白家祉，石油工程力學(xué)專家，教育專家。論證鏈條傳動存在“臨界轉(zhuǎn)速”，并研究改進(jìn)了鏈條傳動設(shè)計(jì)與制造精度。研究解決了油田鉆井廣泛應(yīng)用的大馬力柴油機(jī)曲軸斷裂問題。提出的“縱橫彎曲法”得到國際權(quán)威專家認(rèn)定，稱為“白家祉方法”。發(fā)明的“圓桶型方位控制器”在油田應(yīng)用，獲國家專利。主持完成的“定向井、叢式鉆井技術(shù)研究”成果于1990 年獲國家科技進(jìn)步特等獎，被評為國家“七五”科技攻關(guān)先進(jìn)個人。

白家祉 - 簡歷

1917年6月11日 生于河北省易縣梁各莊。

1935-1939年 在清華大學(xué)學(xué)習(xí)，獲學(xué)士學(xué)位。

1939-1945年 在昆明西南聯(lián)合大學(xué)工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)系任助教、教員。

1945-1946年 在美國麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)，獲碩士學(xué)位。

1946-1949年 在美國哈佛大學(xué)工科研究院學(xué)習(xí)，獲博士學(xué)位。

1949-1951年 任清華大學(xué)副教授。

1951-1953年 任清華大學(xué)教授。

1953-1962年 任北京石油學(xué)院教授。

1956-1958年 任北京石油學(xué)院副教務(wù)長。

1962-1980年 任西安石油學(xué)院教授。

1980-1987年 任北京石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院教授級高級工程師。

1987年8月 退休。

白家祉 - 生平簡介

白家祉，1917年6月11日生于河北省易縣梁各莊。父親白廣善，曾任軍醫(yī)，于1931年病逝。因家庭兄弟姐妹眾多，境遇甚為困苦。1935年，白家祉考取清華大學(xué)公費(fèi)生。1937 年，抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)，隨學(xué)校南遷，于1939年在昆明西南聯(lián)合大學(xué)畢業(yè)獲學(xué)士學(xué)位。畢業(yè)后，留校任機(jī)械系助教。1945年考取清華第六屆留美公費(fèi)生，入美國麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)，獲取碩士學(xué)位后轉(zhuǎn)入美國哈佛大學(xué)師從H.M.Westergarrd教授研究結(jié)構(gòu)動力學(xué)。

在美國求學(xué)期間，白家祉關(guān)心國內(nèi)形勢發(fā)展。1948年間他與侯祥麟共同籌建中國科協(xié)波士頓分會，動員留美同學(xué)學(xué)成后早日回國，為祖國建設(shè)服務(wù)。1949年7月獲取博士學(xué)位后帶頭啟程經(jīng)過香港于8月底回到已解放半年的北京。他多次寫信給美國的中國同學(xué)宣傳黨的政策。不久，吳仲華、李敏華、黃茂光、張建侯、洪朝生等也相繼回國。白家祉回國后，在清華大學(xué)化工系任教授，講授力學(xué)、化工機(jī)械及化工數(shù)學(xué)等課程。1952年化工系改為石油系。隨后參加了北京石油學(xué)院的籌建工作。1953年，學(xué)院由清華園遷往學(xué)院路新校址后，他擔(dān)任教研室主任，并講授機(jī)械零件、機(jī)械原理等多門課程。他親自翻譯蘇聯(lián)教材，并寫成詳細(xì)講稿進(jìn)行教學(xué)。1956年任副教務(wù)長，并招收副博士研究生。白家祉于1952年參加“九三”學(xué)社，后任石油學(xué)院支社主任。1958年在“反右”中受到不公正待遇，于1980年平反。1962年2月調(diào)往西安石油學(xué)院任教研室主任，講授多門基礎(chǔ)課程，并為培養(yǎng)青年教師開設(shè)了高等力學(xué)、工程數(shù)學(xué)等進(jìn)修課程�！拔幕�大革命”期間，下放勞動至1976年“四人幫”倒臺。此后曾被派去濟(jì)南柴油機(jī)廠協(xié)助解決曲軸斷裂問題。20世紀(jì)70年代后期，研究井斜控制技術(shù)。

