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生当报国为石油 从不言悔物探路——记李庆忠院士

2017-03-29   青岛新闻网   阅读量:467

    李庆忠 石油勘探专家,中国现代石油物探学科带头人之一,中国工程院院士。1930年出生于江苏省昆山市,1952年毕业于清华大学物理系。他系统地阐明了地震波的波动理论,并提出了“积分法绕射波扫描叠加偏移”技术, 使地震勘探技术从几何地震学领域进入到波动地震学。1985年荣获国家科技进步特等奖,1991年被国务院批准为国家级有突出贡献的专家、享受政府特殊津贴。1995年被中国石油天然气总公司授予

    石油工业杰出科技工作者”称号,同年当选为中国工程院院士。现任中国石油天然气集团公司地球物理勘探局副总工程师,教授级高工,中国海洋大学地学院名誉院长,并历任大庆、吉林、胜利、塔里木、新疆、中原、青海、玉门等油田的高级顾问。曾出版《走向精确勘探的道路》、《地震波的基本性质》等学术专著,发表有影响的学术论文25篇。

    距今九百多年前,北宋著名科学家沈括在其传世之作《梦溪笔谈》中记载:“延境内有石油,旧说高奴县出脂水,即此也。出于水际,沙石与泉水相杂,惘惘而出……余疑其烟可用,试扫其煤以为墨,墨光如漆,松墨不及也……此物后必大行于世,自余始之。”“石油”一词,自此由沈括正式命名。正如这位杰出的科学先行者所预料的那般,19世纪末期,随着现代石油工业的出现,石油已“大行于世”,而石油资源的争夺与开采亦成为全球各国最关注的焦点问题之一。

    新中国成立后,我国石油战线的工作者们为了摆脱“贫油国”的帽子,多年来辛勤地奋战在最前线。其中不被大多数外人所知的石油物探队员们,更是石油战线中不可或缺的“先行军”。石油物探是指根据地下岩层物理性质的差异,通过物理量测量对地下地质构造或岩层性质进行研究,以寻找石油和天然气的地球物理勘探方法。五十多年间,无数石油物探队员们为祖国石油事业奉献了全部的青春与热血,许多人甚至牺牲了自己宝贵的生命。在他们的努力勘探下,我国广大地区如新疆克拉玛依油田、大庆油田、胜利油田及塔里木盆地新的后备资源被一一探明,为我国经济建设与社会发展做出了卓越贡献。

    现任中国石油集团地球物理勘探局副总工程师的李庆忠院士,是我国石油系统物探界唯一的工程院院士。在五十余年的石油勘探工作中,他提出并系统地阐明了地震波的波动理论;在地质、物理、数学的结合点上,提出了三维地震勘探方法及原理、两步法偏移成像技术,为现代地震物理勘探做出了突出贡献。通过应用这些先进技术,我国各油田均大幅度地增加了石油探明储量,一个个鲜为人知的勘探地变成了繁忙的石油开采基地。

    从茫茫无边的塔克拉玛干沙漠到冰天雪地的大庆,从荒无人烟的戈壁滩到一望无际的华北平原,李庆忠院士从年轻的物探队员成长为总工程师,他见证了新中国石油事业物探发展全过程。如今这位年近八旬的学者仍然心系石油物探事业,正以充沛的精力与敏捷的思维继续为中国石油事业的发展奉献着全部的力量。

    从戈壁到雪原 无悔奉献青春

    1930年秋天,李庆忠出生在江苏省昆山市。五岁那年,身为医生的父亲前往上海行医,从此携全家定居上海。李庆忠在那里渡过了幼年时光。中学时代,他辗转于上海与昆山两地就读,毕业于上海市市立格致中学。1949年9月,高中毕业后在家自修半年的李庆忠在上海解放之际考入了清华大学。

    作为新中国第一批大学生,19岁的李庆忠怀抱着满腔报国的热情进入清华大学电机系学习。第二年,他转投物理系。在清华大学学习期间,对建设新中国有着强烈使命感的李庆忠学习非常刻苦。当时的中国正处于百废待兴之时,正值我国第一个五年计划的开始,急需高素质人才。1952年李庆忠响应国家号召提前一年毕业,奔赴工作岗位。他满怀着报效祖国、建设祖国的激情在毕业分配的志愿书上认真地写下:第一,到祖国最需要的地方去;第二,到最艰苦的工作岗位去;第三,坚决服从组织分配。短短数行,彰显出一位青年学子对祖国母亲最深沉的爱;字里行间,流露出他心中始终将祖国放在第一位。到祖国最需要、最艰苦的岗位去,成为了李庆忠心中最坚定的声音。

    1952年9月他先被分配到燃料工业部石油管理总局当实习生,接着又被分配到新疆中苏石油公司(现新疆石油管理局)地质调查处,在荒凉的戈壁滩上迈出了物探事业的第一步。茫茫戈壁滩,见证了李庆忠八年最宝贵的青春岁月。刚到新疆时,李庆忠被分配到地调处做重磁力测量,整整三年都在野外工作。夏日里,白天顶着滚烫如火的太阳,赶着骆驼穿越荒无人烟的准噶尔大沙漠。晚上则天当被地当床,直接在沙丘上铺开行李包就地宿营。李庆忠躺在沙漠上举目望着夜幕中满天星斗,一天的疲劳被沙漠夜晚特有的凉爽小风吹个痛快,真是别有一番滋味在心头。那时的他想到自己又为祖国完成了一天的重力测量任务,心里就有说不出的安慰。

