作為中國近代高等教育史上建校最早的大學,北洋大學為我國高等學校初創時期體系的建立率先垂范,開啟了中國近代教育的先河。2015年,天津大學(原北洋大學)建校120周年,那些和北洋大學共同走過“雙甲子”的一代代“老北洋”,憑借著歷史際遇和工科學子的求是精神,伴隨著百年前步履蹣跚的中國走過一個個十字路口,創造了浩若繁星的科學成就。他們之中,就有中國海洋石油工程學科的開創者之一——方華燦。
方華燦,中國石油大學(北京)教授,中共黨員。歷任清華大學石油系教師,北京石油學院、華東石油學院機械系副主任、主任,曾任華東石油學院副院長、中國石油大學(華東)副校長。1992年被評為國家有突出貢獻專家、享受政府津貼。
北洋學子
方華燦生于1930年,祖籍安徽定遠。其父青年時期來到北京,方華燦在北京出生并度過少年學習生活,高中升入師大附中。
1948年,方華燦高中畢業,時值解放戰爭拉開決戰序幕,中國百廢待興,因此在學生中普遍崇尚“科學救國”的思想。當時在中國國內學習理工科最好的兩所學校被稱為“南有南洋、北有北洋”,“南洋”即南洋大學堂,現上海交通大學;“北洋”即北洋大學堂。當時,方華燦立志學習理工科,遂以優異成績考入北洋大學。
北洋大學是中國近代第一所大學,1895年10月2日由清光緒皇帝御筆欽準,由被譽為“中國實業之父”的盛宣懷出任學堂首任督辦。在北洋大學,先后走出王寵惠、張太雷和馬寅初等知名校友,也有中國能源工業創辦人和奠基人之一的孫越崎、玉門油礦副總吳士壁等老石油人。
1948年,方華燦離開北京到天津求學時,北洋大學已經進入抗戰復校后的理工結合時期,工學院下設土木、水利、采礦、機械、化工等十個系,理學院設置與工學院關系密切的物理、化學、數學等幾個基礎學科系。方華燦入學后進入機械系學習,并在學校任團委副書記。方華燦在北洋大學的求學時期,校門外的中國發生了天翻地覆的變化,中國終于結束了自1840年以來的動蕩,一個嶄新的國家成立了。
1949年以前,中國在甘肅玉門和陜西延長的石油開發雖然積累了珍貴的經驗和人才,但新中國對石油的迫切需求,政府已經察覺到必須大規模開發石油,而發展石油必須培養大批專業性人才。
1951年,中國石油工業的開拓者之一、時任中央人民政府燃料工業部石油管理總局副局長的嚴爽到北洋大學動員,號召學生學習石油。嚴爽的演講打動了臺下的大三學生方華燦。
奔赴玉門油礦
方華燦受到嚴爽的鼓舞,遂決心學習方向轉向石油。但是,石油相關專業是在當時的中國大學內從未單獨設置過的一門學科,但得益于北洋大學在當時較為完備的學科基礎,采礦系同學可轉為學習石油鉆采、化工系學生可轉為學習石油煉化、地質系學生可轉為學習石油地質,方華燦則在機械系內轉向學習石油機械。
當時,和方華燦一起有20人響應號召報名學習石油機械。由于一沒老師、二沒教材,石油管理總局表示可以讓學生們到玉門油礦實習。大家當即贊成,后經過教育部批準,大學的第四年可以離開學校到現場學習,回來照常畢業。
由于交通不便,從天津到玉門需要半個月的時間。方華燦和同學從學校出發,先坐火車到北京,之后再換火車到西安,之后再換乘汽車。由于當時還沒有長距離輸油管線,玉門油礦生產的石油經過煉制后,只能裝進油桶通過汽車運輸到西安后再通過火車轉運。方華燦和同學就乘坐回程運空油桶的卡車奔赴玉門。
20名學生從西安出發,坐在運空油桶的卡車上,晴天是“敞篷車”,下雨就撐起車上的帆布篷。卡車在土路上行駛一天,大家下車時都成了“土人”。吃的是在西安買的“鍋盔”,每個學生都挎著一個水壺,餓了就掰一塊餅就一口水。方華燦和同學從西安出發10天后到達玉門。
