、南京、武汉、广州、青岛、台中、台北等地的储油所,短短三年时间形成了中国人自己的一系列的油品储存、销售设施,占据了我国沿海沿江地区近1/4的成品油营业额。1955年成立石油工业部后,翁心源曾任基建局、科技情报所的总工程师,主持了多项油气长输管道和炼油厂的建设工程。期间,他多次关心和支持学校储运专业的建设。今年适逢他百年冥诞,缅怀往事,谨表追思。

三、学习苏联

       19537月,全国高教工作会议确定:高教改革的方针是结合中国实际,学习苏联的先进经验。19541月北京石油学院聘请苏联专家为院长顾问,成立专家工作室。各专业的教学计划和专业课的教学大纲均以莫斯科石油学院为蓝本。19559月,莫斯科石油学院储运副教授弗··别洛乌索夫来校任教,开设输油管课程,并指导两名助教作研究生,直至573月离校。1954~55年间,储运教研室与专家工作室合作翻译了《油库的建造与经营》和《输油管的建造》两本苏联教材。当时任课的张英教授还参考英美的资料自己编写了讲义,苏联的输油管译本用作参考资料。此外,比照苏联教学计划执行了三阶段的实习,即认识实习-生产实习-毕业实习,开出了两个教学实验。

值得一提的是毕业设计。除了聘请校外导师共同指导外,还聘请校外资深专家组成答辩委员会,每个毕业生的答辩时间大都不少于1小时。因为当时国内还没有长距离输油管,还专门安排从事输油管毕业设计的学生去上海卢家湾发电厂学习柴油机驱动,去上海杨树浦水厂学习大型离心泵的运行,认真精神可见一斑。可惜这项工作执行了不到两年。

1957年春的反右斗争开始了高校停课闹革命的先河。19584月,国务院发布了教育为无产阶级政治服务,教育与生产劳动相结合的指令,实际上结束了学习苏联的教学秩序。


四、教育与生产劳动相结合

本文仅就这一方针在锻炼师生的工程实践能力上略作回顾。

119583月储54级的毕业设计就冲出了校门,一半同学到克拉玛依参加我国第一条长输管道——克独输油管的施工,劳动过程中和工人师傅一起在施工工具和方法上还曾有些小革新。教研室从北京带去了仪器,现场测试土壤导热系数、含水率和地温;从物探队借来仪器测土壤电阻率。在张英教授领导下,教师还参加了为增输而修改设计、增建泵站及至试运投产的工作,获得了玉门市委的技术革命红旗手奖。储54级的另一部分同学则去天津参加油库建设劳动。

1958年储55级的生产实习是三个月的北京长辛店油库建设。1960~62年间,56~58级的不少同学都参加了大庆会战,有的参加集输站场的建设,有的则在攻关队里搞科研。1964~65年间,部分同学参加了胜利油田东辛采油厂的建设。1975年春,73级的学员参加了三个多月的黄岛油库施工,跟随油建的师傅一起建成了两个一万立方米的钢油罐。7374级的学生还参加了当时名扬全国的拟建川沪输气管道的踏勘和调研工作。75级的学生则参加了3个月的任京线施工。

2. 1971年,在开门办学、把大学办到社会上去的号令下,教研室办了多届培训班,培养军地人才。1971年招收的第一届工农兵学员,全来自军队的后勤油料系统,有近100人。1972年招收的是山东省商业系统的油库工作人员,近30人。1973~76年则是面向全国招生。在七十年代至八十年代中,教研室还接受省、部的委托,派出教师在外地举办了油库设计与管理、土壤腐蚀、油品计量、成品油蒸发损耗、成品油营销、原油储运技术等培训班十多届次,每次大多在1~3个月之间,颇受现场欢迎,有的连续办了三届。

3. 为履行开门办学的要求,并接受企业的委托,教研室的教师还带领71~76级的部分学员先后“真刀真枪”地完成了十个军、地成品油库的改扩建设计,包括吉林、保定、衡水、开封、安阳、黄石、乐昌、长沙、盐城、贵州油库,其中除两个施工后情况不详外,均已投入运行。


五、教学、科研、生产三结合

从清华大学燃料研究室的起家,从石油学院诞生于燃料部的请求,从专业课的老教师大都来自现场,从多年来隶属于石油部领导这些历史根源出发,石油学院的科研一直是与生产密切结合的,储运专业也一直秉承这个传统。