    冬天的工区里有很大一片芦苇塘,李庆忠和勘探队员们需要趟过结冰的水前行,每走一步都很艰难,刺骨的冰水灌满皮鞋,冰凉寒冷。在车排子到小拐的水渠边,好几次他们的汽车陷进泥坑里,天黑了还回不了家,只好当“团长”。在这些前不搭村后不靠店的地方,饥饿口渴一并袭来,无孔不入的大蚊子,此刻又趁伙打劫,使人彻夜难以入眠。在野外工作时根本无法洗澡,随身携带的水只够煮面条,每天只能用留出一点点水擦脸。对重磁力勘探队员而言,几乎每人都遭遇过如汽车在戈壁滩抛锚、迷路、黑夜遇到狼群等意外事故。这些经历都变成李庆忠深刻难忘的回忆,成为他日后克服困难勇气的来源。在与风沙、酷暑严寒相伴的日子里,工作虽然很艰苦,但青年李庆忠从来不觉得苦,也不感觉累。因为只要一想到自己和勘探队的队友们正在为祖国找石油,他浑身上下就充满了力量与激情,革命热情高涨。每年都超额完成野外勘察任务。

    每年年终冬训时,李庆忠所在地调处的青年人都集中在乌鲁木齐地调处。在明园整理资料,晚上住在南梁宿舍,离明园约四、五公里。接送他们上下班的是一辆仅有一层帆布篷的大卡车,外面气温是零下二三十度,哈气成霜。姑娘和小伙子们都挤在车箱里,大家一边行车一边唱歌。从“歌唱祖国”唱到“生活是多么幸福”,从“亚克西”唱到“我们新疆好地方”,大家都忘记了天气的寒冷。在南梁宿舍夜晚有人在灯下学习业务,有人补习文化,大家都感到生活很充实。

    当年他在克拉玛依(维吾尔语意即“黑油山”)工作时,附近没有人烟,仅有一个慢慢往外冒黑油、喷气泡的池子。当地只有几个维吾尔族老乡住在地窝子里,每天在油池里捞油,收到桶里,到乌苏去卖。而今天的克拉玛依,已经发展成为塞外的江南,成为我国最重要的石油产区之一。每当想到这里,李庆忠他们这一代人唱起“勘探队员之歌”时,无限的深情与自豪感便从心中油然而生。

    由于工作区域地处边远,远离人群居住地,又加上物质稀缺、条件艰苦,李庆忠与勘探队员们在野外工作时经常发生意外,有些队友甚至被夺去了生命。李庆忠回忆道,杨虎城将军的女儿、地质队女队长杨拯陆和队员张广志两人在三塘湖盆地勘探时,正巧遇上下雨,两人全身都被淋湿。不久后又下起大雪,单薄的衣物根本无法抵御寒冷,他们全身都被冰雪冻住。当时已经天黑,两人在风雪的野地里迷失了方向,久久仍然没有回到营地。队友们焦急地点着火把出门寻找,但整整找了一晚都没有找到他们。第二天清晨人们悲痛地发现,杨拯陆和张广志冻死在距离营地仅仅一百米的地方。当时两人正以匍匐的姿势爬回营地,但终因体力不支没能坚持到最后,年轻的生命永远地留在了新疆这片热土之上。

    还有一位地质队女队长戴健在新疆阳霞勘探时,被突如其来的山洪冲走,人们在下游很远的地方才找到她的遗体。电法队长陈介平在塔里木河勘探时突然失踪,队友们最后在河边发现了他与狼群搏斗的痕迹,找到一些骸骨和衣物的碎片。至今物探队伍中已经有50多位同志牺牲在塔里木盆地,多年后人们在库尔勒一个中心站树立了纪念碑,永远铭记这些为祖国石油事业奉献出宝贵生命的年轻人。每当谈到这些牺牲的同志,李庆忠总是动情地说:“他们都为祖国的石油工业贡献出了自己的生命,我们吃这点苦又算个啥?”他经常向孩子们诉说当年的这些故事,让他们从小就了解,爸爸妈妈和叔叔阿姨们为祖国的石油勘探事业贡献了自己的青春和热血。

    从1957年开始,组织上决定让李庆忠做综合研究方面的工作,李庆忠从清华大学毕业时电子计算机还未出现,他对“地球物理勘探”也一无所知。综合研究的工作增加了李庆忠对地球物理勘探技术的理解与爱好,虽然他在大学学的是物理,但对地质解释方面并没有学习过专门的知识。于是他给自己制定了学习计划,抓紧一切时间自学了构造地质学、大地构造学、沉积岩石学、地史学等等。后来组织上又让李庆忠做地震方法研究,他下决心要将数学方面的基础再加深。在出差时、在汽车与火车上,李庆忠抓紧一切可以利用的时间自学复变函数、数学物理方程等科目。那时候的他,总觉得一天的时间不够用。在新疆八年的时间里,他对石油物探的理解在工作与实践中一点一滴地慢慢累积。