1951年7月,抵達玉門后,20人分成兩組,方華燦一組11人學習石油鉆采機械,另外9人到玉門煉廠學習煉廠機械。方華燦和同學的關系落在玉門油礦鉆探大隊,時任隊長是我國石油鉆井工程的開創者之一的史久光、副大隊長是軍代表范元綬(著名史學家范文瀾之子),還有后來成為我國第一代油田老總的蔣鄰湘、周世堯。
此后近半年時間,方華燦跟隨井隊三班倒,吃、住、勞動都在一起。當時井場在石油溝,距離老君廟基地有幾十公里。大西北冬夜,方華燦和上夜班的工人一道坐著卡車行駛在草木不生的戈壁灘上,伴著偶爾的黃羊叫聲,身上的老羊皮襖難擋大西北刺骨的寒風。
通過井隊的實習,方華燦全面了解了鉆井技術和裝備結構原理。半年后,方華燦又輪換到學習采油機械。通過與采油工們一起工作和學習,方華燦對采油機械的構造和維護進行了全面了解。除了專業學習,方華燦通過與一線工人朝夕相處,他們做人、做事和工作的環境給方華燦留下了深刻印象。有一次下測井儀,起升時由于剎車操作失誤導致鋼絲繩繃斷,飛出的測井儀與方華燦擦身而過,所幸有驚無險。
1952年3月,玉門油礦從前蘇聯引進烏德鉆機(前蘇聯烏拉爾重型機械廠生產),身在玉門的方華燦正好參與該鉆機的接收工作,借此對當時較為先進的鉆機進行了全面了解。烏德鉆機可鉆井深達3200米,由于自重較大,汽車運輸整部鉆機通過蘭州黃河鐵橋有困難,因而需要根據鐵橋的承載能力,對鉆機進行拆解,到玉門后再進行組裝。方華燦參加了到玉門后鉆機組裝到投產的全過程,從而全面了解了前蘇聯的鉆機的結構。
5至6月,方華燦和同學在玉門實習期的最后兩個月,大家各自完成一篇總結報告即畢業論文。方華燦選擇的方向是套管,從套管的制造、運輸、保養、使用、固井、操作、強度和受力分析等方面的學習收獲,進行了總結。此外,11人還集體完成了一本“鉆井工藝和鉆采機械”的系統總結實習報告,后該報告上交到當時石油管理總局教育處處長連慶溥手中,她后來轉給清華大學采礦系,他們將這本報告作為了臨時教材。
這批與方華燦一起響應號召報名學習石油機械的同學,在他們當中走出了李天相(原石油部副部長)、趙國珍(原石油部代教育司司長)、孫家孔(原中石化總工)、劉作藩(原中石化總工)等一批石油戰線領導崗位和石油教育、科技領域的領軍人才。
參與北京石油學院籌建
1952年6月從玉門實習歸校后,學校安排了一個短期學習計劃,選修幾門課,直至8月份畢業。在此期間,方華燦曾師從北洋大學的一位白俄教授學習俄語,這為他以后憑借掌握的英、日、俄三門外語進行科研和教學打下了堅實的基礎。
方華燦的畢業分配還有一個插曲,由于當時負責分配的工作人員并不清楚北洋大學赴玉門學習的20名學生,已經分為煉廠機械和礦場機械。在得知東北需要石油機械人才后,將方華燦、趙國珍、陳家巽3人分配到東北石油管理局。由于當時位于中國東北的大慶油田和遼河油田還未發現,因此東北石油管理局僅需要煉廠機械人才而非礦場機械,無奈方華燦被分配到大連石油七廠。兩個月后,東北石油管理局局長張定一到北京開會,石油管理總局人事教育處處長連慶溥特地向他解釋,說明被分配到東北的方華燦等3人學習方向是礦場機械。后經過張定一局長同意,方華燦和同學趙國珍分到清華大學石油系,同學陳家巽則重新分配到新疆。
清華大學在1952年成立石油系,因學習前蘇聯模式,每個系都要設專業,當時清華大學石油系系主任曹本熹讓陳如恒、方華燦、趙國珍三人籌備石油礦場機械專業。新專業需要教材,方華燦便運用學習的俄語基礎,一邊翻譯俄文材料一邊編寫講義。來不及正式裝訂,就刻蠟版油印后在上課時發給學生。三人分工是陳如恒講授石油礦場機械,趙國珍講授采油機械,方華燦講授石油礦場機械的安裝與修理。三人中陳如恒因早兩年畢業,從助教破格升至講師,方華燦和趙國珍剛到學校則從助教開始。至此,在清華大學建立起石油礦場機械專業。
