編者按:西南石油大學從誕生至今走過了58年的風雨歷程。58年的歷史,是一部從小到大、從弱到強的創業史,一部為祖國加油、為民族爭氣的奮斗史,一部對人才培養規律和科技發展規律的探索史,一部15萬西南石大人共筑和諧與夢想的“家史”。歷史的河床積淀著許許多多色彩斑斕文化痕跡,告訴后人我們從哪里來,我們向哪里去。不忘初心方能繼續前行。全面深化改革是西南石油大創業史、奮斗史、探索史和“家史”的延續,這是一條承載希望的道路,也是一段艱難的歷程。前輩的足跡對后人有無盡的感召。為迎接60周年校慶,檔案館啟動了“石大記憶”項目,以搶救校史文化,留下石大歷史的親歷者和見證人的記憶。這些點滴記憶,是彌足珍貴的史料,具有豐富的文化價值,值得廣大師生校友一讀。從現在起,檔案館與黨委宣傳部在新聞網聯合推出“石大記憶”欄目,陸續發表對一批老教師的采訪實錄。
訪中國牙輪鉆頭研究的奠基人——馬德坤教授

時間:2016年12月16日10:30-14:00
地點:成都市青羊區馬德坤夫婦住所
人物:馬德坤
訪談人:張寶玲
攝像:張魁武
文字整理:張寶玲 吳婷(研究生助理) 喻金倫(研究生助理)
文稿審核:姚明淑
張:馬老師,您好!我們是學校檔案館的,目前正在開展“石大記憶”項目的采訪工作,推出這個項目的目的是想搶救學校的文化記憶,留下石大歷史的親歷者和見證人的記憶,作為我們石大歷史的一部分,將在檔案館永久保存。今天想請您講一講到石大來的經歷,您所從事的教學科研和人才培養工作的情況。
從北京到南充
張:馬老師,我們知道,您師出清華,在咱們學校建校初期從北京石油學院抽調過來的,能不能給我們談一談當時的情況?
馬:我1951-1955年,在清華大學和北京石油學院大學本科一共學了4年。研究生又學了4年,1959年7月畢業后留在了學校礦機教研室。1958年咱們學校剛開始籌建,缺老師,1960年9月我從北京石油學院來到南充。

馬:當時學校條件十分艱苦,苦到什么程度呢?缺衣少被,冬天睡覺為了御寒,床上墊上很厚的稻草,被子比較短,為了防止夜間睡覺腿腳伸到被子外邊著涼,就把被子的一頭用皮帶捆起來,腳就伸不出去了。糧食還不夠吃,每月定量糧食19斤,肉半斤,油3兩。夜間餓得實在難受,就吃口咸菜,喝口開水。當時大家沒有喊苦叫累,一心放在工作上,相信在黨的領導下總能克服困難。帶學生到川中實習,開始幾天晚上就在老鄉家的屋檐下放個行軍床睡覺,遇到雨天,再在上面撐塊油布擋擋雨。后來分到各井隊,條件才好些。
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留學美國
張:馬老師,您是恢復高考后首批公派出國留學人員,您在美國學習期間取得了很多了不得的成果,請您給我們談談您在美國的學習情況和研究成果。
馬:1976年“文革”結束。1977年開始恢復高考,老師和學生都珍惜十分難得的工作、學習機會,熱情非常高,現在的人是沒有辦法體會到的。國家從發展科技教育著想,拿出十分緊缺的外匯,資助優秀科技人員出國進修學習,經過層層選拔,1982年我成為石油學院首批出國留學人員之一。