1. 1959~60年,在北京高校解放思想、破除迷信、大搞科研的热潮中,储运师生也不例外,从课余发展到停课搞科研。当时比较集中的课题有含蜡原油(川油)加剂降凝(和炼制系合作)、水悬浮输送、油罐液面遥测等。

加剂降凝曾取得凝点下降10警人成果,可惜,第二天就恢复了。水悬浮输送是值得称道的,是学生从油滴掉在冷水里凝成粒状随水流走得到启发而开始试验的,1961年建成了室内试验环道,还为此招收了研究生。1962年初,从国外杂志上看到印尼丹绒油田至巴里巴板长238km的管道即将投产,以水悬浮方式输送凝点高达40的含蜡原油,才知道英国从1957年就开始研究了。

针对含蜡原油管输的复杂性,1962年以后结合研究生的培养,教研室先后建成了原油流变性测试装置(主要是RV-2旋转粘度计)、测定原油静态屈服值的小型U形管和3/4英寸的水槽控温试验环道。

2. 1960~1962年,在大庆会战中兼任采油指挥部攻关队副大队长的张英教授和热工教研室任英教授与参加会战的技术人员、工人、学生一起,攻克了当时大庆地区高凝原油集输过程中因结蜡而回压升高、减产、凝管、管线加热炉结焦失火等一系列难题,提出采用水套加热炉—油气混输密闭流程,保证了萨尔图油田的持续高产。在1964年的全国科技大会上获得国家发明奖。在大庆会战的基础上,为深入研究油气混输机理,结合研究生的培养,储运教研室与机械研究室合作建设了3/4英寸、1英寸和2英寸三种管径的各长近12m的气水两相混输环道,并为本科生开设了实验课。在结蜡机理方面,建成了研究不同工况下结蜡规律的室内试验环道。与热工教研室合作筹建室外埋地管道停输温降及再启动试验环道。1964~65年间,在北京石油学院北实习工厂的区域内,储运的各项研究设施的建设热火朝天。遗憾的是,1966年初迁校计划这场“大雨”,把“火”浇灭了,嗣后文革的铁锤更把它们砸烂了。

3. 教研室从1960年起结合研究生的培养,开始研究储油罐的蒸发损耗,从实验室小型模拟装置开始。1963年又在室外建成了两个5 m3立式锥顶罐的试验场。在小型装置研究的基础上,1965年初至1966年中,由石油部运销司组织,有兰炼、北京设计院、天津石油供应站等单位及储60级部分学生参加,由储运教研室担任技术指导,在兰州炼油厂进行现场试验,研究2000m3锥顶汽油罐的全天候蒸发损耗规律及其降耗措施、以及铁路油槽车装汽油的损耗规律等。作为研究成果之一,改进了罐顶呼吸阀的设计。整个研究工作因文革而中断。

1985年,石化销售公司重新组织了全国范围内29个网点的石油产品储罐和装车蒸发损耗测试试验,仍由教研室派教师作指导。在上述两次实验的基础上,编制了考核各油库企业的国家标准《散装石油产品蒸发损耗定额》(GB11085-89)。

4. 1970年夏开始的八三工程掀起了我国长输管道建设的第一次高潮。教研室分次派多位教师参加会战,作为技术参谋参加了庆铁、抚鞍、铁秦、秦京等管道的施工和试运投产,在处理事故中出谋划策。

针对当时采用的旁接油罐输油工艺,教研室建议在现场开展泵到泵密闭输送试验,以提高输油技术水平,节能降耗。这一建议得到指挥部领导的大力支持,并成立了以总工程师为首的现场试验小组,用自行设计安装的泄压阀在刚投产一年的庆铁线上做试验。这在当时是有相当大风险的。1973~74年,密闭输送先后在庆铁线和铁秦线的个别段落上成功试用。

进入80年代以后,随着计算机技术的发展及SCADA系统在长输管道上的应用,密闭输送有了可靠的硬件支持。80年代末结合研究生的培养,学校与东北管道局合作,开发了密闭输送的配套软件。经过东北管道十多年的积累,长450km的铁秦线终于安全实现了全线密闭输送。这在国内还是第一次。该项研究于1990年获得中石油科技进步一等奖。

5. 1974~75年,总后勤部筹建长达1070km的格尔木至拉萨成品油管道。这是我国第一条长输成品油管道。教研室受邀参加了管线设计咨询及近一年时间的现场模拟实验,在北京房山34km长的同管径环道上进行了多工况的模拟,保障了该管线于1977年顺利投产。