    走入那片茫茫戈壁时,23岁的李庆忠还是一位意气风发的青年;而当31岁的他离开新疆时,已成长为一名优秀的物探队员,沉稳踏实。1961年,李庆忠告别了戈壁滩远赴千里之外,来到被皑皑白雪覆盖的黑龙江大庆,响应国家号召投身于轰轰烈烈的大庆会战。一提到大庆会战,人们都会想到铁人王进喜和石油工人们。但很少有人知道,李庆忠和他的物探队友们为大庆会战同样做出了巨大的贡献。

    东北的冬天寒冷难耐,站在出工探勘的敞篷车上,李庆忠和队友们两腿冻得麻木发僵,下车后要直立蹦跳许久才能正常行走。他们研究大队住的房子窗户玻璃上面结的冰花非常漂亮,如同雕刻一般,但屋内却寒风刺骨。由于大家都是学生出身,对生炉子这种活不太在行。屋子里也没有桌子,大家只能坐在炕上用画画的图板做工作桌。当时正是全国三年自然灾害困难时期,由于粮食严重缺乏,李庆忠每月粮食的定量只有28斤,根本不够吃。李庆忠和队友们只能长期以黄花菜充饥,结果他不幸患上浮肿病,腿上一按一个坑,每天耳鸣不止。那会儿到野外小队工作时,早上四点就得起床出工,每天发的一个馒头还没等开始工作就吃光了,只有过年时才能杀一头猪打打牙祭。很多新分来的大学生因为无法忍受恶劣的条件,都偷偷地逃跑了。“三级工不如一垄葱”是当时很流行的话,那时候大家就想着什么时候能吃上一顿饱饭,就是莫大的幸福了。

    但李庆忠对于艰苦的条件没有任何怨言,心里仅仅只有一个念头:只要能让祖国摘掉贫油国的帽子,再苦再累也心甘。他始终坚持工作并且严格要求自己,在艰苦的环境中不断磨练自己的意志。如同戈壁滩漫天的风沙不能摧毁他的意志一样,东北雪原难以忍耐的寒冷与饥饿也没能阻碍他如火的热情与执著的追求。李庆忠抓紧一切可以利用的时间,大量攻读了地质、数学、物理等方面书籍,结合丰富的勘探资料进行了地球物理勘探中地震方法的研究。凭着满腔热情和吃苦耐劳的精神,他取得了出色的工作成绩,每年都代表地调处在大型技术座谈会上作勘探成果报告,连续三年被评为五好红旗手。

    回忆起在东北的生活,李庆忠感慨地说,当时他和妻子梁枫住在当地老乡一个废弃的养鸡窝棚里,全家仅有的财产就是几个爆炸箱。这是地震队用来装炸药的箱子,炸药用完后李庆忠向他们要来充当家具。搬家时爆炸箱就是装书的箱子,平时吃饭时就是桌子。由于粮食定量太少,队上经常组织大家去采集野黄花,每天迎着太阳的方向满山遍野地去找。虽然黄花菜可以充饥,但李庆忠告诉记者,当时他们吃多了可真的非常倒胃。

    “波动地震学”的坎坷问世路

    1964年华北石油会战打响,李庆忠离开大庆前往山东东营。这时,生活条件已经稍微有所改善,但大会战繁重的工作使每个人都处于高度紧张的劳动状态。李庆忠每晚都必须工作到十二点半,早上七点半闹钟一响,他立即起床赶去办公室,连早饭也顾不上吃。由于睡眠不足,他耳鸣的老毛病更加严重。这期间他和妻子梁枫住在离露天厕所不远的简易平房里,居住条件和生活条件仍然比较差,一住就是十几年。但李庆忠觉得比起在新疆和大庆时条件好多了,感觉很满足、很充实,他笑着对记者说:“就这样,我们把壮年时代又贡献给了祖国的石油会战。”

    当时,由李庆忠领导的牛庄地球物理攻关队在会战中立下了许多战功,我国第一台模拟磁带地震仪、第一台超声波测井仪与伽玛测井仪,感应及侧向测井仪等新仪器都在牛庄这个小园子里试验成功并投入生产。李庆忠在东营地质指挥所任副指挥时,负责地球物理勘探及井位的审定工作。在胜利油田的十四年里,他为孤岛油田、永安钲、郝家、现河庄油田,利津、商河西、义和庄及五号桩等油田的第一批发现井的拟定做出了贡献。每当看到这些探井喷出高产油气流的时候,李庆忠的心里就感到无比的喜悦,感到自己的生活与工作充满了意义。在艰苦条件下的经历磨练了李庆忠的意志,使他在以后的工作生活中不论碰到什么样的困难,都能以百倍的勇气去面对。更重要的是,这些经历更加激发起他对石油勘探事业的满腔热忱。

    在工作中,李庆忠不管做什么都追求更高的水平。夜深人静之际,他就将白天未能解决的问题从头到尾思考一遍,许多新的思路就在这种反复思考中产生而来。他从不轻信前人的结论,而坚持从事物的本质出发、独立思考,从实践中得出自己的结论。随着多年工作的积累和勤奋刻苦,他在地震勘探方面渐渐总结出不少独特的理念。