為了大規模培養石油專門人才,成立一所石油高校被提上日程。1952年,時任石油管理總局代理局長徐今強到前蘇聯考察時,專門參觀、調研了莫斯科石油學院,回國后向燃料工業部請求建立北京石油學院,燃料工業部部長陳郁向周恩來總理匯報,經總理首肯之后展開籌辦工作。為了籌建北京石油學院,1952年10月成立“北京石油學院籌備工作組”,方華燦參加了這個組的工作。
去清華大學報到之前,連慶溥處長找到方華燦談話,讓其完成向上級申請建立北京石油學院的文件,負責編寫好“北京石油學院計劃任務書”,再去清華大學報到。這成了方華燦與石油學院籌建的緣分。
1953年成立北京石油學院,分為地質、鉆采、煉制和機械四個系。玉門油礦總機械師蔡伯民代理機械系主任,方華燦任系主任助理,共同承擔組建機械系。為了完成正規的四年學制的石油礦場機械專業的教學,方華燦系統地準備了有關專業課程、課程設計以及畢業論文等一系列教學環節。為了增強教學實力,1955至1957年,北京石油學院還聘請了莫斯科石油學院石油礦場機械專業的副教授卡西揚諾夫。伴隨著1957畢業的本科學生和1958年畢業的研究生,進一步壯大了石油礦場機械的教師隊伍。此后,方華燦還帶領研究生建立起牙輪鉆頭的大型專門實驗裝置,開展科研,取得了一些科研成果。
至此,在文革前夕,石油礦場機械專業伴隨著整個學校一起,進入了北京石油學院發展的鼎盛時期,并且實現了當時上級提出的建院要求,使北京石油學院從招生規模、硬件實力、實驗室水平、教學質量等方面趕上了莫斯科石油學院。
投身海工四次實踐
1964年,石油工業部發現大港油田,并組織了大港油田會戰。1965年,由于發現大陸架延伸入海,時任石油工業部副部長康士恩遂提出石油要“下海”,開展海上石油勘探。后來,康士恩有機會到北京石油學院作報告,提出發展海洋石油鉆采裝備,方華燦決定將從事的專業方向轉向海洋石油鉆采設備,再次向新領域挑戰。
1965年,方華燦開始轉向海洋石油裝備。沒有書也沒有人教,方華燦借助陸上鉆采機械的學習經驗,仍然奉行實踐出真知。1966年,方華燦到大港后,油田正從大連造船廠接收一座自升式鉆井平臺“渤海一號”。接收該平臺的負責人為大港鉆井總工程師肖希書,為方華燦教過的北京石油學院53級鉆井專業學生。方華燦借助接收該自升式鉆井平臺的良杌,通過查看資料、到平臺上核查等,進行了全面的學習。
文革爆發后,高校停課。方華燦開始從能夠接觸到的各種渠道搜集海洋石油裝備的資料,他跑遍了當時北京機械部、石油部等各大情報所搜集資料,后匯編成書《海洋石油鉆采設備》。為了準備海洋石油鉆采裝備的教學工作,在文革長達十年的時間里,方華燦不斷多次參加了海洋石油鉆采裝備的實踐和收集整理資料工作。
1973年,方華燦到上海地礦部海洋石油局,參與我國自己設計并建造的浮式鉆井船——勘探2號的部分工作,他曾參加過該浮船的升沉補償裝置的設計和建造。方華燦曾做過搜集資料、概念設計以及在制造廠的設計后服務等工作,從而對浮式鉆井升沉補償裝置進行了學習。
1975年,我國從新加坡購買的勘探1號自升式鉆井平臺停泊在廣州灣的萬山群島,方華燦又在該平臺上學習了與“渤海一號”不同型式的自升式鉆井平臺。
