【实验室里的年轻人】

◎本报记者 荆晓青

“仿真软件只是计算工具，真正的挑战在于把复杂工程问题转化为可以求解的数学模型。在学校的时候，我们青年博士、博士后往往深耕公式、算法，熟练操作各类仿真软件，但普遍缺少井场实操经验，理论与工程脱节是最大短板。”在中国石油集团工程技术研究院钻井机械研究所石油工程数值仿真实验室，博士后孙嘉向记者介绍。他依托固体力学、计算力学搭建的底层模型，为千里之外的井下装备做全套建模。相比于3年前刚入站时，孙嘉多了一份自信。“实验室搭建了整套青年成长体系，目标就是打通书本理论与地下工程的壁垒。”他说。

补齐认知短板

石油工程数值仿真实验室是油气工程的“数字桥梁”：一端联动各地井场，将繁杂多变的现场工况梳理提炼，转化为材料模型、结构网格与边界条件，构建标准化可计算数字模型；另一端依托数值仿真完成强度、疲劳、稳定性等多方位分析，再把晦涩的应力云图、荷载曲线转化为一线工人、现场工程师易懂、可落地的实操优化建议。

在代码与泥浆、数据与现场之间的“双向翻译”历练，也成为孙嘉成长过程中一堂重要的必修课。

孙嘉在清华大学求学期间长期钻研力学理论、结构仿真方法，但在入职实验室后，接手万米深井仿真的艰巨任务时，他才发现“纸上得来终觉浅”——仿真计算曲线和现场实测数据始终吻合不上。

对于仿真模型而言，实际工况的复现程度直接决定计算结果的可靠性。

为补齐一线认知短板，孙嘉主动申请前往万米川科1井驻场二十余天。他从观察钻杆起下、钻具对接，到学习钻具检测和现场工艺流程，一点点熟悉钻井作业，并持续采集井眼轨迹、实测曲率、钻柱振动等关键工况数据，将真实井场信息不断融入数值仿真模型。白日孙嘉扎根井场采集原始工况数据，夜晚在板房整理归类，用现场收集的数据调整完善仿真模型，同步调取远端实验室材料数据库与计算资源，反复优化网格划分、调整边界条件与接触参数。

十余版模型迭代调整后，各个工况下输出的扭矩、悬重曲线终于与井场监测数据高度贴合。这一刻，孙嘉明白了，只有吃透底层力学理论、了解现场工艺、对接一线真实工况，搭建的数值模型、给出的优化建议才能真正具备现场指导价值。

服务生产一线

“将剪切闸板的刀口夹角调整为140度，刀面倾角同步调整至15度。”石油工程数值仿真实验室内，王宝栋紧盯着整面巨幅显示屏上变化的仿真数据，手持电话，远程指导生产一线对高压剪切闸板防喷器展开又一轮结构优化。他告诉记者：“我们不仅要懂理论计算，还要把理论语言转化成一线工人能听懂的具体实操。”

王宝栋是中国石油大学（北京）安全科学与工程专业博士，在校期间便参与“西气东输”“中俄东线”等重大工程的数值仿真研究，是实验室培养出的第一位青年骨干。

从校园到科研一线，王宝栋的成长轨迹始终聚焦高端油气生产装备的自主优化设计。最令他印象深刻的是在生产一线采数据、建模型、盯测试的时光。参与105兆帕高压剪切闸板防喷器结构优化攻关时，实验室团队没有完整的原厂图纸，单凭现有资料根本无法建立出可靠的数值仿真模型。“老一辈进行装备生产时，主要靠卡尺测绘、实物试制，遇到需要调整海外工具与装备的设计尺寸时，普遍依据经验进行等比例缩放。这种方法忽略了设备与工具的受力与变形规律，产品性能往往难以保证。”王宝栋回忆道。

为了精准获取剪切闸板关键结构参数和材料的真实力学性能，王宝栋长期蹲点装备生产一线。建模阶段，他把工厂加工工艺和现场服役工况，准确转化为仿真载荷与约束条件；历经上百次虚拟迭代试验后，他又将繁杂的力学专业术语和结构优化要点提炼为加工厂和井场可直接执行的尺寸调整方案。依托这套行之有效的工作方法，王宝栋与团队成员一起顺利完成了105兆帕高压剪切闸板防喷器的升级迭代，支撑了产品从仿制设计向自主研发与优化设计的转变。

从服务一口井、一项工程，到支撑深层油气开发全链条创新，在实验室的6年时间里，每当王宝栋看到戈壁荒原、深山井场、海外工区的钻井数据汇集在一张张压力分析模型图上时，他便十分自豪。

郭慧娟说，未来，实验室将吸纳力学、机械、人工智能、石油工程等专业的青年力量，持续打磨数字样机虚拟实验、工程风险预演、事故机理逆向分析三大核心能力，完善油气工程材料、装备与工况数据库，推动人工智能与数值仿真深度融合，让更多青年科研人员在理论研究与工程实践之间架起桥梁，为我国油气装备自主创新和深层能源开发接续贡献力量。