从零开始的创新业绩 访乔学光教授
2008-01-28 02:14
来源：科学时报
西安石油大学党委书记、博士生导师乔学光教授。
乔学光教授带领课题组进行科技攻关。
1月15日上午，西安，北国冰雪，银装素裹。
入冬后的第一场雪，晶莹剔透的雪花在古城的上空飘舞个不停……
位于西安市南郊的一所普通高等学校——西安石油大学，校园寂静、美丽，雄伟的教学主楼上悬挂的红底黄字横幅“热烈祝贺我校‘高温高压分布式光纤光栅传感技术’荣获2007年度国家技术发明奖二等奖”格外醒目。可见，西安石油大学的师生员工因这个项目的获奖而感到骄傲和自豪。同时，这也是我国石油工业、全国科技界的骄傲。
“高温高压分布式光纤光栅传感技术”项目负责人乔学光学习研究物理、光学、光纤传感教学与科研工作的30年，是西安石油大学恢复建校、发展的30年，更是中国改革开放30年的浓缩写照。
日前，《科学时报》记者来到西安石油大学，采访了西安石油大学党委书记、博士生导师乔学光教授，了解他的科研历程、取得的成果，特别是对中国石油工业科技创新工作的一些想法。
光纤光栅传感技术前景广阔
“在一个国家油气资源储量有限的情况下，油气田的勘探、开发与输油气管线的检测技术水平决定了一个国家石油、天然气的科学开采与安全保障的高低程度及国际竞争地位。”乔学光讲。
乔学光深有感触地说:“党的十七大之后，我国科技战略有新的变化，面对全球能源短缺和气候变暖的问题，近日《科学时报》刊发的《物理学：从IT到ET》一文中，欧阳钟灿院士提出物理学要从IT转向ET，即服务能源(Energy)和环境(Environment)科技的建议，非常好，很重要，我们作物理教学与研究的工作者，有义不容辞的责任。”
我国东部油田，特别是一些老油田，如辽河油田，都是低渗、低采、低含油油田，要注入高温高压的蒸汽，才可把油挤出来，但油井在超过180摄氏度、压强100兆帕的条件下，靠传统的机械应力应变、电磁感应、声波及核磁射线等检测方法难以完成。因其探测分辨率低、信号传输与调解复杂，抗干扰差、检测范围窄、测量精度低，检测仪器笨重、成本高及操作不方便、安全可靠性差等缺点，很难适应油气勘探、开发的需要。另外，由于传统传感器件大多为有电源器件，检测方式只能为“间歇”式停产作业，造成生产测井仪器的成本居高不下。
记者了解到，以西安石油大学乔学光为项目负责人的科研团队，经过10多年刻苦攻关，荣获2007年度国家技术发明奖二等奖的“高温高压分布式光纤光栅传感技术”，就是将光纤传感技术应用于石油工业检测，解决了在380摄氏度高温、100兆帕高压下的油气田压力、温度检测的技术难题。同时对长输油气管线应力、应变、流速、流压检测，实时诊断管线输运中的腐蚀、裂缝、泄漏等状况，为管线完整性管理提供科学依据，总体技术创新达到世界领先水平。经生产单位应用表明：用这项设备检测油气管道，每公里成本不到国外同类设备检测费用的10%；在油气井下生产测井和勘探测井中的推广使用，仅单口油气井的测井仪器设备费用可降低30%，还可降低设备和人工费用至少10%。每年仅测井仪器设备费用就可为国家节约资金上亿元，并且适用于高温高压的复杂环境。目前这项技术正在长庆油田、中国石油测井公司和辽河油田推广应用，其经济效益和社会效益将不断显示出来。
我国现有油气管道近4万公里，油气管道还在大规模建设中，管道维护、完整性管理中的检测市场需求巨大。该技术的进一步推广应用，对我国油气供应的安全保障及油气田、输管线周围区域的环境保护，尤其对提高我国低渗稠油开采率、油气田勘探中的地质科学描述、油层的科学管理和实现油气输运管线完整性管理的成本降低，将发挥巨大的作用。而全世界拥有油气管道达百万公里，有更大的国际市场空间。此外，此项发明技术可进一步推广应用于煤井的甲烷、瓦斯的探测及桥梁、公路、民用建筑等领域检测，应用前景十分广阔。
核心技术要靠自主创新
“准确、实时、安全的温度、压力检测，在油气勘探、开发、储运中是一个永恒的技术追求目标。光纤光栅作为一种新型的传感器件，具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、易集成、安全环保的优点，备受人们关注。从20世纪90年代开始，美国、英国、加拿大等国已开始探索将光纤传感技术应用于石油工业检测，但也仅限于常温常压下的油井测试，此项技术在我国油气资源检测中的应用研究尚属空白。这类新技术，国外公司对我们一贯实行技术垄断，不出售检测设备，我们只有靠自主创新。”乔学光坚定地说。
2000年，在美国麻省理工学院进修学习期间，针对国外进修人员的两条规定让乔学光对核心技术的自主创新有了深刻的体会。一条规定是不让他们参观大学相关公司的光纤光栅仪器生产车间和实验室，最多让拿一段光纤去测试。另一条规定是每周实验室进行的学术研讨会，科普性的可以参加，而具有前沿性和技术创新性的学术会议就不让参加，即使与导师的个人关系很好也不行！乔学光当时心里很不是滋味，但他很清楚，这就叫技术封锁！因为这里在作国际前沿性的光纤技术战略研究课题。