6. 1978年以后,随着胜利、中原油田的开发及鲁宁输油管道的建成,提出了如何安全经济地输送多种混合含蜡原油以及适应低输量输送的问题。教研室受华东管道局的委托,开展了相应的科研。其中濮临线的热处理降凝输送现场试验,为管线投产初期的低输量运行节约燃油消耗提供了技术基础,取得了显著成效,此课题获得了_____国家科技进步三等奖、中石油科技进步二等奖。1986年,在SPE会议及SPE杂志上第一次向国外发表了含蜡原油管输优化的论文。

7. 80年代以后,利用学校地处胜利油田的有利条件,教研室与油田有关部门合作,开展了多项科研。先后在校内建设了稠油-水两相流动试验环道、固液分离除砂、液液旋流分离等试验装置。这些校内的试验工作均与油田的现场试验密切结合。在七五十五期间,这些科研工作中的单家寺稠油集输课题获中石油科技进步二等奖,海底湿气管道运行仿真软件作为东海油气田开发工程的一部分获上海市科技进步一等奖,多种油水分离和污水处理的技术开发工作分别获得中石油和中石化的科技进步三等奖,以及山东省科技进步二、三等奖各一项。


六、新世纪的产学研三结合

进入21世纪以来,在我国油气田开发和新一轮的长输油气管道建设高潮中,储运学科的科研工作在为生产服务的过程中,循着实践理论再实践的道路奋勇前进,有了质的飞跃,且两个校区各有侧重,相互促进。

1. 在含蜡原油流变性研究方面,已从知其然进入了知其所以然的境界。不仅揭示了含蜡原油改性前后在管输过程中流变性变化的规律,更是从实验和理论上探知了机理,以及流变性与原油组成及外界环境的关系,建立了一套有理论基础的管输模拟方法,并在流变性研究的基础上,与不稳定流动及传热过程数值模拟、长输管道流动安全保障、技术经济优化等多项成果结合起来,形成配套的技术应用于西部原油管道和东部的某些管道,取得显著的经济效益。这些研究成果先后获得了中石油科技进步一等奖2项,二等奖2项,中石油、中石化三等奖各1项,并被评为2010年中石油十大科技进展之一。从我们在该领域国内外知名杂志上发表论文的数量、质量及收录情况说明,我们在该领域已进入国际先进行列。

2. 在多相流动与油气集输方面,我们已经从油水、气液两相流动的基础上深入到含蜡原油及稠油的油气水三相流动的研究,并正在进行含砂、含水合物等多相系统的油气管道流动安全保障技术的研究;从流型判别发展到探索不同工况下流型转变的机理及其与流动阻力的关系;对油气集输生产上多见的段塞流也作了较深入的研究,并有所突破。这些成果先后获得了陕西省科学技术一等奖1项、中国石油和化学工业协会二等奖4项,山东省科技进步二等奖、三等奖各1项。

80年代中的南海涠洲油田到90年代初的东海油气田,学校与中海油的科研合作已持续近30年,从近海工程发展到研究深海油气集输管网的流动安全保障,从湿气管道的流动控制发展到探索天然气水合物的浆液流动。建成了深水原油多相流组合实验平台

3. 对于传统的密闭输送与顺序输送技术,学校与管道公司合作,开发了多个应用于复杂工况的控制软件,如对有多个大落差段的长达1200km的兰成渝成品油管道,开发了混油监测及优化过程控制的软件、制定了分阶段投产的方案等,曾获得中石油技术创新一等奖、二等奖各1次。

4、在输气管道方面,过去我们的工作大多局限于工艺设计和静态优化,从80年代末参加中海油崖城至香港的输气管道的方案研究开始,在热工研究室杨延昕教授的指导下,进入了输气管道的动态优化研究。90年代中以来,在陕京管线、西气东输工程等一系列大建设项目的鞭策下,学校拓宽了输气工艺的研究范围,除了继续深入管网运行优化和调峰方案研究外,储运学科与我校高压流体相平衡研究室(在天然气水合物的研究上国际知名)合作,研究在组成和环境、工况多变的输气管道上天然气水合物的形成和抑制。通过室内和现场试验,开发出控制软件,为解决西气东输管道的水合物问题提供了技术支持。目前除了继续深入研究深海油气集输管道的水合物抑制外,还在探索如何化害为利,输送水合物。十一五以来,为开展液化天然气(LNG)储运技术的研究,引进了低温工程的人才。

