对话国家“千人计划”特聘专家、长城钻探高级技术专家陈文轩

   2012-10-09 中华石化网记者 孙秀娟

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“我们到海外学东西,其实最终目的还是想为祖国做点事情。

对科研来说,最重要的是思路,方向对了,就容易;否则,就会走弯路。因此,我们做一件事,知其然,还必须知其所以然。”

专家简介

  陈文轩

  1983年7月获得南京工学院(现更名为东南大学)无线电工程系学士学位。1983年8月至1991年6月在中国科学院广州电子技术研究所从事电子与通信技术的研发工作。

  1993年5月获得美国休斯敦大学电气工程系硕士学位。先后在美国贝克休斯公司和哈里伯顿公司从事测井装备的研发工作。

  2006年1月,他到长城钻探工程公司测井技术研究院(原中油测井技术服务有限责任公司研发中心)工作,通过对现代通信理论特别是正交频分复用理论的研究,并对测井电缆传输模式在电缆通信与井下仪器供电中的应用等技术进行攻关,成功开发出具有完全自主知识产权、达到国际领先水平的高速测井电缆传输系统。其上传速率达到了1000Kbps,为研制开发下一代分辨率更高、 系统更复杂的成像仪器提供了通信保障。

  作为项目的总设计者,他带领研发团队成功开发出有自主知识产权的基于以太网技术的井下仪器总线系统,总线的数据率达到了10Mbps。

  作为LEAP800测井平台项目的总体设计者,他研发的网络化和模块化测井平台达到了国际先进水平。

技术创新的智慧变阵

  记者:2010年11月18日,LEAP800测井系统顺利通过集团公司科技成果鉴定。专家认定其整体达到国际先进水平。其中,电缆传输技术和阵列感应技术达到国际领先水平。这给中国石油测井带来了怎样的竞争力?

  陈文轩:这证明,在国内,我们一样能研发出世界一流的测井装备!中国测井企业可以用LEAP800在全球各地投标作业,拥有了与国际知名公司在同一起跑线上竞争的利器。

记者:测井这个专业是公认的“高技术综合集成”。作为项目的总设计者,您主要负责哪方面的研发?

陈文轩:这套测井系统主要包括一个测井平台系统和井下仪器等。我负责的是地面系统、井下电缆传输以及仪器总线的研发。我们主要是搭个平台,唱主角的还是井下仪器。

  记者:那么,您提出的网络化、模块化和平台化的核心设计理念如何理解?利用卫星通信、互联网或3G网络实施的远程控制和传输技术实现全球无缝隙宽带网络接入、全球数据共享又是怎么回事儿?

陈文轩:地面系统是支持平台,需要事先综合考虑、设计好所有因素。我们从一开始就确立了开发满足油田技术服务所需要的钻井、测井、录井、随钻测量、定向等信息数据的现场采集与处理,数据实时传输、存储及显示的网络平台系统的研发思路,创立了井场统一数据平台系统理念。整个地面系统是一个网络,地面与地下的通信又是一个网络,所有的井下仪器又是一个网络。每个仪器有一个IP地址,像计算机一样即插即用。这使设备本身可以像积木一样,根据井下测试需要任意组拼,能够提供常规、成像以及地层测试等多种测井技术服务。同时,组件可以像电脑上插入鼠标接口一样,自动进行识别。只要插上网线,LEAP800测井系统就可以像腾讯QQ一样,实现自动在线升级。

  记者:相比而言,这太方便了。在测井系统上应用网络技术,全球范围内这样做的多吗?其先进性在哪儿?

陈文轩:除我们外,只有极个别的西方公司也应用这样的技术。这套网络化技术加上卫星通信,就意味着你在世界上任何一个地方,都可以掌控全球的仪器服务状况。打个比方,在高危地区进行技术服务时,只要当地人把设备连接上,把电源打开,工程技术人员就可以在北京总控室操作测井大车。当国外施工现场操作员工碰到技术难题时,技术支持专家也可以把操作界面转过来远程操作。根据不同的需要,在国外,我们用海事卫星;在国内,使用3G技术可以更省钱。

  记者:现在的网络速率可以达到1000Mbps,地面以上的好说,但在地面以下的复杂环境中,对仪器总线要求就更高了吧?