1980年，由西安調(diào)到石油工業(yè)部石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院鉆井工程研究所任教授級高級工程師，并擔(dān)任定向鉆井課題組長，完成了國家“七五”期間的重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，在“定向井軌道控制技術(shù)”及“套筒型變向器”兩個專題的研究中，取得了豐碩成果。1984年被國務(wù)院學(xué)位委員會批準(zhǔn)為首批博士生導(dǎo)師，隨即開始招收博士研究生。他在指導(dǎo)研究生或青年人時，注重科學(xué)研究方法。在選擇科研課題時，他說，為人和做學(xué)問都一樣，不應(yīng)有任何投機(jī)取巧，要講求一個“誠”字。白家祉說到做到，率先垂范，因此，學(xué)生們十分敬重他。他先后培養(yǎng)了8名碩士生和兩名博士生。同時，完成了在學(xué)術(shù)界頗有影響的《井斜控制理論與實(shí)踐》的專著。1987年8月，年滿70歲的白家祉退休了，但他仍然關(guān)心石油鉆井事業(yè)的發(fā)展，繼續(xù)做一些科技咨詢工作。

在“七五”國家科技攻關(guān)項(xiàng)目“定向井、叢式鉆井技術(shù)研究”中，白家祉的“井身下部鉆具組合的受力分析研究”（即縱橫彎曲法）和“圓筒型方位控制器”兩項(xiàng)成果獲得中國石油天然氣總公司（部級）1990年科學(xué)技術(shù)特等獎。他被評為國家“七五”科技攻關(guān)先進(jìn)個人，出席了國家計(jì)委、國家科委、財政部聯(lián)合召開的國家“七五”科技攻關(guān)總結(jié)表彰大會。黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人江澤民、李鵬出席了會議，并親自為他們頒獎。

白家祉 - 成就

論證鏈條傳動存在“臨界轉(zhuǎn)速”

1953年，白家祉在北京石油學(xué)院講授“機(jī)械零件”課程，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容開展科學(xué)研究工作。當(dāng)時所采用的蘇聯(lián)教材對鏈條傳動的計(jì)算方法屬經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)不夠完善，且影響到國產(chǎn)鏈條的質(zhì)量。他認(rèn)為影響鏈條的因素很多，僅各取一個安全系數(shù)，然后相乘作為總的安全系數(shù)的這種做法太不準(zhǔn)確，應(yīng)從力學(xué)角度深入進(jìn)行理論分析，便首先對“回轉(zhuǎn)不均勻性”進(jìn)行了研究。經(jīng)過數(shù)理分析，他論證這項(xiàng)結(jié)論原是錯誤的，而實(shí)際情況卻是存在著一種“臨界轉(zhuǎn)速”，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過這個臨界值時，回轉(zhuǎn)就會變?yōu)榫鶆颉?957年，他將研究結(jié)果寫成《套筒滾子鏈支負(fù)荷分析》論文，在《機(jī)械學(xué)報》上發(fā)表，引起了科技界同行的高度重視。中國科學(xué)院長春機(jī)械研究所負(fù)責(zé)人登門拜訪他，并專門成立實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證。此外，他對齒輪傳動的計(jì)算方法也進(jìn)行了研究；論證了套筒滾子鏈條所受到的撞擊載荷與套筒鏈板之間緊配合的關(guān)系以及與潤滑方法之間的關(guān)系等。這些研究成果對改善鏈條傳動設(shè)計(jì)，提高制造的精確度起到重要作用。