    何为地震勘探?李庆忠向记者作了形象的解释:“所谓地震勘探,形象说就是医生的听诊器。医生听的是人身体内部的情况,我们听的是地下的回声。通过听回声,可以知道反射波在什么地方深、什么地方浅,可以深入地了解地底下的地质构造情况。这就是最简单的地震方法找石油的原理。而三维地震就好比是给地球作CT,它能够把地下的结构切成一片片断面,供地质家作详细的分析。”

    在六十年代,传统几何地震学认为,地震波像光一样直线传播,入射角等于反射角,恰似乒乓球的反弹射状。这种简单的类比法也是传统的地震勘探成图计算的理论基础。1965年在胜利油田会战时期,当时的地震资料在复杂构造上往往与钻井资料不符,要么深度有较大误差,要么断层位置不对。前人在地震方法研究方面也曾经作过大量的试验,例如缩小排列、非纵排列、低频反射、平面波前法、方向调节接收等等,但结果都不能解决实际问题。

    李庆忠从物理光学和几何光学的差别出发,联想到地震波的波长很大,一般为80至150米,它的传播与其说类似乒乓球的弹射,不如说主要以波动的性质在地层中传播。这种波动的传播遇到断层会产生绕射波,造成地震记录上“层断波不断”的现象,并且小断块反射能量下降,消失在干扰背景之中。组成反射波波形的地下基本信息单元是一个“绕射波”,无数个绕射波叠合在一起便形成了我们的反射记录。这些绕射波不是一条条射线,而应该是以波动的方式传播的。李庆忠想到,如果不把绕射波收敛起来加以归位,便不能真实地反映地下断块的形态。

    于是他大胆假设得出物理地震学(即波动地震学)的一连串推论:“一个反射主体、两个绕射尾巴”,“地层断、波形不断”,“短小断块的反射波消失在背景之中”,“反射记录上的同相轴和地下反射段并不总是简单地一一对应”等等。并且提出了一套用绕射波成象的偏移技术──绕射扫描叠加法。当时李庆忠这些创新的想法并没有为大家所接受,不少人认为他是脱离实际的胡思乱想,有人不屑地说:“哪里来那么多的尾巴?”。

    但李庆忠的想法得到了同事俞寿朋、刘雯林等人的认同和支持,1965年他们共同计算出大量地震波的衍射波动性质和特征。翌年李庆忠进行了系统的论述,写成《波动地震学》手稿,在文中阐述了他的一系列推论。但“文化大革命”很快冲击到李庆忠头上,他被批判成“三脱离”的典型,“反动学术权威”“抹断层的专家”多种莫须有的帽子强加给他,同时被无理地剥夺了工作的权利,并没收了他的手稿作为“罪证”。无休无止的批判令耿直敢言的李庆忠气愤不已,他一气之下便把床底下多年珍藏的11箱科技书籍全当废纸卖掉,只身下放到地震小队去劳动。

    李庆忠感慨地说:“我始终认为,符合客观事物规律的东西总是要发展、要进步的。”1972年,患难与共的同事刘雯林把替李庆忠精心保存幸免于难的“物理地震学”手稿和图幅交还给他,这才使得中国地震勘探研究中最重要的理论得以继续发展。在刘雯林、王良全及柴振弈的帮助下,李庆忠终于完成了《地震波的基本性质——复杂断块区的反射波、异常波和干扰波》这部21万字的长篇论文,誊印100份发至各油田后,引起了全国很大的反响。大港油田组织技术人员学习该文,辽河油田派出一个小组专程到胜利油田听课,当时物探局总工程师孟尔盛给予该文高度评价,认为这是我国地震勘探发展史上的重要论著。《石油地球物理勘探》杂志于1974年以1至2期合刊的方式,全文刊登了这篇文章。此后,各石油院校的教科书,在阐述地震波的性质及特征时,均采用了李庆忠这篇文章中的附图。

    1972年注定是不平凡的一年,这年李庆忠建立在波动地震学基础上的“绕射波扫描迭加偏移”技术也得到了广泛应用,这种波动方程偏移技术的最初形式几乎与国外同时提出。第二年胜利油田地调指挥部的赖正乐工程师等人在当时没有电子计算机的情况下,用国产模拟回放仪实现了偏移成象。接着,全国其他油田也争相仿效。1974年该技术在物探局国产150计算机上投产,石油部阎敦实副部长决定组织一次胜利油田商河西地区地震资料的数字处理会战,历经四个月,获得了我国第一批整区块数字处理的叠偏剖面,这些剖面发挥了很好的效益。华北商河西油田的资料经过处理后,断层判断准确、深层反射清晰,在临邑大断层下方发现不少高产断块。短短两年时间内探明地质储量5400万吨,从一个不为人知的新区建成年产40万吨的石油基地。现在地震资料的偏移技术已经发展到更高的水平,没有人会再认为李庆忠提出的物理地震学是脱离实际的空想,偏移成像技术也成为地震勘探中不可缺少的重要一步。

    领先世界的“三维地震勘探”与“两步法偏移”

     除了提出波动地震学,李庆忠另一个重大理论创新是提出了“三维地震勘探”的方法和技术。60年代中期,国际石油地震勘探资料的成像技术正面临着从剖面到立体,即从二维到三维的历史性变化。与大庆油田相比,胜利油田是有名的复杂断块油田。用常规的二维地震方法很难搞清地下情况,由于二维地震资料的不准确性,找油出现了极大的困难:不是深度有较大误差,就是断层位置不对。胜利油田也因此有了“五忽油田”之称:忽油忽水、忽上忽下、忽有忽无、忽稀忽稠、忽厚忽薄。尽管有人在地震方法研究方面也曾经做过大量的实验,但都不能解决问题。