方華燦對于海工裝備學習了解的第四次實踐是在1978年。當時,石油部從挪威引進訂購的南海2號半潛式鉆井平臺停泊在海南島的鶯歌海錨地。南海2號由阿科公司建造,方華燦協助接收該船,并參加了在南海打的第一口井。借助接收該船,方華燦耗時半年時間,通過查看資料、清點設備、培訓講課和咨詢鉆井,將海上鉆井全過程和半潛鉆井平臺的結構進行了全面學習。
文革后迎接春天
文革結束后,教育、科技、知識分子的春天來到了,方華燦熱情地投入到高等學校的教學和科研的懷抱。
全國本科生統一高考恢復,學校開始招進了四年學制的正規本科生,方華燦首先在石油礦場機械專業,講授海洋石油鉆采設備課。為了在國內首次開設此課,他總結上述四次實踐的收獲,并參考大量國外相關海洋石油裝備的資料,編寫出版了國內笫一部《海洋石油鉆采裝備與結構》教科書,該書曾獲石油部高校優秀教材一等獎。1979年研究生的全國統一招考也恢復了,方華燦開始在文革以后招收研究生。為了給研究生開設海洋石油裝備的課程,他編寫了《海洋石油鉆采設備理論基礎》一書,首次在國內由石油工業出版社出版。為了配合使用這些教材講課,方華燦還在學校電化教學中心,主講制作了一部錄音、錄像的幻燈片,這部最早在國內出現的音像教材曾受到有關院、校的歡迎,前來采購的院校很多。曾被學校評為電化教學優秀教材獎。
方華燦招收研究生以后,有了科研團隊,他在文革以后開始恢復了科研工作。他最早在國內建起了海洋石油鉆采設備研究室,開展海洋石油工程方面課題的研究。方華燦帶領研究室的科研團隊,首先開展了“海洋石油鋼結構的疲勞壽命”課題的研究。他們利用學校在國內第一批自美國引進的當時最先進的MTS材料試驗機,自主設計制作了海水腐蝕環境室,在施加海浪的隨機載荷作用下,進行了海洋石油鋼結構的構件模型的疲勞裂紋擴展試驗。他們按照裂紋擴展的速率,根據斷裂力學理論,給出了海洋石油鋼結構的疲勞壽命計算的新方法。此項研究成果,曾以“半潛式平臺的立柱在隨杌海浪載荷作用下的腐蝕疲勞壽命計算的研究”為題,在日本東京召開的ISOPE國際學術會議等國內外學術會議上宣讀過論文,也曾在《石油學報》《石油礦場機械》等期刊上發表過論文。總結多年該項的研究成果,方華燦寫出了國內笫一本《海洋石油鋼結構的疲旁壽命》專著,于1990年出版,并獲得山東省優秀圖書二等獎,與其相關的研究成果先后獲得了山東省及國家教委的科技進步獎二等獎。
方華燦在給出“海洋石油鋼結構的疲勞壽命的計算新方法”之后,現場人員提出,計算出的服役海洋石油平臺的剩余壽命的可靠性如何?于是,方華燦以“機械可靠性工程”理論為基礎,開辟了“海洋石油鋼結構的疲勞斷裂失效的可靠性評估問題研究”的新的科研領域。方華燦帶領科研團隊,一方面做海洋鋼結構用鋼的材料強度試驗,測試材料強度的概率密度;另一方面到現場進行調研,尋求海浪、海冰載荷的統計規律;此外,還潛心研究編制了可靠性評估的計算軟件。終于,通過幾年科研工作,不斷前進,“開了花,結了果”。不僅分別獲得了山東省及教育部的科技進步奨二等奨;而且,方華燦還專門寫出了《石油鉆采杌械可靠性》一書出版,獲得了校優秀圖書獎。在此期間,特別是針對我國渤海位于冰區,將研究領域延伸到冰區海洋石油鋼結構,更是前進了一步。為了開展“冰區海洋石油鋼結構的疲勞斷裂及其可靠性評估”的科研,在硬件方面他們進一步充實,在自已購買的高頻疲勞試驗機上,自主研制出了一套液氮制冷恒低溫下疲勞裂紋擴展測量系統(曾獲我國專利一項),他們運用這套測量系統,進行了200多個海洋石油鋼結構的構件模型的低溫疲勞斷裂試驗,制作了“冰區海洋石油平臺的服役壽命的可靠性評估”的計算軟件。他們用此計算軟件,對渤海石油公司的一座已至設計壽命的固定平臺,進行評估,結論是個別構件略作加強后,仍可延長服役3年,而三年中多生產的原油約值3億多人民幣,渤海石油公司獲得了很大利潤,因而以渤海石油公司牽頭的該項目研究成果,曾獲得了國家科技進步奨二等獎。此外,方華燦還總結低溫疲勞斷裂試驗的成果,寫出了《冰區海洋石油鋼結構工程力學》一書,由石油大學出版社出版;方華燦和陳國明兩人,寫出了《冰區海上結構物的可靠性分析》一書,由石油工業出版社出版,并以此書為核心,申報了機械工業科技進步奨,獲得了二等獎。
