白家祉：我国石油机械的鼻祖

        简介：白家祉，石油工程力学专家，教育专家，新中国第一位石油机械学教授;1917年6月11日生于河北省易县梁各庄;1939年毕业于清华大学机械系;1946年获美国马萨诸塞理工学院应用力学硕士学位;1949年获美国哈佛大学科学博士学位;同年回国后历任清华大学教授、机械系副主任，北京石油学院、西安石油学院教授，石油部石油勘探开发研究院教授级高级工程师;1987年8月，70高龄退休后，仍然做石油机械方面的科技咨询工作。

白家祉，在我国石油系统占据了不少第一：他是新中国第一位石油机械学教授，是我国石油工程力学早期专家、教育专家;他是我国第一代石油“海归”，为报效祖国做出不少突出贡献;他是被国务院学位委员会批准的我国首批博士生导师，他培养了我国钻井领域第一位博士后，他直接、间接地为我国石油事业发展培养了一大批人才;他策划并与推荐的学生共同完成了中外第一部大部头系统论定向井控制理论的专著——《井斜控制理论与实践》一书;他第一个研究解决了油田钻井广泛应用的大马力柴油机曲轴断裂难题;他提出的“纵横弯曲法”是最早得到国际权威专家认定并被尊称为“白家祉方法”的……称他为我国石油机械的鼻祖应该不为过。

努力深造报效祖国

1917年6月11日，白家祉生于河北省易县梁各庄。因家庭兄弟姐妹众多，他儿时境遇甚为困苦。但白家祉从小就立下了报国之志，努力发奋学习。1935年，白家祉以优异的成绩考取清华大学公费生。1937年，抗日战争爆发，学校南迁至昆明西南联合大学，1939年他获得学士学位。因学习成绩突出，毕业后留校任机械系助教。1945年他考取清华大学第六届留美公费生，入美国麻省理工学院学习，获取硕士学位，之后又转入美国哈佛大学工科研究院深造，师从H.M.Westergarrd教授研究结构动力学，获取哈佛大学博士学位。

在美国深造期间，白家祉非常关心国内形势发展。1948年间，为了报效祖国，他与侯祥麟共同筹建了中国科协波士顿分会，动员留美同学学成后早日回国，为祖国建设服务。1949年7月，白家祉在获取博士学位后带头启程回国，途经香港，于8月底回到刚刚解放半年的北京。回国后，他多次写信给美国的中国同学，宣传党的政策，传递祖国的形势。不久，吴仲华、李敏华、黄茂光、张建侯、洪朝生等也相继回国。

白家祉回国后，在清华大学化工系任教授，讲授力学、化工机械及化工数学等诸多课程。1953年，我国第一所石油高校——北京石油学院建立。白家祉从清华大学调入该院，先后担任教研室主任、系副主任、副教务长等职务，从事教学和管理工作。他先后担任理论力学、材料力学、机械原理、机械零件、工程数学、弹性力学、流体力学等学科的教学任务。

培养人才扎实奠基

自从1949年8月白家祉从美国留学回到祖国，能留给他美好回忆的时光实在是太少了!因为他想做更多更大的贡献。白家祉是新中国第一位石油机械学教授。1953年，北京石油学院一成立，他就从清华大学调入该院。当时院里年青教师很多，因此他不仅要给学生们讲课，还经常给教师们讲。没有现成的教材，他就自己动手编写。他一生坎坷，在后来的政治运动中受到不公正的待遇：1958年，整风反右他受到严重冲击;1966年文化大革命，他又遭到重创，“反右”加“文革”，他非常心痛被浪费的时间太多!作为我国第一代石油“海归”高材生的白老把1978年视为生命中的重大转折，他用“非常美好”来形容那个他特别珍惜的时期。可惜的是，从那时到70岁退休，他搞科研和带研究生的时间只有短短7年。但就在这有限的时光中，他努力为我国的石油事业直接、间接地培养了一批又一批人才。他培养了10名研究生，包括2名博士生，还有2名获得美国名校博士学位的学生，中国工程院院士苏义脑、现任中国石油钻井工程研究院院长孙宁等都是他的学生。

在力学56师资班中，他承担了弹性力学、板壳理论、机械振动理论等高等力学的授课任务，为石油院校培养师资做出了突出贡献。1962年2月，白家祉调往西安石油学院任教研室主任，讲授多门基础课程，并为培养青年教师开设了高等力学、工程数学等进修课程。有的学科没有现成的教材，他就亲自翻译苏联教材，并写成详细讲稿进行教学。