    面对如此棘手但亟待解决的问题,时任地质指挥所副指挥的李庆忠迎难而上, 坚持“从实际出发,认真调查研究,不因循守旧,努力创新”的思想路线,总结了二维地震资料与钻井资料不符的原因,提出改进地震勘探的八字方针:去噪、定向、辨伪、归位。

    他与俞寿朋同志密切合作,通过调查研究发现了地震勘探中的次生干扰波。这种干扰波并不从炮点出发,而是来自于四面八方。他们初步提出八个检波器的面积组合的施工方案,当时引起了大多数生产人员的反对。有人表示:“这种方法是绝对不可能在生产中采用的!”但后来通过实践,人们看到了它的优越性,渐渐地被认为是合理的方案。

    东营复杂断块构造上地下的反射波来自四面八方。在地震仪接收到的反射记录上,实际的反射位置很可能不在排列的正下方,于是便存在一个“空间归位”的问题。他与俞寿朋、刘成正等人提出了一套小三角加密测网:线距为260米,每个炮点都是三个方向的交点,从而可以计算出每一个反射波来自何方,进而作三维空间的正确归位。当时使用的是国产51型地震仪,同时采用了解放波形、面积组合的接收方式。在资料解释中,从三个方向识别反射波,计算侧向偏移距离,然后人工进行偏移归位(又称“剖面搬家”),这实际上就是我国最早也是世界上最早的一种三维地震勘探。从而使东辛油田在1967年获得了第一张三维偏移校正的沙一段反射标准层构造图,这是我国第一张三维归位构造图。正当他们的工作朝着正确的方向稳健前进时候,1967年“文革”风暴席卷全国,李庆忠、俞寿朋受到了不公正的批判,三维地震勘探的试验工作被迫中断了。不久后李庆忠被下放劳动,俞寿朋也被调离了胜利油田。

    早在1974年,李庆忠积极组织开展了三维地震的试验,利用当时国产模拟磁带仪进行多次覆盖采集。当时美国的三维地震还停留在“十字放炮法”、“环线地震法”上,均不能克服多次波的干扰,法国的“宽线剖面法”也只能称为半三维工作法。而李庆忠设计了“束状三维地震”采集测线,有效地克服了多次波的干扰。但这片资料在野外采集过程中,正是“文化大革命”生产无人负责的时期,原始资料存在问题,同时也由于胜利油田那时没有大型计算机,一直拖到1982年才由张明宝同志处理出来,完成了T4构造图并提供了井位。结果发现了新立村油田,并在沙三段上部发现高产的厚油层,一年之中探明储量1100万吨,当年就建成18万吨的生产能力。

    1978年,李庆忠和同事们总结了我国东辛油田第一个三维地震偏移校正查明复杂断块油田的实例经验,在美国勘探地球物理学家协会(SEG)旧金山年会上,代表中国地球物理界作了第一个出国技术报告,博得了与会外国专家长时间的鼓掌声,为祖国争得了荣誉。外国人惊讶地发现,长时间受技术封锁的中国地球物理工作者居然依靠自己的聪明才智,在三维地震技术方面已经走在了世界前列。目前越来越多的人认识到三维地震勘探的重要性,该技术已成为我国勘探发现油气田的重要措施与老油田进一步挖潜增产的重要手段。

    从提出波动地震学到进行世界上最早的三维地震勘探,李庆忠与他的战友们创造了一个又一个奇迹。而随后出现的领先世界的两步法偏移技术,更体现了他们敢于创新、勤于思考的过人之处。

    1979年7月,作为中国南海中外合作地震勘探项目的中方代表,李庆忠成为驻美国埃克森石油公司的资料处理监督,当年10月份前往新奥尔良参加第49届勘探地球物理学家协会(SEG)年会。西方地球物理公司的拉纳先生在会上作了关于两步法偏移技术的报告,当时在台下听报告的李庆忠告诉身边的物探界老前辈顾功叙先生:“中国其实很早就提出了这种方法,比国外早。”

    原来,李庆忠早在5年前就提出了用两步法实现三维偏移的归位,发表在1975年的《石油地球物理勘探》杂志上。当时三维地震勘探的偏移归位技术需要花费计算机的大量内存和大量的输入输出运行时间。七十年代末,即使美国最有名的西方地球物理公司的IBM 3033的内存也只有4MB(兆位),埃克森石油公司拥有的“大型计算机”Ambahl V6的内存也只有8MB!(还不到今天普通家用电脑的百分之一)。三维地震偏移运算时,要输入十多万个地震道,进行上亿次计算。需要来回从磁盘倒到内存,再由内存倒回磁盘,效率十分缓慢。而我国当时一直没有大型计算机,为了解决在中小型计算机上作三维偏移归位,李庆忠首先提出了用“两步法偏移”实现三维归位的方法并发表文章。该文不仅提出了两步法偏移的具体方法,而且论证了它与三维一步法全偏移的误差均在允许精度范围之内,使我国在只有中小型计算机的条件下就能实现三维地震数据的偏移成象,实际上这就是我国东辛油田1960年曾经使用的“剖面搬家” 的思路。利用两步法偏移两次将倾向和走向偏移输入,不仅数据量小而且效率在当时要比用“一步法”高数百倍,从而解决了中小型计算机不能处理三维地震资料的问题。