解決了大馬力柴油機(jī)曲軸斷裂問題

1976年至1977年，白家祉到濟(jì)南柴油機(jī)廠搞科技攻關(guān)。濟(jì)南柴油機(jī)廠的V12-190機(jī)組已成批生產(chǎn)并大量在國內(nèi)各大油田使用。廠方為擴(kuò)大此型機(jī)組的系列產(chǎn)品，研制8缸機(jī)組，在試運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)曲軸斷裂的嚴(yán)重問題。若按簡單的強(qiáng)度計(jì)算，8缸機(jī)馬力較小，曲軸較短，其尺寸及材料則與12缸所用的完全相同，曲軸承載能力理應(yīng)有所加強(qiáng)，但結(jié)果卻產(chǎn)生了斷裂，讓人十分不解。白家祉通過研究和精確的曲軸扭轉(zhuǎn)振動計(jì)算后，查明原12 缸型的飛輪采用了柔性結(jié)構(gòu)使其有效慣性矩較小，因而可避免造成曲軸斷裂的六階共振；而8缸型采用相同的飛輪結(jié)構(gòu)，則剛好造成使此機(jī)曲軸斷裂的四階共振。白家祉經(jīng)過進(jìn)一步研究找到了解決的好辦法，把曲軸改成剛性結(jié)構(gòu)并適當(dāng)增加其重量，即可完全避免四階共振，保證曲軸安全。白家祉對此型系列大馬力柴油機(jī)還進(jìn)行了多方面的科學(xué)研究，認(rèn)為柴油機(jī)采用的一種硅油減振器，其缺點(diǎn)是重量大、成本高。他設(shè)計(jì)一種層板式彈簧減振器，其優(yōu)點(diǎn)是重量輕，成本低，耐用、可靠，并且具有很強(qiáng)的阻尼減振效果。此外，他還對減小整機(jī)振幅，降低噪音，改善燃燒室等方面進(jìn)行了有效的研究。

對“縱橫彎曲法”的新建樹

在定向井軌道控制理論方面，白家祉對“縱橫彎曲法”有新發(fā)展、新貢獻(xiàn)�！翱v橫彎曲法”是在鉆井過程中，對井下鉆具組合的分析方法。它主要研究組合鉆具的受力與變形，以控制鉆頭鉆進(jìn)方向。

這項(xiàng)研究國外開始于20世紀(jì)50年代。1953年，美國魯賓斯基首先提出了鉆柱模型，導(dǎo)出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程式，但只是對簡單的鉆具組合進(jìn)行一維分析。因?yàn)橛?jì)算模型與實(shí)際情況不符，1954年他重新進(jìn)行了修正。70年代，定向井、水平井的發(fā)展，提出了對彎曲井眼內(nèi)扶正器（穩(wěn)定器）組合鉆具求解的要求。國外對這樣復(fù)雜的問題只提出了一些近似的求解方法。白家祉于70年代后期開始研究這一課題，提出了“縱橫彎曲法”的精確解法，經(jīng)油田現(xiàn)場試驗(yàn)，證實(shí)了求解方法的正確性。1982年，白家祉的《應(yīng)用縱橫彎曲梁理論求解鉆具組合的受力與變形》論文，在國際石油工程會議上發(fā)表，使大家耳目一新�！翱v橫彎曲法”經(jīng)過不斷完善，現(xiàn)在已經(jīng)成為用于鉆井工程的代表方法之一。它不僅使計(jì)算更為精確，而且大大減少了計(jì)算工作量，在大型計(jì)算機(jī)上幾分鐘才能得出的計(jì)算結(jié)果，簡化到在PC微型機(jī)上幾秒鐘即可完成。這種新方法具有模型合理、物理意義清晰、解法簡潔及計(jì)算精確等特點(diǎn)。

美國魯賓斯基通過驗(yàn)證說：“‘縱橫彎曲法’的符合程度很好�！泵绹鳭PT雜志編輯部的評價是“計(jì)算簡便，可以在便攜式計(jì)算機(jī)上運(yùn)算，便于現(xiàn)場應(yīng)用。”世界著名鉆井工程專家米爾海姆在贈言中寫道：“白先生，您在中國的技術(shù)成就是舉世聞名的。感謝您對鉆井工程做出的貢獻(xiàn)”。米爾海姆還把“縱橫彎曲法”收入石油工程學(xué)會編輯的《實(shí)用鉆井工程》教科書中，稱之為“白家祉方法”。在國內(nèi)，用這種方法編制的微機(jī)軟件，已在全國各油田推廣應(yīng)用。

