不過(guò)，接下來(lái)對(duì)于研制偶極聲波探頭，王秀明并不被看好。加上他長(zhǎng)期從事計(jì)算聲學(xué)研究，又是剛回國(guó)，質(zhì)疑聲不斷傳來(lái)——“大家都做不出來(lái)，你能做出來(lái)？”

9月中下旬，2023年國(guó)際超聲大會(huì)在中國(guó)召開(kāi)。閉幕式上的民樂(lè)表演完畢，大會(huì)主席、中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱“聲學(xué)所”）研究員王秀明長(zhǎng)舒了一口氣，“籌備4年的會(huì)議，終于圓滿結(jié)束了”。

在王秀明的推動(dòng)下，此次大會(huì)特別設(shè)立了“應(yīng)先生獎(jiǎng)”，以紀(jì)念我國(guó)著名超聲學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士應(yīng)崇福。

不久后，王秀明便匆忙飛去了澳大利亞，趕著給小孫子過(guò)1周歲生日。

大洋此岸有事業(yè)，大洋彼岸有家人。10多年來(lái)，王秀明就這樣在兩國(guó)之間來(lái)回穿梭，即使已經(jīng)退休兩年，也依然如此。“工資都花在機(jī)票上了！”他打趣說(shuō)。

如今，王秀明已習(xí)慣了這樣的奔波，可在多年前，作出回國(guó)的決定并不容易。當(dāng)時(shí)，已過(guò)不惑之年的王秀明是澳洲聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）國(guó)立石油資源研究中心（ARRC）的首席科學(xué)家，做著自己喜歡的計(jì)算聲學(xué)研究。

但王秀明的博士生導(dǎo)師、中國(guó)科學(xué)院院士應(yīng)崇福希望他回國(guó)發(fā)展?！艾F(xiàn)在國(guó)家處于大發(fā)展時(shí)期，需解決油氣勘探中聲波探測(cè)的核心技術(shù)問(wèn)題，你回聲學(xué)所能做出一番成就！”

對(duì)于油氣勘探而言，首先需要地質(zhì)學(xué)家進(jìn)行區(qū)域概查，確定可能存在油氣田的地區(qū)和范圍，再進(jìn)行區(qū)域普查，利用人工地震方法推斷地下巖石結(jié)構(gòu)，大體確定地下油氣儲(chǔ)層位置。

在接下來(lái)的區(qū)域詳查中，則需要打井測(cè)量，利用專門(mén)的儀器確定油氣田的詳細(xì)信息。如橫波成像測(cè)井儀便可通過(guò)發(fā)射聲波后記錄聲波被巖體反射回來(lái)的數(shù)據(jù)，判定油層的位置、厚度和含油飽和度等。

“這就像是在井下給巖層做B超檢查，通俗地說(shuō)，聲波聲音越大、頻率越高，探得越遠(yuǎn)、油層分辨越清晰?！蓖跣忝髡f(shuō)。

早期，我國(guó)的橫波成像測(cè)井儀依賴進(jìn)口，到20世紀(jì)末21世紀(jì)初，世界各國(guó)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)升級(jí)，國(guó)外油田技術(shù)服務(wù)公司不再向我國(guó)出售先進(jìn)的測(cè)井儀器，儀器中的關(guān)鍵部件——聲波探頭更屬于嚴(yán)格控制的產(chǎn)品。

“當(dāng)時(shí)一套聲波探頭要100萬(wàn)元，后來(lái)國(guó)外公司干脆不賣了，只提供服務(wù)，最貴的時(shí)候，測(cè)一口3000米的井至少要10多萬(wàn)元，全國(guó)油氣勘探測(cè)井的花費(fèi)可想而知。”王秀明說(shuō)。

無(wú)法采購(gòu)新儀器，原有的進(jìn)口測(cè)井儀便成了“香餑餑”。急需時(shí)該儀器在一個(gè)地區(qū)測(cè)完，馬上就得“坐”飛機(jī)到下一個(gè)地區(qū)開(kāi)展作業(yè)。但這不是長(zhǎng)久之計(jì)，突破“卡脖子”技術(shù)，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的橫波成像測(cè)井儀迫在眉睫。

在副導(dǎo)師、聲學(xué)所研究員張海瀾的介紹下，王秀明于2006年正式回國(guó)，任聲學(xué)所超聲物理和探測(cè)實(shí)驗(yàn)室主任。

不過(guò)，接下來(lái)對(duì)于研制偶極聲波探頭，王秀明并不被看好。加上他長(zhǎng)期從事計(jì)算聲學(xué)研究，又是剛回國(guó)，質(zhì)疑聲不斷傳來(lái)——“大家都做不出來(lái)，你能做出來(lái)？”“王秀明要去搞這個(gè)？他可是神算家，只能在計(jì)算機(jī)上翻翻跟頭吧?！?/p>

自1992年起，國(guó)內(nèi)多家單位曾嘗試研制偶極聲波探頭，然而其耐溫性能、發(fā)射和接收效率，以及體積、頻率和功率等技術(shù)指標(biāo)都沒(méi)有過(guò)關(guān)。一位做了5年研制工作以失敗告終的同行對(duì)王秀明說(shuō)：“我告訴你，搞不成的，一到高溫狀態(tài)就開(kāi)裂。”