馬:1982年1月到了塔爾薩大學,繼續我在國內的鉆頭力學研究。大概4, 5月份,我接手了斯倫貝謝等幾家大公司委托的鉆頭側切方面的研究項目。1985,86年,我根據研究成果寫成的兩篇論文發表在美國《機械工程師協會學報》,學報的評審意見說我的研究“填補了鉆頭側向力學研究的空白”,引起了美國的專家學者關注,現在這項研究成果還在國際上應用。
馬德坤夫人佟曼麗說,當年他寄給我一幅計算機模擬的井底模式圖,說是世界上第一個,我轉給石油學院邢汝霖副院長時,邢院長高興地說“這個太有價值,太珍貴了!”
獨創牙輪鉆頭計算機仿真程序 創建實驗室
張:大家都知道,您是咱學校鉆頭研究室的創建者和奠基人,在八十年代中期各方面條件還很困難的情況下,您是如何創建鉆頭研究室的?能不能給我們談談當時的背景?
馬:原定我出國2年。但1983年5月,我就提前歸國。因為國內急需研究牙輪鉆頭方面的人。當時的江漢鉆頭廠引進全套美國休斯公司的設備和制造技術,但是無論出多高價對方都不肯轉讓設計技術。石油工業部李天相副部長很憂慮,說“國家花了好幾個億,買圖紙、設備和制造技術,但是沒有自己的設計技術,我們就得永遠靠休斯公司了,這不是長久之計。”合同條款規定:一旦休斯有新產品出來,兩年以內,休斯將圖紙給江漢鉆頭廠,江漢鉆頭廠可以仿造生產。但無論賠本還是賺錢,所有產值的8%要給予對方,這條件太苛刻了。石油工業部決定依靠自己的人,研究掌握設計鉆頭的方法。所以,我提前回國,接受石油部的這個任務。

馬:石油工業部全力支持我們,撥了15萬美金,購置了4臺HP公司首創的臺式計算機,加上計算機繪圖,數據收集系統等軟件;抽調各方面的專業人才組建研究團隊,都是各個領域的專家、高手。石油部還給了25萬人民幣,專款專用蓋實驗樓。我們組織了石油部內外6家單位,80余名科技人員,分6個項目組聯合攻關,由我們學校鉆頭研究室牽頭。到1987年,用我們自己的方法設計的第一只鉆頭在江西第一機械廠試制出來,第一批6只試制品,在3個油田下井試驗,都打出了比原來國產鉆頭好得多的指標。但是掌握牙輪鉆頭設計方法的任務并沒有完成
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馬:當時美國休斯公司鉆頭設計的路線是:手工繪制圖紙—試制產品——現場實驗—收集數據—完善改進—最后定型。休斯公司在塔爾薩大學旁有一塊兒地,大概有三四百畝,專門做試驗用。休斯的總設計師掌握好幾百只鉆頭的解剖分析資料,幾千只鉆頭的現場使用記錄,隨時可以供他參考。我們如果也按他們的路子走,起碼要花十幾年來積累必要的資料。我們等不起啊,必須另辟蹊徑。我們先后考慮過人工智能,神經網絡,專家系統…各種路子。1990年我在英國利物浦大學進修時,最后確定走計算機仿真的路子。就是按照鉆頭與巖石互相作用的力學關系,把鉆頭和巖石的有關數據建立成數學模型,在計算機里運行數模程序,代替實物鉆頭和巖石做鉆進實驗。改變一套數據,就能模仿一個新鉆頭結構或一種新巖石,可以很快改變條件反復試驗。當時快則一兩個月,慢則三四個月就可以設計出一個適用于某種條件的鉆頭來。現在計算機速度快了,一、二個星期就夠了。我們邊建立仿真程序、邊利用來為成都、江西、上海等鉆頭廠設計了5種新型三牙輪鉆頭,還有國內首創的單牙輪鉆頭,效果一個比一個好。
馬:1995年11月,這種前所未有的牙輪鉆頭仿真程序和設計方法在北京SPE會議上發表,馬上吸引了國外同行,要求交流。1996年4月我應邀訪問了世界著名的Smith鉆頭公司,對口交流了一個星期。他們提出要我留下來工作,哪怕半年一年也好。我說國內工作離不開,婉拒了。7月,Smith公司考察團到達學校,連續2天在實驗室觀察學習,一直琢磨我們的設計方法。最后他們的副總裁說:做夢也沒想到,你們在這樣簡陋的條件下做研究!做夢也沒想到,你們能用計算機做仿真設計!從此可以不必花大錢做大量試制試驗工作了,馬上要求合作。很快達成委托我們做科研項目的協議。雖然是以委托科研的方式,實際上1998年交給Smith公司的仿真程序,是我國出口的第一個石油行業技術。也是四川省高校首次向外轉讓技術。后來經Smith公司繼續完善,現已發展成號稱世界第一的鉆頭仿真設計軟件,名為“IDEAS”。