發(fā)明了“圓筒型方位控制器”

“七五”攻關(guān)中，白家祉主持的另一項(xiàng)研究是“圓筒型方位控制器”。套筒變向器是一種控制井眼方位和井斜角的井下工具，是定向井軌道控制的重要工具。這種工具60年代美國開始生產(chǎn)。由于結(jié)構(gòu)上存在一些嚴(yán)重缺陷，因而在現(xiàn)場應(yīng)用中往往得不到預(yù)想的結(jié)果。白家祉在研究定向井軌道控制的同時，著手研制套筒變向器。白家祉帶領(lǐng)他的學(xué)生對變向器進(jìn)行理論分析的同時，在遼河、大慶、勝利等油田開展現(xiàn)場試驗(yàn)。三種規(guī)格的變向器試驗(yàn)了50井次，對變向器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三次較大的改進(jìn)，使之成為一種實(shí)用的定向井專用工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)，遼河油田使用套筒變向器與使用井下動力鉆具加彎接頭相比，節(jié)省了扭方位時間，避免了使用昂貴的井下動力鉆具，平均每口井可節(jié)省費(fèi)用1萬元左右，在大慶油田每口井可節(jié)省費(fèi)用2萬元左右，其他油田的統(tǒng)計(jì)均在1萬元至2萬元之間。

目前套筒變向器已成為定向井鉆進(jìn)的有效工具，其性能已超過國外同類產(chǎn)品，這項(xiàng)技術(shù)已獲得了國家專利。

此外，白家祉在鉆井力學(xué)領(lǐng)域中，還從事了地層造斜力的定量分析，利用地層自然造斜力設(shè)計(jì)叢式鉆井網(wǎng)絡(luò)以及適用于破碎堅(jiān)硬地層的自激振動型的鉆頭等項(xiàng)目探索的研究。

艱苦奮斗 求實(shí)奉獻(xiàn)

1953年，我國第一所石油高�！�—北京石油學(xué)院建立。白家祉從清華大學(xué)調(diào)入該院，先后擔(dān)任教研室主任、系副主任、副教務(wù)長等職務(wù)，從事教學(xué)和管理工作。他先后擔(dān)任理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件、工程數(shù)學(xué)、彈性力學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科的教學(xué)任務(wù)。有的學(xué)科沒有現(xiàn)成的教材，他就自己編講義。在給學(xué)生講課的同時，他還給青年教師講課。特別是在力學(xué)56師資班中，他還承擔(dān)了彈性力學(xué)、板殼理論、機(jī)械振動理論等高等力學(xué)的授課任務(wù)，為石油院校培養(yǎng)師資做出了貢獻(xiàn)。

“縱橫彎曲法”的研究工作始終是在華北油田的板房招待所中進(jìn)行的。20多人擠在一個房間內(nèi)。千百次繁瑣的數(shù)值計(jì)算，一個個精確的數(shù)據(jù)，靠的仍是計(jì)算尺。一位當(dāng)年和白家祉一起工作的同志說：“那里的條件太艱苦了，白家祉經(jīng)常耳堵棉團(tuán)，以排除各種干擾堅(jiān)持工作�！�

1977年我國恢復(fù)高考，白家祉的孩子要考大學(xué)，老伴幾次托人帶話，讓他回來給孩子輔導(dǎo)一下功課。那時，白家祉正在華北現(xiàn)場搞實(shí)驗(yàn)，由于經(jīng)費(fèi)缺乏，實(shí)驗(yàn)遇到了許多困難，白家祉不能回來，也不肯回來。為了搞研究，他曾坐著卡車去華北；為了搞研究，他春節(jié)沒過完就去渤海；為了搞研究，他迎著風(fēng)雪上遼河；為了搞研究，他頂著酷暑下江漢油田。一位博士研究生說：“白老師從來不愿意麻煩人。其實(shí)他的學(xué)生哪個油田都有，現(xiàn)在都是頭頭腦腦的，如果去打個招呼，肯定照顧得很周到。可他去油田就直奔現(xiàn)場。他不圖享受，可那時終究也是快70歲的人了�！�

