中国工程院院刊--《中国工程科学》2007年11期

主攻石油技术，探索物理基础

   ——访燕山大学石油工程研究所李子丰教授

李子丰教授是石油工程领域知名专家。1962年7月生，中共党员、民盟盟员，河北省迁安市人。1983年毕业于大庆石油学院钻井工程专业；1986年于该院石油机械工程专业获硕士学位；1992年于中国石油大学（北京）油气田开发工程专业获博士学位；1992年～1994年哈尔滨工业大学力学博士后；1994年～1997年大庆石油学院副研究员；1997年～1998年大庆石油学院研究员,大庆市政协常委；1999年中国地质大学“211”工程特聘教授、博士生导师。现任燕山大学石油工程研究所教授、博士生导师。二十几年来, 李子丰教授一直奋斗在石油工程学科的研究和教学工作的前沿。

石油与天然气是国民经济的重要能源、化工原料和战略物资。20世纪以来，人类对石油与天然气的需求迅速增长，石油与天然气工业获得了迅速发展，促进了石油与天然气开采理论与技术的形成和发展。李子丰教授结合石油工程科学和技术发展的需要，对石油钻采工程中的一些基础理论和应用基础理论进行了比较系统的研究，取得了创新性成果；同时，对哲学和物理学的一些基本理论问题进行创造性的探讨。

热爱教育，培养人才

李子丰教授热爱石油工程专业，更热爱教育事业。1999年4月，他应聘到中国地质大学任“211工程”特聘教授，并担任石油工程学科带头人。在中国地质大学（武汉）工作期间，按照教育部对石油工程专业的要求，他和有关专业的同事对中国地质大学（武汉）石油工程专业教学计划进行了较大调整，立项建设油气田开发工程博士点和油气井工程硕士点。2002年7月，李子丰教授调入燕山大学工作，在该校建成石油工程专业和石油与天然气工程学科。

李子丰教授将“促进人类进步事业、增强祖国经济实力、培养高级技术人才、服务石油工业建设”作为自己的座右铭。

依靠基础，奉献技术

油气井杆管柱力学是石油与天然气工程学科的核心基础理论之一。李子丰教授自1985年以来，一直集中精力从事油气井杆管柱力学的理论与应用工作。他在“八五”、“九五”国家重点科技攻关项目和“863”高科技发展规划为主的科研项目支持下，建立了油气井杆管柱力学理论体系。

(1) 油气井杆管柱动力学基本方程。提出了油气井杆管柱动力学基本方程；该方程统一了原有的油气井杆管柱力学分析领域的各种微分方程,为油气井杆管柱各种动静态力学分析奠定了基本理论基础。应用方便，理论精确。

    (2) 油气井杆管柱的拉力和扭矩。建立了定向井、水平井杆管柱稳态拉力—扭矩模型，得到了广泛的应用。

    (3) 有杆泵抽油系统井下工况诊断与预测。建立了定向井有杆泵抽油系统动态参数监测与仿真的数学模型，并应用于有杆泵抽油系统的参数优选和井下工况诊断中。

    (4) 油气井杆管柱的稳定性。推导了斜直井中受压扭细长杆管柱几何非线性屈曲的微分方程, 建立了水平井段杆管柱稳定性力学分析的数学模型, 分析了无重受压扭圆杆管柱的螺旋屈曲。

    (5) 钻柱振动。改进了钻柱纵向振动、扭转振动、纵向与扭转耦合振动的数学模型。发现以往防纵向振动数学模型的边界条件错误是导致钻铤破坏的主要原因之一。

    (6)下部钻具力学分析。建立了下部导向钻具三维小挠度静力学分析、三维大挠度静力学分析和三维小挠度动力学分析的数学模型。

(7) 热采井管柱力学分析。利用热弹性力学理论，对套管和隔热油管进行了力学分析；提出了预膨胀固井技术。

    李子丰教授对上述模型进行了求解,编写了成套的工业应用软件，在石油钻采作业中得到较广泛的应用。

    基于上述成绩，李子丰教授曾获得1997年中国科学技术发展基金会孙越崎科技教育博士后奖和1998年黑龙江省第四届青年科技奖。他的专著《油气井杆管柱力学》获1999年黑龙江省优秀著作一等奖，并被国内几所大学作为研究生教材。在《SPE Drilling & Completion》、《Journal of Canadian Petroleum Technology》、《力学学报》、《工程力学》、《力学与实践》、《石油学报》和《天然气工业》等学术刊物上发表论文100多篇，其中Sci和Ei 收录近30篇。

重视哲学，探索真理

李子丰教授重视哲学和物理学的基础问题的研究。他认为：（1）空间是不依赖于人们的意识而存在的。空间是连续的、无限的。空间是三维的、各向同性的。空间是可以用各向同性的坐标系统进行标识的。（2）时间是物质运动过程的持续性和顺序性，是不依赖于人们的意识而存在的，是永恒的。时间是连续的、单向的、均匀流逝的、无始无终的。时间是可以用均匀计时系统进行标识的。（3）质量是物质的本质属性之一。质量是物体包含物质的多少。没有质量小于或等于零的物质。（4）能量是物质运动的状态属性。（5）时间是时间，空间是空间，它们都是客观存在。时间不是空间的函数，空间也不是时间的函数。它们都是描述物质世界的基本量，是定义之后就不再变化的。（6）质量是质量，能量是能量，它们都是描述物质的基本量。质量与能量不能互相转化。（7）在物理学中，有一维空间（线）、二维空间（面）和三位空间（体）；不存在大于三维的物理空间。（8）原子能源于原子内的能量。原子能的释放是基本粒子带着其质量和能量一起转移了。为了解决运动物体的测量问题，他提出了视时空的概念，导出了运动坐标系真实时空、静止坐标系视时空与静止坐标系真实时空的关系，建立了运动物体观测论。运动物体观测论解决了运动物体的测量问题，运动不会产生长度变化、时间变化和质量变化，不存在光障。