    SEG年会后,李庆忠将自己文章的复印本转寄给拉纳先生。拉纳先生虽然不懂中文,但一看图幅就立刻明白早在5年前中国人就提出了这种方法。他十分友好地把李庆忠接到西方地球物理公司去访问座谈,后来拉纳先生在自己正式文章发表的序言中写下“最早提出两步法偏移的是中国的李先生”的字样。

    捍卫物探科学性

    揭露虚假“伪科学”

    经过半个多世纪的石油勘探生活,埋头耕耘的李庆忠终于迎来了丰硕的收获季节。1985年“渤海湾盆地复式油气藏聚集勘探理论与实践”荣获国家科技进步特等奖就有他的名字,1991年被授予国家级有突出贡献的专家称号,1995年5月光荣当选为中国工程院能源与矿业工程学部的院士。同年9月,李庆忠院士在中国石油总公司第四届科技大会上被授予“石油工业杰出工作者”称号。这些沉甸甸的奖励和荣誉,凝结着他多年来的心血和汗水,也是给予他几十年来不懈努力与追求的回报。

    李庆忠多年始终坚持严谨认真的科研态度,十分强调科研的科学性与真实性,对一切弄虚作假、欺骗世人的伪科学行为深恶痛绝。他向记者介绍道,上世纪八十年代中期,美国的GI地球物理国际公司(Geophysics International Corp.)声称自己发明了一种直接找油、煤、水的先进技术,称作Petro-Sonde (中译为“岩性探测技术”)。该方法通过一个像收音机的仪器,既不拉天线,也不接地线,仅凭操作员用耳机听声音,并旋动接收机上的旋钮(据说能指示探测深度),就能听出多深处有油气。

    此消息一经传开,我国出现不少“热心人”专门从事这项研究。到九十年代时,我国有六个单位都在生产这种骗人的仪器,不少有名的研究所及大学科研人员甚至为之创造探测理论。当时,李庆忠看到这种不科学的找油技术竟然如此风行感到非常愤慨。他绝对不相信还有这样简单、省事的找油方法:“有这样好的方法,还要物探做什么?”。于是他决心着手进行研究。在对其理论和实际资料加以分析后,李庆忠得出结论:它是彻头彻尾的伪科学。1996年李庆忠院士发表了“对Petro-Sonde岩性探测技术的质疑”一文,全面揭露了该仪器在理论上有六个关键问题站不住脚,在实际结果上又错误百出。这种仪器在同一点上既没有重复性,调试前后也没有稳定性,各台仪器之间也没有一致性。它接收的所谓信号只是电磁波的一种脉动噪声,根本不是地下来的信号。通过李庆忠此篇文章的批判后,关于该仪器的伪科学风潮终于就此平息。

另一家美国世界地球物理公司(World Geophysical Corp)在上世纪80年代,宣称发明了一种重力直接找油的新仪器,称为Affinity System (艾菲亲和系统)。实质上仅仅只是一架灵敏度很差的重力梯度仪,然而他们谎称是专利保密,既不准别人打开、也不告诉对方测出的是什么物理量。他们在中国到处招摇撞骗,声称用了该方法便能使探井成功率达到70%-80%,滚动开发中成功率高达80%-90%。1992年该公司与国内某些追随者一拍即合,成立了中美合资东营艾菲石油勘探有限公司。每年营业额高达数百万元,全国各油田委托他们找油的“艾菲”项目总经费居然高达两千多万元。他们在报纸上大登广告,不少油田受其蒙骗,甚至在做过三维地震的工区里还补作“艾菲”直接找油。

    此时李庆忠决心再次揭穿骗子狡猾的把戏,他本着实事求是的精神调查了“艾菲找油”在各油田上的实际资料,发现资料的精度极差,交点上的闭合差远远超过油气异常的幅度;经重复详查观测后,所谓的油气异常面貌可以完全改观。不久,他的文章《评艾菲微重力直接找油》发表在1997年《石油地球物理勘探》第2期,全面地从理论到实践的各方面揭露了艾菲伪科学的本质,从而平息了这场闹剧,“艾菲”最后退出了中国勘探市场。

    李庆忠在发表这两篇论文的过程中,不仅没有奢望得到什么奖赏,相反地还承受着巨大的风险。推崇“直接找油新方法”的人都是当时几个在油田勘探界有影响的人物,李的文章无情地揭露了这些“新方法”的不科学或者伪科学的本质,必然引起许多人的责难。有的人甚至直接找到李庆忠的办公室与他辩论,对此他都一一义正严词地给予答覆。

    李庆忠说他并不怕别人的责难,也早作好了“对簿公堂”的充分的思想准备,他反对伪科学的决心从来没有动摇过。1992年在一次石油部科技大会上,一位专家说:“岩性探测在全国成功的例子太多了,找煤、找水、找油都很准,是公认的找油新技术,没有什么可争议的。即使目前理论上说不清,那么,只要能用它能找到油,不管是黑猫还是白猫,抓到老鼠就是好猫。”随后另一位专家问李庆忠:“你认为不管黑猫白猫,能抓住老鼠便是好猫对不对”。