張:馬老師,您在研究實踐方面取得了領先世界的技術成果,你在理論著述方面肯定也毫不遜色,請您談談著述方面的成就。
馬:我做研究,也寫了些文章,1985-1995年,先后在SPE和ASME學報和會議上發表6篇論文,一直被各國論文作者廣泛引用。1994、96年出版了《牙輪鉆頭工作力學》中、英文版,2009年出中文第二版。國內外鉆頭公司很多員工都在應用。 我寫論文的主要目的是為了交流。我能到嚴格保密的斯倫貝謝劍橋研究所參觀一整天,同他們6位研究人員個別交談;能進入閑人免進的休斯公司總設計師Newman的辦公室同他交談2個多小時;能訪問Smith公司一周,同他們30多位工程師分組座談4整天;能同哈里伯頓的工程師、律師一起逐字逐句分析推敲有關的專利整5天之久;至于參觀Amoco,Dowell,Hughes等實驗室更毫無問題;就是因為他們看過我的文章,雖未曾見面卻早已了解,愿意同我交流,這對我的工作有很大幫助。
校史館“鎮館之寶”的由來

張:我們校史館“鎮館之寶”——三牙輪鉆頭和您有關系,請您講講它的來歷。
馬:大概是1986年,我在北京向石油部李天相副部長匯報,說到我們分析井底痕跡來推斷鉆頭結構的優缺點。李部長說,我這里有個寶貝,是1979年鄧小平副總理訪問美國休斯公司時收到的禮品,是個三牙輪鉆頭和巖石井底。后來,中央辦公廳轉給了我們石油部。現在送給你們拿回去,看有什么參考價值。我看了,如獲至寶。不僅是因為有參考價值,更是感受到中央和各級領導給我們的關懷和溫暖。不久,就由夏宇文同志把這珍貴禮物從北京運回學校。
張:馬老,您帶回來的這枚鉆頭一直珍藏在我們校史館,所以我們要特別謝謝您,因為有您在三牙輪鉆頭方面的卓越成就,才讓學校獲得了這份殊榮,讓我們獲得了今天的“鎮館之寶”,也謝謝您接受我們的采訪!

人物簡介:
馬德坤,男,漢族,教授,博士生導師。1935年5月生,浙江寧波人,享受國務院政府特殊津貼專家,四川省學術與技術帶頭人,中國石油天然氣總公司勞動模范。1959年北京石油學院機械系4年制研究生畢業,1982-1983年美國Tulsa大學石油工程系博士后。1990年英國利物浦大學訪問學者。在SPE, ASME等國際權威刊物和會議上發表論文6篇,出版專著《牙輪鉆頭工作力學》一本(中、英文版),建立了牙輪鉆頭的幾何學、運動學和巖石破碎力學的基礎理論和基本方程式,并建立牙輪鉆頭鉆進過程的計算機仿真程序。這些獨創性的成果被學術界廣泛引用,并已被國內外鉆頭公司實際應用。創建并長期主持的西南石油學院鉆頭研究室,近30年來取得國家和省部級科技獎項20 余項。培養了碩士生20余名,博士生15名。世界領先的鉆頭公司,如Smith, Halliburton 等曾多次前來購買成果,委托科研或尋求咨詢。現任《石油機械》雜志編委,石油工程學會裝備工作部委員。