陈文轩:是。所谓的仪器总线,相当于办公室的计算机都连到服务器上的连线,同样是应用了当下最先进的网络技术。其难度表现在,一方面要接受井下传输的数据,一方面要给井下仪器稳定供电。关键点在于如何实现高效率分配。共7根缆线加上一个缆皮组合成小手指粗细的电缆,既要通过通信向下发命令、向上传数据,又要分路向下供电,少则两路,多则四路,瞬间功率很大……你要做的就是在相互不干扰的情况下,实现几根线间的最佳组合。

2  超越自我,让理想照进现实

  记者:您是目前世界上最高速测井遥测系统的开发者。在全球范围内,把高速电缆传输速率提高到800Kbps,是您在美国公司参与研发的;现在中国石油的1000Kbps是世界第一,也是您创造的。这就相当于打破了自己保持的纪录,您是如何不断超越自我的?

  陈文轩:要创新,就必须避开已有的知识产权。重打鼓另开张意味着我们要重新梳理技术细节,建立模型,抛弃旧有的研发思路,确保研发成果不受知识产权的约束。

  记者:这就是说,同样的路,您要用不同的方法走两回。尽管已经积累了成功经验,但要研发出具有完全自主知识产权的技术成果,就必须另辟蹊径。这是不是具有更大的挑战性?

陈文轩:对科研来说,最重要的是思路,方向对了,就容易;否则,就会走弯路。如果只是跟着别人仿造,不了解系统和协议,就只能挂接人家设定好的仪器,不能在系统上增加自己需要的新仪器。

因此,我们做一件事,知其然,还必须知其所以然。因为这个研发结合了中国测井企业和市场的需要,每一行的代码都是自己编写的,每一件器械都是自己选择的,每一个连接都是自己设计的。这使每一个环节都具有成长性,未来设备也可根据需要随时再升级。而且,我们可以在这个系统上挂接自己需要的任何仪器,就像在电脑上插网卡一样简单。

  记者:与平日我们看得见、常用的通信不同,要把仪器在井下采集的数据从地下传输上来,让地面上的系统来处理,这个过程面临极其复杂的高温、高硫、高压、震动环境考验,最难解决的问题是什么?

  陈文轩:相比我们生活中用的电话线或者几兆甚至几十兆的宽带,测井电缆的频带也相对比较窄。其差别之大,如果把电话线比作高速公路,那电缆线就是农村里的小土路。因为特殊环境对电缆在材料、抗拉、耐高温、强度等方面的特殊要求限制了频带。要想在这有限的空间里“开快车”,决定了搞井下通信只能最大限度地高效利用频带。

  记者:那您带领团队从何入手去解决难题?

  陈文轩:过去我们使用频带的技术比较粗放,只使用了一部分。现在的OIDM技术则是把频带分成一小块一小块的子频带来使用,让每一块的频率更高,抗干扰能力更强。一旦外界对某一块频带造成了影响,也可能绕开这一小块不用,但并不影响其他部分正常传输。

另外一个难点就是温度,我们的电缆要求在175摄氏度高温环境中正常工作,但我们定制的器械常常达不到这个要求。因为眼下军用品才做到125摄氏度,工业级只有85摄氏度。

  记者:这就是说,在眼下的技术产品环境中,能找到的配件、器械很难满足测井电缆的创新需求?

陈文轩:的确。因为我们的技术相对较新,用的很多产品都是刚刚研发出来的。要选择出适用的,就得不断地买来各种产品进行温度试验。买来的芯片,看上了容量大、体积小,但绝大部分又不符合温度要求。这样的试验既花时间又花精力,但还必须一次次地坚持做,不可心存半点侥幸。

  记者:因为涉及技术多,这样的研发并不是自己努力就可完成的,也受制于眼下相关技术、产品的发展制约?

陈文轩:对,测井系统的技术确实与当前技术发展相辅相成。别人不需要、不去做的事,就得自己去寻求满足自己研发需求的产品元件。这也是我们耗费精力和时间最多的地方。最多的时候,同样的实践需要几十次。

  3 事业平台的诱惑

  记者:说到创新理念,您在中国科学院的广州电子技术研究所待了8年,到了海外又学习工作了十几年,在哪些方面受到了震撼冲击?哪些是研发中最具核心价值、直接发挥作用的因素?

  陈文轩:其实国内的机制也是比较完善的,一直在探索更好的路径。在海外,感受比较深的是科研人员做事情更踏实认真,目标明确。从需求开始,到设计,再到路径,一步一步去做,追求在最短时间内做成可以在市场上产生效益的产品。但不以成败论英雄,不见得一年半载、两三年就得出一个产品。有些研发是长期的,但对公司的未来又是至关重要的,科研人员也会扎扎实实地做积累,着眼于长远发展。

  记者:您在贝克休斯和哈里伯顿的时候,都经历过研发进行到一定程度,由于外界经济形势影响或者内部环境变化,项目被动地停下了的情况。那如果以产品论英雄,是不是因为产品没有出来,就算您的研发失败了呢?或者说受损失的是科学家或者公司?