方華燦在研究“海洋石油鋼結構的疲勞斷裂問題”過程中,發現“強度與應力”這一對矛盾的兩個方面,不僅均具有隨機性,而且,還具有模糊性,因此,他提出了增加考慮模糊性的“模糊概率疲勞斷裂失效”的新概念。方華燦以此為題,申請自然科學基金,獲得批準立項,開展研究。他帶領科研團隊,以隨杌數學(概率論等)和模糊數學為理論基礎,以海洋石油鋼結構為研究對象,建立起了數學模型,解決了定量描述強度與應力兼具隨機性與模糊性的問題,從而使海洋石油鋼結構的疲勞斷裂失效的可靠性評估,更加全面、準確,更加符合實際,前進了一步。就這樣,方華燦建立起了“模糊概率斷裂力學”學科分支,出版了《模糊概率斷裂力學》專著,為進一步提高海洋石油鋼結構的疲勞斷裂問題的研究水平,奠定了理論基礎,方華燦以這本專著為核心,申報教育部科研成果獎勵,曾獲得科技進步奨二等獎。此外,方華燦還將“模糊概率斷裂力學”列為他帶的博士生的一門選修課,他還專門為博士生羅延生講授了該課。進而,方華燦帶領博士生羅延生將“模糊概率斷裂力學”理論,應用于解決油氣長輸管線的安全可靠性評估問題,有所前進,他總結這一科研成果,寫出了《油氣長輸管線的安全可靠性分析》專著,石油工業出版社在發行過程中,由于暢銷,供不應求,曾征得作者同意,再版發行。
退休后老有所為
方華燦1996年退休,退休后仍返聘先后擔任中國石油大學(北京)的杌電學院和學校的教學專家組的組長,長達十六年。在教學專家組的工作實踐中,他深感培養年輕教師及提高學生素質的重要性,于是他執筆寫出了《論高等學校課堂教學》及《寄語大學生》兩部專著出版;還針對“杌械原理”及“杌械零件設計”兩門課進行雙語(漢、英)教學缺少英文教科書的問題,先后出版了英文著作《McchanismDesign》和《DesignofMechanicalElements》兩部,該教科書曾被評為北京市“精品教材”,并已由石油工業出版社自國內拓展至國外行銷。方華燦除了教學專家組的工作之外,他全力傾注到筆耕《海洋石油工程》專著方面,花了大量時間,查閱文獻、搜集資料、現場調研、分析整理,在總結我國海洋石油工程實踐經驗及自己從事海洋石油工程教學科研成果的基礎上,用了將近五年時間,終于在2010年八十歲生日時,由石油工業出版社出版了上、下兩冊共134萬字的《海洋石油工程》專著。方華燦的這部著作《海洋石油工程》上、下冊,已經石油工業出版社申報,被評為國內優秀圖書,;并應英國牛津的ELSEVIER圖書公司之請,譯成英文于2014年由該公司出版,現已行銷于歐美各國及亞洲日本等地。
總之,方華燦六十二年來,為本科生及研究生開設了十一門課,培養的本科生成千上萬,培養了研究生四十多名;他從事科研,獲國家科技進步獎二等獎1項,省、部級科技進步獎二等獎10項,我國專利2項;他發表論文約250篇,其中,國外發表40多篇,為SCI和EI等刊物收錄的約30篇;他出版專著共15部。方華燦是第一批被評為國家有突出貢獻專家的,享受國務院政府津貼。
方華燦做為中國海洋石油工程學科開創者之一,為我國海洋石油工程發展和人才培養傾注了大量心血,成為新中國第一代石油教育工作者。
責任編輯: 李穎