白家祉带出的博士生中国工程院院士苏义脑，是我国自己培养的钻井领域第一位博士后。1988年，苏义脑的博士论文刚刚完成就收到石油出版社的约稿信。约他写专著《井斜控制理论与实践》一书，正好与他的论文内容相联系。他找白家祉商量俩人合写。白家祉却鼓励他独立完成。在苏义脑的请求下，白家祉同意写该书的总论和其中的一章。其实出这本书早在1983年就商定了，是出版社和白家祉订的合同，双方约定在定向井技术取得一定成果时出版。而出书的时机来了，白家祉却写信给出版社极力推荐自己的学生苏义脑主笔。《井斜控制理论与实践》是中外第一部大部头系统论定向井控制理论的专著，出版后产生很大的影响。如今，苏义脑已当选中国工程院院士。白家祉就是这样：热心扶植后来者，举荐人才，甘当人梯。

科研攻关解决难题

在“七五”国家科技攻关项目“定向井、丛式钻井技术研究”中，白家祉的“井身下部钻具组合的受力分析研究”(即纵横弯曲法)和“圆筒型方位控制器”两项成果获中国石油天然气总公司(部级)1990年科学技术特等奖。他被评为国家“七五”科技攻关先进个人。

论证链条传动存在“临界转速”

大大提高链条制造的精确度

1953年，白家祉在北京石油学院讲授“机械零件”课程，结合教学内容开展科研工作。当时所采用白家祉的苏联教材对链条传动的计算方法属经验设计不够完善，且影响到国产链条的质量。他认为影响链条的因素很多，仅各取一个安全系数，然后相乘作为总的安全系数的这种做法太不准确，应从力学角度深入进行理论分析，便首先对“回转不均匀性”进行了研究。经过数理分析，他论证这项结论原是错误的，而实际情况却是存在着一种“临界转速”，当转速超过这个临界值时，回转就会变为均匀。1957年，他将研究结果写成《套筒滚子链支负荷分析》论文，在《机械学报》上发表，引起了科技界同行的高度重视。此外，他对齿轮传动的计算方法也进行了研究;论证了套筒滚子链条所受到的撞击载荷与套筒链板之间配合的关系以及与润滑方法之间的关系等。这些研究成果对改善链条传动设计，提高制造的精确度起到重要作用。

一改国外近似求解为精确解法

对“纵横弯曲法”有新建树

在定向井轨道控制理论方面，白家祉对“纵横弯曲法”有新发展、新贡献。“纵横弯曲法”是在钻井过程中，对井下钻具组合的分析方法。它主要研究组合钻具的受力与变形，以控制钻头钻进方向。

这项研究国外开始于20世纪50年代。国外对这样复杂的问题只提出了一些近似的求解方法。白家祉于70年代后期开始研究这一课题，提出“纵横弯曲法”的精确解法，经油田现场试验，证实了求解方法的正确性。1982年，白家祉的《应用纵横弯曲梁理论求解钻具组合的受力与变形》在国际石油工程会议上发表。“纵横弯曲法”经不断完善，现已成为用于钻井工程的代表方法之一。它不仅使计算更为精确，而且大大减少了计算工作量，在大型计算机上几分钟才能得出的计算结果，简化到在PC微型机上几秒钟即可完成。

“纵横弯曲法”还被收入石油工程学会编辑的《实用钻井工程》教科书中，并称之为“白家祉方法”。在国内，用这种方法编制的微机软件，已在全国各油田推广应用。

发明的“圆筒型方位控制器”

性能超过国外同类产品

“七五”攻关中，白家祉主持的另一项研究是“圆筒型方位控制器”。套筒变向器是一种控制井眼方位和井斜角的井下工具，是定向井轨道控制的重要工具。这种工具60年代在美国开始生产。由于结构上存在一些严重缺陷，在现场应用中往往得不到预想的结果。白家祉在研究定向井轨道控制的同时，着手研制套筒变向器。白家祉带领学生对变向器进行理论分析的同时，在辽河、大庆、胜利等油田开展现场试验。三种规格的变向器试验了50井次，对变向器的结构进行了三次较大的改进，使之成为一种实用的定向井专用工具。据统计，辽河油田使用套筒变向器与使用井下动力钻具加弯接头相比，节省了扭方位时间，避免了使用昂贵的井下动力钻具，平均每口井可节省费用1万元左右，在大庆油田每口井可节省费用2万元左右，其他油田的统计均在1万元至2万元之间。

目前套筒变向器已成为定向井钻进的有效工具，其性能已超过国外同类产品，这项技术已获得了国家专利。

此外，白家祉在钻井力学领域中，还从事了地层造斜力的定量分析，利用地层自然造斜力设计丛式钻井网络以及适用于破碎坚硬地层的自激振动型的钻头等项目探索的研究。

1987年8月，年满70岁的白家祉虽然退休了，但他仍然关心石油钻井事业的发展，继续做一些科技咨询工作。