陈文轩:在西方,研发的目标是把产品推向市场。但公司也会考虑根据市场环境的变化,把有限的资金、力量集中到最有市场的项目上。不能马上产生效益的项目,可以暂缓。研发的科学家、骨干人员被视为公司的根本,就算市场环境不好,公司效益受到影响,也不会减少关键科研人员,这是公司保持持续竞争力的保证。

  记者:2006年时还没有“千人计划”。而当时的您在世界这个领域中属于最优秀的专家了,当时的中油测井技术服务有限责任公司(CNLC)并不显眼,您怎么下决心义无反顾地回国创新?

  陈文轩:我们到海外学东西,其实最终目的还是想为祖国做点事情。当时一说回国的话题,几乎没有经过多少时间的思考就决定了。考虑更多的倒是“怎么做”。2004年底到2005年底,我们一直在沟通:中国测井到底需要什么,我们回国后如何做才能效率比较高?毕竟,中国石油是个很大的平台,也是一个大气的企业集团。

在美国做,环境是好,但难以给国内培养人才。我们不光想自己研发出一项或者几项新产品,还想带出、拥有一支创新团队,创新研发的文化、理念、精神、技术,我们的创新能力才算有了活源,水平才能步步提高。

记者:持续地保持并突破世界纪录并不容易,但您做得好像并不费劲?

  陈文轩:因为我一直在这个领域,天天思考、琢磨的就是这些东西。中国人不笨,我也算不上聪明,就是比别人多花一点时间。我一直就是想做好自己!

  4 这是一个团队工作 人才最重要

  记者:刚回国时,最大的困难不是环境、不是机制,而在于寻找到合适的人才?

  陈文轩:这是一个团队工作,没有人才,就不可能出成绩。尽管当时企业领导开了一路绿灯,但这个行业面窄,我们选人家严格,人家对我们也很挑剔,前三个月才选到几个人。双方的理念和要求必须匹配才行。不过,几年过去了,那一番工夫没有白费,当初招来的那些人,现在都是顶梁柱。

  记者:带团队的难度在于,要建立适合的科研文化。人员通过不同渠道、不同的成长经历,“心在一处”相当关键。如何让大家在企业中目标一致?

  陈文轩:在研发过程中,我们建立各学科之间的紧密协作沟通机制,研发团队分成总线、遥传、地面三个项目组,重点培育团队的持续技术创新能力。在管理上,主要是建立一套严格的研发流程,让每位员工都清楚自己该做哪些工作,如何做才能保证效率更高。

  记者:创新本来就是做以前没做过的事,是允许失败的。为什么您却要求研发团队的每个人追求“零错误”理念?

  陈文轩:这并不矛盾。在做事之初,设计时必须系统思考,把每一个细节都当成一个系统,把需求考虑周全。在具体设计中,每个环节都要反复论证,追求满足整个大系统的要求。不仅一个人思考,研发小组还要坐在一起讨论,站在客户角度看问题,以智慧激发智慧。几个回合后,基本上就可以达到“零错误”了。当然,也有当下技术解决不了的难题,但这依然是我们追求的目标。

记者:这对一个人的影响不仅在于当下,更在于未来,您努力让科研人员养成好的科研习惯,是可以让他们受益终身的。

  陈文轩:我们提倡把每一步研发都当成最后的版本,追求做到完美,是眼下可以做到的最好的。如果留有余地,总想着这个问题可以等下一个版本时再解决,那肯定做不好。因此,“把每一版都当成最后一版来做”是我们致力于建设的科研文化。

  记者:那年轻人跟您做上一段时间,都可以站在更高的台阶上想问题,每个人都可以当将军了!

陈文轩:中国有句古语,修身齐家治国平天下。做事情,有多大的本事做多大的事。我们招聘来的人,一般会先从小项目开始,而作为带头人就得留意每个人的特点,发现长处。如果小事可以做得认认真真,那就可以安排大事给他,也不会差到哪里去。

  记者:科技创新的本质应该是以管理创新为前提的,如此科技创新才能更顺畅。您怎么看?

陈文轩:科研需要专注,也需要一个让科学家专注的环境。一个团队能不能做好一个项目,没有建立良好的文化,营造良好的环境,就不可能高速发展上去。

相关链接

LEAP800测井系统的网络化结构示意

整个测井系统由三个网络组成:地面系统形成一个网络, 所有的井下仪器组成第二个网络,地面路由网关和井下路由网关构成另外一个网络。

  

 
 
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