5. 90年代以后,我们在油气储存的科研方面投入的力量较少,仅在油库的安全方面作了些工作。十一五以来,开展了战略储备地下储库的建设和安全的研究。

6. 近十年来,在实验室建设方面取得了显著的成绩。目前两校区已有油气管道输送安全国家工程实验室分室及省部级重点实验室(包括分室)6个。


七、人才培养与教材建设

高校的首要任务是培养人才,科研主要也是为培养人才服务的。从1952年招收第一届本科生开始,1952~1965年间共招收本科生约750人,1971~1976年间招收工农兵学员约300人,1977~1992年共招收本科生约1100人。1988年,学校更名为石油大学,分北京、华东两个校区,北京校区从1993年开始招收本科生。从1997年到2011年华东校区共毕业本科生2257人,北京校区毕业1371人(包括留学生59人)。

1960年北京石油学院储运专业开始招收三年制研究生,当时尚无学位制度。“文革”前,储运专业共毕业研究生9人。1979~1981年又曾毕业两年制的研究生两人。

1981年,在北京成立了华东石油学院北京研究生部。储运专业分别于1982年初和1985年秋开始招收硕士、博士研究生。两地办学后,华东校区于1990年和1995年开始招收硕士、博士研究生。从1982~2011年,共毕业储运硕士生958人(其中华东校区275人),包括留学生3人。从1986~2011年共毕业储运博士生163人(其中华东校区36人)。

近十年来,在本科生教学方面不懈探索,成绩斐然,在培养方案、教学内容改革、实验教学体系建设等方面获得了山东省高等教育教学成果一等奖1项、三等奖4项,多相流实验装置获山东省优秀实验技术成果一等奖。《油库设计与管理》网络教育课程被列入国家精品课程。油气集输输油管道设计与管理油库设计与管理均为山东省的精品课程。

本专业的研究生培养工作,一直是与围绕国家重大油气储运工程建设需要而开展的科研密切结合的,在注重试验研究的同时,引导学生加强基础理论学习。博士生的论文都有现场调研和实验验证。经过多年的探索和积累,我们在博士生培养方面取得了历史性突破。2009年和2011年各有一篇博士论文入选全国百篇优秀博士论文,题目分别是《含蜡原油流变性与蜡晶形态、结构及原油组成间关系研究》、《油水混合液物性及流动规律研究》,另有一篇博士论文获2010年全国优秀博士论文提名,一名博士生在SPE亚太地区研究生论文大赛中获奖。

文革前储运的专业课教材都是在校内出版的,1979年开始由石油工业出版社出版,向全国发行。90年代以后更多的由石油大学出版社出版。有的教材已多次修订再版。其中迄今应用面较广的有:《输油管道设计与管理》(获1987年石油部优秀教材奖)、《油库设计与管理》(获1991年石油部优秀教材二等奖)、《油罐与管道的强度》、《输气管道设计与管理》、《油气集输与矿场加工》(2009获山东省优秀教材一等奖)、《油气储运工程施工》(2009年获中国石油教育协会优秀教材一等奖)、《地下金属管道的腐蚀与防腐》、《油气水多相管流》、《油气储运英语教程》、《油气储运工程实验》等。

经过“211工程”重点学科的建设,我校油气储运学科已于2002年被批准为国家重点学科。

八、寄语未来

60年的实践表明,油气储运作为一门工程应用学科,必须紧跟科学技术的发展步伐,才能担当重任。专业课教师的任务是传授专业的基础理论知识,给学生和他未来的工作之间牵线搭桥,为学生创造更多优秀的就业机会。要改善学生知识结构、提高竞争力,除了客观大环境的因素外,首先要调整教师团队的知识结构、扩大知识面、提高实践能力,要鼓舞和帮助青年教师以多种形式深入实际,并争取有经验的现场工程师来校兼课。

高校应该更善于在实践中将工程问题提炼为科学问题,在实践理论实践的道路上出发得更早、钻研得更深。要加强重大科技问题的基础研究。在发挥年青人创新精神的过程中培养人才。当前油气储运工程已成为国家能源物流网的重要组成部分,作为国家重点学科,我们要在发挥既有优势、继续深入并拓宽已有成果的基础上,进一步在非常规油气资源的开发集输、新能源利用、各种形态组合燃料储运系统的规划优化、运输供销等方面进行探索,在解决油气储运重大技术难题上取得新突破,作出对油气储运科技发展有影响力的科研成果,培养出在专业岗位上有竞争力的优秀人才。

  

参考文献

[1] 清华大学九十年[M]. 北京:清华大学出版社,2001.