    李庆忠无视他们的刁难,当即在大会即兴发言:“人们认识问题分感性认识和理性认识。感性认识只是从现象出发,你今天抓住了一只老鼠,明天或者以后再也抓不住了,这只能说明是碰巧,这猫也不是好猫,是一只瞎猫。所以认识问题应分析事物的本质,上升到理性认识才行。”一席话说得对方哑口无言。他还在这个会上严正地指出:“从概率论的观点可以说明,完全不懂科学的胡猜瞎蒙,对某井含油不含油的预报成功率是接近50%。如果加上一定的地质知识再猜,预报成功率就大于50%”。但是请大家注意:“预报成功率”不等于“钻探成功率”,它们是两个不同的概念,李庆忠告诫大家千万不要上当。

    谈及坚持科学真理的问题时,李院士目光坚定地对记者说:“决不能让伪科学泛滥地占有市场,这是我作为一个科学工作者义不容辞的职责。”他认为,“伪科学”之所以能够欺骗世人,无非穿上了科学的外衣,一些看不到事物本质的所谓专家和一些“宁可信其有,不可信其无”的普通百姓都可能成为它盲目的追随者,有时这些追随者甚至数量巨大。所以反对伪科学并不是写一两篇文章就能解决问题的,它需要反伪者具有加倍的勇气和信心,李庆忠院士就是一位具有这样的勇气和信心的反伪斗士。

    老骥伏枥 志在千里

    从“波动地层学”理论的建立到两步法偏移技术的提出;从第一张“土法三维”地震构造图的诞生到《陆相沉积地震地层学的若干问题》和《走向精确勘探的道路》的问世,反映了新中国第一代物探队员艰辛奋斗最终获得突破的艰辛历程。多年在野外居无定所与辛勤勘探的日子,让李庆忠院士的双鬓染上点点斑白。六十多岁后他慢慢退居二线,不再操心生产方面的问题,因此反而有了更多的时间安心做科研,相继发表了不少论文。在就任中国海洋大学地学院名誉院长后,并亲自培养出5位博士和1位硕士研究生。

    李庆忠院士退居二线后,一直致力于建立高分辨率地震勘探系统工程,即从野外地震资料的采集,计算机处理到解释研究,都采用最先进的技术、最优化的方法。他提出了大地吸收(地震波)作用的经验公式;推算出中、新生界地层的吸收指数;研究了“地震子波零相位化方法”,并提出波阻抗反演中存在的五大难题和解决的办法;完成了“用剔除拟合法求取纵波正入射剖面”的技术,使之取代水平叠加,更好地克服多次波,获得高分辨率的剖面。

    1993年,凝结着李庆忠十年心血的《走向精确勘探的道路——高分辨率地震勘探系统工程剖析》一书问世了。此书由石油工业出版社出版后,得到读者们高度的评价,是“打开高分辨率勘探之门的一把钥匙”、“这是一个资深的物探专家正确地看到并选择了地震勘探的明天之路,对今后提高地震勘探的精度将起到重要作用。”这本理论与实践结合的书第一版面世后半年内即销售一空,第二年再版后亦销售告罄。该书后来荣获石油地球物理勘探局1993年科技进步一等奖,被誉为地球物理界的一部经典著作。直至今日,很多文章和著作还引用这部专著的内容。

    1994年继“陆相沉积地震地层学若干问题”之后,李庆忠发表了“近代河流沉积与地震地层学解释”。该文通过黄河及长江四千年来变迁的历史文献记载,说明了每条河流都力图用频繁的决口及改道来铺平整个盆地,而盆地的沉降速度很慢,每一千年只能沉降0.03米至0.20米。所以河流本身不断地在盆地里来回摆动,搬运、翻腾着沙泥沉积物,像一台翻土机,这结果使地震记录上很难辨认一条陆相的、完整的古河道。但是地震勘探还是可以有所作为的,那就是根据振幅异常的存在,可以判断河道砂在哪里发育得更好一些。

    1997年李庆忠院士又发表了“地震高分辨率勘探中的误区与对策”一文。系统总结了近年来国内外高分辨率勘探方面的经验,并指出了野外资料采集及仪器制造等方面的一系列陈旧的传统概念,它们阻碍着高分辨率地震勘探的进一步发展。并指出了当前野外施工中埋好检波器、降低高频噪声水平、及改进地震波的高频激发条件,是头等重要的问题。1998年又发表了“高频随机噪声的三分量测定”,更加清晰地说明了高频噪声的本质是“耦合谐振现象”。这些文章对推动地震高分辨率勘探技术的发展起到了很好的作用。

    随着石油工业勘探形势的发展,我国油气储量增涨的速度跟不上油气开采的速度的矛盾愈来愈大。在油气新的后备资源区,如我国新疆的准喀尔,塔里木及吐鲁番三大盆地,地面的困难愈来愈大。从荒无人烟的大沙漠到羚羊难以攀登的崇山峻岭,都要我们的物探队员去作地震勘探,同时探井钻井的困难也愈来愈大,塔里木的油气层普遍深度达四、五千米,打一口井的代价也愈来愈高。