乔学光强调，油气资源是我国的战略资源。高水平、高质量、科学的油气开采、输运技术，关系到我们国家的战略安全，这也是全世界关注的焦点，而这些技术必须依靠自主创新获得。
打造一流的学术团队和研究基地
20多年的教学和科研实践使乔学光认识到，作为一名大学教师，必须把课堂教学与科研工作结合起来，从生产实际出发，根据国家战略需求，在国际学科发展的前沿，以解决制约行业发展的技术瓶颈难题为目标，注重学科交叉，选择有前瞻性的科研立项。“立题要新，标准要高，水平要领先。”这就是乔学光对科研工作的定位。
乔学光向记者讲述了自主创新的3点深刻体会：
第一，明确方向，坚定目标，持之以恒。1995年，乔学光在反复调研的基础上，写出了《油气井下光纤光栅压力温度传感技术研究》的项目报告，在我国率先提出用光纤光栅传感技术测试油气井下的压力和温度，申请国家自然科学基金项目资助。回函虽然表示“研究方向正确”，但因当时的西安石油学院无从事光学研究的基本条件和设备，不予支持。他锲而不舍，继续在油田调研，查找文献，重新申请，但连续3年都因为同样的理由告败。但他的坚持最终取得了收获，国家自然科学基金委员会于1999年批准了他申请的项目，属探索性项目，予以45万元经费支持。随后，研究团队沿着这个方向，继续深入，不断进取，在8年时间内先后4次获得国家自然科学基金项目，3次获国家“863”计划项目，以及国家教育部、中石油集团公司、陕西省、西安市的科研项目等9项资助。10余项科技攻关项目均取得了突破性研究成果，核心技术获国家专利5项；先后撰写发表111篇科研论文，其中SCI、EI、ISTP等收录50篇。乔学光也被陕西省评为有突出贡献专家、陕西省优秀教师、陕西省先进工作者。作为校党委书记的乔学光，认为这些成绩的取得，不仅仅属于他们的科研团队，更属于西安石油大学。
第二，要培养一支具有创新意识的研究团队，并且要有一个高水平的学科带头人。研究解决生产中的难题，获得实质性突破的成果，必须是多学科研究者联合攻关才能实现。如“高温高压分布式光纤光栅传感技术”涉及光学、机电、计算机、机械加工等学科，靠一个人的研究是无法完成的，只有研究团队才可能完成。乔学光刚到西安石油学院工作时，眼看着一些优秀教师从学校流失，心急如焚。他认为，学校没有科研、没有学科建设，让教师长期从事一门基础课的教学，对他们来讲是没有吸引力的。为此，以项目为牵引，积极组织教师从事科学研究，加强学科建设。经过多年发展，学校在光电子学科领域，有方向、有项目、有基地、有业绩，稳定了教师队伍，同时也吸引了一批高学历、高职称、高水平的人来学校创业。目前，以乔学光为首的科研团队已经建立起来，该团队有在职研究人员20余人，在读博士、硕士25人。这些人年富力强、团结协作，学科结构合理，勇于创新、乐于奉献。在乔学光的带领下，学校增加了信息与计算科学、应用物理等学科方向，申报和建设了“应用物理”本科专业和“物理电子学”硕士专业。
第三，要有一个高水平的研究基地。进行国际前沿性的技术研究项目，要有必备的先进仪器、材料及加工手段等基本实验条件。若经费有限，先购置重点仪器设备，逐步发展，逐渐建成。1982年，乔学光作为我国恢复高考后的第一届大学生毕业分配来到西安石油学院任教，他被分到物理教研室。当时的物理教研室，其实只是一个理论上的概念，实验室内根本没有任何仪器设备，他必须常常领着学生去西安交通大学、西安电子科技大学等学校做实验。面对百废待兴的西安石油学院，乔学光和其他3位老师一起，从一把扳手、一把钳子、一颗螺丝钉开始，筹建物理教研室和物理实验室。学校没有周转资金，就用自己每月仅有的45元工资垫上，用不到两年的时间，开出了力、热、声、光、电等16个大学物理基础实验，结束了带学生去外校做实验的历史。1999年乔学光申请的项目获国家自然科学基金45万元的资助后，立即用30万元购置了一台日本进口的光纤光谱仪，2万多元购置一个光纤切割刀，10万元购置了光纤熔接器，建立起了最基本的光纤传感测试实验室，但45万元已所剩无几，剩下的还要作研究。乔学光说，当时我们的实验室条件是最差的，一切从零开始，现在我们作出的创新业绩，来之不易。
近年来，在国家、省、市等的支持下，西安石油大学先后创建了校级光纤传感重点实验室，学校与中国石油测井公司建成光电传感测井技术重点实验室，2005年5月晋升为陕西省光电传感测井技术重点实验室。2007年5月，光电油气测井与检测重点实验室获教育部立项建设的重点实验室，这个实验室目前已成为设备先进、人才济济、学术领先、技术创新、成果倍出的科学研究、人才培育、技术开发基地。
作为实验室的学术委员会主任、学校光电子的学科带头人，乔学光教授发自肺腑的感言是：成绩仅仅是事业的开始，荣誉更是责任。衷心感谢党和国家好的科研政策和导向；衷心感谢西安石油大学浓郁的学术氛围和良好的校风；衷心感谢科研团队的团结、协作和奉献精神！我们为祖国石油工业的“IT”技术作了一点贡献，我们将为祖国的“ET”技术再立新功！
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