白家祉指導(dǎo)的一位碩士研究生說：“白教授治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，理論基礎(chǔ)深厚，他對我們的要求十分嚴(yán)格。他指導(dǎo)的選題都直接與油田生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。在做碩士論文期間，他每周都指導(dǎo)我們一次，了解研究進(jìn)展。要求我們需要推導(dǎo)的數(shù)據(jù)，他自己也推導(dǎo)一遍。如果我們推導(dǎo)出了差錯，他就幫我們找出原因，及時糾正。這樣也培養(yǎng)了我們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧己昧?xí)慣�！�

白家祉帶出的博士生蘇義腦，是我國自己培養(yǎng)的鉆井領(lǐng)域第一位博士后。他講述了與白家祉合作寫書的經(jīng)歷。1988年，蘇義腦的博士論文完成后不久，收到石油出版社約稿的信件。約他寫專著《井斜控制理論與實(shí)踐》一書，正好與他的論文內(nèi)容相聯(lián)系。他找白家祉商量倆人合寫。白家祉卻鼓勵他獨(dú)立完成。在蘇義腦的請求下，白家祉同意寫該書的總論和其中的一章。出書時白家祉堅(jiān)持不署自己的名字或署在第二位，那是蘇義腦硬把他的名字署在第一位的。事情過后，蘇義腦才從石油出版社了解到，出這本書早在1983年就商定了，出版社和白家祉訂了合同，雙方約定在定向井技術(shù)取得一定成果時出版。而對著雙方的合同和白家祉寫給出版社推薦自己的信，蘇義腦久久不能平靜。從中他看到了老師的良苦用心�！毒�斜控制理論與實(shí)踐》是中外第一部大部頭系統(tǒng)論定向井控制理論的專著，出版后產(chǎn)生很大的影響。1991年，白家祉在給院里的一份材料中卻這樣寫道：“蘇義腦與我合著30多萬字的《井斜控制理論與實(shí)踐》一書，其中約有十分之九的內(nèi)容是由他執(zhí)筆寫成的。內(nèi)容多屬創(chuàng)新見解�！比缃瘢�蘇義腦已經(jīng)當(dāng)選中國工程院院士。白家祉熱心扶植后來者，推舉人才，甘當(dāng)人梯，實(shí)在是難能可貴。

白家祉 - 主要論著

1 白家祉.套筒滾子鏈條回轉(zhuǎn)不均勻性的計(jì)算.機(jī)械工程學(xué)報，1957.7

2 白家祉.帶屈伏值的假塑性流體的雙曲模式方程與壓降計(jì)算式.石油學(xué)報，1980.4

帶屈伏值的假塑性流體的雙曲模式方程與壓降計(jì)算式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.石油學(xué)報，1980.7

3 白家祉.國際石油工程會議論文集.應(yīng)用縱橫彎曲連續(xù)梁理論求解鉆具組合的受力與變形.北京：石油工業(yè)出版社，1982.3（SPE 10561）

4 白家祉.關(guān)于穩(wěn)斜鉆具的選擇.石油鉆采工藝，1985（1）

5 白家祉.A New Design of Azimuth Controller for Rotary Drilling.38屆加拿大國際石油會議（Calgary）1987.6

6 白家祉，等.縱橫彎曲法對鉆具組合的三維分析.石油學(xué)報，1989.4

7 白家祉，蘇義腦.井斜控制理論與實(shí)踐.北京：石油工業(yè)出版社，1990

白家祉 - 參考資料

[1] 中國數(shù)字科技館 http://www.cdstm.cn/zhuanlue/persondetails.jsp?personid=167647