    为了更好地适应新的形势,1998年李庆忠院士撰写《按科学程序搞好油气勘探》一文,并发表在《勘探家》杂志上,提出了对新疆的含油气规律的认识。他认为油气的生成与聚集与区域性大断裂有关,并指出从色力布亚到和田河,整个玛扎塔克断裂带全长300 公里,是今后寻找油气的一个大场面。文中对吐鲁番盆地及我国东部地区如何深化地震勘探工作也提出了相应的建议。

    时间巨轮转到21世纪,岩性油气田勘探成为石油物探界的热门话题。2006年,李庆忠院士与张进的《岩性油气田勘探——河道砂储集层的研究方法》一书具体分析了我国陆相沉积岩性油田的复杂性,创造性地提出“视同相轴”的新概念,分析了国内外岩性油田勘探河道解释及切片分析的误区,指出今后应该在高精度三维地震勘探基础上,做好叠前时间偏移及应用可视化显示手段,才能获得更好的勘探成效。

    近年来,多波地震勘探在我国兴起了一股热潮,很多人认为“全数字、全波场地震勘探的时代已经到来”。2007年,李庆忠院士与王建花在深入研究多波地震的基础上,共同编写出版的《多波地震勘探的难点与展望》一书系统地分析了多波地震勘探难以解决的技术难点,以反潮流的思路指出三分量数字检波器的缺点,最后指出储层研究今后的出路在于用纵波资料直接反演多波弹性参数。

    以上两本新书出版后,受到了业内人士的广泛好评。著名地球物理学家熊翥先生评价说,这两本书“倡导独立思考”,“用事实说话”,指导“如何分析问题,做好科研”,是“很有新意的两本书”。

    李庆忠院士所在的东方地球物理公司已经成为我国寻找石油与天然气的一支劲旅。上世纪60年代继大庆石油大会战之后,进入华北平原,为我国找到了南北大港油田,濮阳文留、卫城油田,任邱油田及雁翎、薛庄等一批油气田。80年代在塔里木盆地找到了轮南、英买力,及大沙漠里的塔中油田。最近几年又在库车山地的克拉2大气田及冀东南堡油田的发现中立了汗马功劳。中石油集团公司历届领导对这支队伍十分器重,称之为找油找气的主力军。在集团公司的多年培育下,这支队伍配备了各种先进的仪器及野外施工设备,有着每秒230万亿次计算能力的大型计算中心和科研中心,能独立自主地研制我国自己的大型GeoEast地震资料处理软件和资料解释软件。培育了一大批地质地球物理及测绘专家。最近几年队伍作业范围扩大到世界二十多个国家,从苏丹、尼日利亚到沙特、伊朗、墨西哥、委内瑞拉,都有他们的地震队在工作。目前东方地球物理公司已经成为全球最大的陆上石油物探公司,这也为我国油气发展的海外资源战略提供了帮助。

    由于海上石油物探占据了当今全球物探市场绝大多数份额,目前东方地球物理公司正努力将业务范围向海上延伸。在谈到全球各国普遍面临的能源危机时,李庆忠院士认为,解决中国的能源危机关键还是要靠自己,要抓紧在国内继续找石油。在地球物探方面,中国人能做到许多外国人干不了的事情。我国找油找气前景仍然不错,关键是技术上要有所突破。

    生活中的李庆忠院士爽朗豁达,夫人梁枫也是中国石油集团地球物理勘探局高级工程师,两人相识于新疆。同为石油物探人的他们特别理解对方,李庆忠院士动情地说:“正是有了她的理解和支持,我才能在石油物探方面获得一些成绩。”回忆起过去在那些艰苦的岁月,梁老师感慨地说:“1979年我们调到物探局以后,生活才真正得到了改善,开始住进了单元房,有了沙发和家具,过上了比较固定的生活。当时大家都说这是勘探队员的天堂,因为勘探队员从来没有固定的房子住。现在是我们这辈子生活的鼎盛的时期,生活较过去好得多了。” 老两口生活得乐观开朗,如今李庆忠院士生活非常有规律,坚持每天晚饭后散步锻炼。他虽然已年近八旬,但精神矍铄,身子骨非常硬朗。

    采访快结束时李院士告诉记者说,地球物理勘探是当今世界最先进高科技与最原始体力劳动相结合的一个工种,目前我国95%已开发的石油资源都是先由地球物理勘探查明地下结构,提出探井井位,然后由探井钻探发现油气层,才能找到油田。在当今油气勘探部门,“没有地球物理资料不能定探井井位”已经成为不成文法规,由此可见物探工作的重要性。

    李院士对记者说,广大地球物探队员为国家的石油工业做出了很大的贡献,自己只不过是其中一员。他仅仅只是一名普通的物探队员,还希望能为祖国的石油物探事业继续做些事情。这些朴实的话语,透露出一位科学家高尚谦虚的人格魅力。在半个多世纪艰难的石油物探勘探之路上,李庆忠院士默默为中国石油事业奉献了全部的人生。如今的他仍继续行走在这条充满艰辛的道路之上,让我们深深地祝福他,祝福这位可敬儒雅的老者能为我国石油物探工作做出更多的贡献。

李庆忠
中国工程院院士
石油地球物理勘探专家