然而，王秀明不這么認(rèn)為。哪怕沒(méi)有相關(guān)的研制經(jīng)驗(yàn)，他也在想：“外國(guó)人能做出來(lái)，我們?yōu)槭裁醋霾怀鰜?lái)？”

夸下海口容易，實(shí)際研究困難。與中海油田服務(wù)股份有限公司簽下兩年研制合同后，前一年多，研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破了高溫固化、一致性測(cè)試等一系列難題，可到了耐高溫高壓測(cè)試環(huán)節(jié)，卻怎么也通不過(guò)。

超聲探頭的結(jié)構(gòu)就像“三明治”，兩片一模一樣的壓電陶瓷片夾著一個(gè)金屬片，通過(guò)高溫膠粘在一起。加電信號(hào)后，兩側(cè)的陶瓷片發(fā)生位移變化，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，帶動(dòng)金屬片發(fā)出響聲，聲波就此產(chǎn)生。

“進(jìn)行測(cè)井時(shí)，超聲探頭需要深入地下幾千米甚至上萬(wàn)米，溫度高、壓力大，讓它保持正常工作是核心技術(shù)之一?！蓖跣忝髡f(shuō)，做一批探頭要一個(gè)星期，幾十道工序，一批批做，一批批高溫模擬測(cè)試，不是陶瓷破碎就是脫膠開(kāi)裂。

此時(shí)的固體聲學(xué)與深部鉆測(cè)團(tuán)隊(duì)也像這種探頭一樣，面臨著高壓的考驗(yàn)。大家一直疑惑：“‘三明治’的每一層，包括絕緣膠都是耐高溫高壓材料，拼到一起怎么就壞了？”

“當(dāng)時(shí)，每天都很煎熬，備受折磨，經(jīng)費(fèi)也嚴(yán)重不足，可我們既然答應(yīng)了人家，砸鍋賣鐵也要堅(jiān)持把項(xiàng)目完成。”王秀明說(shuō)。更何況，這是他回國(guó)后負(fù)責(zé)的第一個(gè)項(xiàng)目，如果做不出來(lái)，局面就難以打開(kāi)。

“經(jīng)過(guò)一系列理論分析和數(shù)值模擬，大家認(rèn)為，可能由于陶瓷片和金屬片的熱膨脹系數(shù)不同，高溫下應(yīng)力集中，難以有效釋放，才導(dǎo)致探頭開(kāi)裂?！蓖跣忝髡f(shuō)。經(jīng)過(guò)反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)、模擬仿真、測(cè)試分析后，研制團(tuán)隊(duì)終于趕在合同到期前幾個(gè)月，解決了這一難題。

聲學(xué)所攻克聲波探頭的消息很快傳遍了油氣勘探領(lǐng)域。幾乎同一時(shí)間，國(guó)外技術(shù)公司也松了口，表示愿意繼續(xù)向我國(guó)出售聲波探頭。

“價(jià)格一下子從100萬(wàn)元一套降到了40萬(wàn)元，后來(lái)甚至降到30萬(wàn)元?！蓖跣忝髡f(shuō)，“但我們的價(jià)格更低，這樣一來(lái)，打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖和壟斷，為國(guó)家節(jié)約了大量外匯?！?/p>

后來(lái)，國(guó)內(nèi)的油氣公司和油田的相關(guān)負(fù)責(zé)人接連找上門(mén)來(lái)，向聲學(xué)所訂購(gòu)偶極聲波探頭。更大的挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)?！凹热蛔詈诵牡奶筋^都做出來(lái)了，你們下一步就能把整臺(tái)儀器研制出來(lái)。”大慶油田的相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)王秀明等人說(shuō)。

橫波成像測(cè)井儀全長(zhǎng)10多米，由多段細(xì)長(zhǎng)鋼管串聯(lián)而成，按照下井的先后順序，結(jié)構(gòu)依次是發(fā)射聲系、隔聲體、接收聲系、數(shù)據(jù)采集和通信短節(jié)，儀器各個(gè)部分通過(guò)每段鋼管之間的多芯插頭連接起來(lái)。下井前，儀器還要通過(guò)電纜與地面設(shè)備連接，保證信號(hào)順利傳輸。將成套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，意味著儀器的每個(gè)部分都要實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)。

又經(jīng)過(guò)3年的研制探索，2012年，固體聲學(xué)與深部鉆測(cè)團(tuán)隊(duì)與大慶測(cè)井公司合作研發(fā)的第一代偶極橫波成像測(cè)井儀終于大功告成。

后來(lái)，他們與中石化經(jīng)緯有限公司合作，研發(fā)了新一代橫波遠(yuǎn)探測(cè)成像測(cè)井儀，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)橫向探測(cè)深度80米、縱向探測(cè)8300多米。這已接近珠穆朗瑪峰的高度。

如今，固體聲學(xué)與深部鉆測(cè)團(tuán)隊(duì)已從最初的3個(gè)人，發(fā)展成為一支34人的隊(duì)伍。王秀明的后輩們，正在組織月球鉆井測(cè)量項(xiàng)目，要把聲波探測(cè)技術(shù)用到月球上。

看到大家逐漸成長(zhǎng)起來(lái)，王秀明發(fā)自內(nèi)心地高興。作為聲學(xué)所的首席科學(xué)家，團(tuán)隊(duì)里有了事，他依然挺身而出。

“做事的初衷不是出名。先做事，等事做好了，名自然就跟著來(lái)了。”王秀明常對(duì)大家說(shuō)。