巾帼筑梦绽芳华 “把脉”能源新时代 ——记山东大学李晓丽教授

2023-06-25 10:24:25     来源:

自第二次工业革命以来,石油变得愈来愈重要,现如今已经成为当今社会最重要的战略资源。我国作为世界能源生产和消耗大国,能源安全问题已成为国家安全的关键战略性问题。随着全球油气勘探技术不断提高以及勘探程度持续加深,深地油气开发已成必然趋势,但同时开采难度也会越来越大,给油藏数值模拟提出了新的要求和挑战。在这个处处需要创新和发展的新时代,科技成果的领先意味着勘探开发的快速高效发展。

山东大学博士生导师、年轻的“90后”教授李晓丽,柔弱的外表下有一颗坚韧的心,作为国家高层次青年人才入选者、山东大学杰出中青年学者,她主要研究领域为偏微分方程数值解与计算流体力学,主要研究方向为油藏数值模拟、相场模型高精度算法以及计算流体力学。在自由流模型的交错网格有限差分方法、梯度流模型线性高精度无条件能量稳定算法、油气开采中酸化模型及非线性渗流问题的高效数值算法研究方面取得若干创新性成果,为提高我国油田油气采收率、最大限度地开发油气资源贡献了一份力量。

青春逢盛世 奋斗正当时

一头黑亮稍微微卷起的长发,看上去稍显单薄的身形,清秀的脸上清澈的眼睛中还散发着学生时期的青春光芒,这就是李晓丽,虽然是“90后”,但已经是教授职称。她知性大方、温柔文静、秀丽随和,但是,只有她身边熟悉她的人才了解,这位能在油藏数值模拟领域钻研多年,并取得诸多先进创新科研成果的年轻女教授,绝对不是表面看上去的那么娇弱。

进入21世纪以来,我国科技发展加速进步,越来越多的先进的技术逐渐浮现。2009年,李晓丽在本科求学期间,对计算数学产生了浓厚的兴趣,在别人眼中枯燥无味的数字计算,在她的眼里就像是一幅幅美丽的油画一般,用她的话来讲就是“感觉很有意思,一提起来就感到兴奋”。

热爱可抵岁月漫长,真情可平山海跌宕。正是在这种热爱和兴趣的促使下,李晓丽全身心投入了对计算数学的深入钻研和学习。在此期间,2013年本科毕业后,她认准了山东大学,直接放弃了本科学校的内保机会,慕名考入山大数学学院硕博连读,师从油藏数值模拟专家芮洪兴教授,攻读计算数学专业。

芮洪兴教授对李晓丽影响非常大,在此期间,她跟随导师多次前往胜利油田物探研究院,实地参与油田勘探相关工作,把书本中得来的知识应用到具体、直接的实践中,通过算法构造与数值模拟,切实提高开采效率。其实说起来,李晓丽在本科期间已经与油藏模拟结下了缘分,她的多位老师都是著名油藏模拟专家袁益让教授的学生,这也正是李晓丽在耳濡目染中认定了油藏数值模拟研究的方向。

油气勘探需要针对数学模型进行高效保结构算法构造,借助油田开发历史数据,通过数值模拟得到油气分布,进而指导油田实地采油。李晓丽她们所做的,就是构造高精度保结构的数值算法,给出严格的理论验证及数值模拟,针对大规模计算,借助并行算法,缩短程序的运行时间,提高效率。实践科研期间的所学所思所研,让李晓丽真切感受到了计算数学的力量,并深刻认识到了油藏数值模拟的重要性与关键作用。经过团队成员实地勘测、查阅文献、刻苦钻研,她所参与的团队从不熟悉算法结构及并行语言、不精通复杂系统的结构与功能,到成功构造自适应求解算法,形成软件模块,大大缩短了运行时间,个人学术研究也因为与实践的碰撞而大幅提升,也使得她以后的专业学习目标更明确,步伐更坚定。

在硕博期间的研究,让李晓丽看到油藏模拟研究能够为社会发展带来促进作用,内心油然升起了一股自豪感和成就感,她更加坚定了专研油藏立志报国的决心。2017年,李晓丽远赴美国普渡大学博士联合培养,师从国际计算与应用数学知名专家沈捷教授。在这里,李晓丽求知若渴,就像是一块海绵般不断吸收着知识,在老师的教导和自身努力的加持下,她在学习和研究上取得了飞跃式进步。在李晓丽的心中,始终都怀着让自己变强、为国家做贡献的梦想,正因为这股力量支持她,“信仰是一盏明灯,在黑暗中照亮前行的远方。我坚守心中的理想,在科学研究的路上,披荆斩棘,奋勇向前。”

芳华献科研 未来犹可期

行则将至,做则必成;厚积薄发,笃行致远。2018年底,李晓丽结束了在山东大学的求学时光,2019年初跟随计算数学知名专家沈捷教授在厦门大学从事博后研究,期间入选博士后创新人才支持计划,获得国家自然科学青年基金以及中国博士后科学基金面上一等资助项目,现均已结题并取得了重要科研成果。

2020年底,李晓丽回到母校山东大学,主要从事于油藏数值模拟和流体力学相关方面的研究,她扎根科研、勤于探索,现已在该领域取得了诸多成果。在自由流模型的交错网格有限差分方法、梯度流模型线性高精度无条件能量稳定算法、油气开采中酸化模型及非线性渗流问题的高效数值算法研究方面,李晓丽突破创新取得了一系列科研成果。解决了MAC经典方法自提出以来理论分析与数值结果不匹配的难题,并提出Navier-Stokes方程大雷诺数下新型高效稳定方法。

当今时代,能源是国家经济发展的命脉,更是现代化发展的基础和动力。李晓丽表示,她们课题组主要研究工作是给化石能源“把脉”,她用了“把脉”这个词语,是中医的拿手技,而所谓的给化石能源“把脉”,也就是利用数值模拟的方法精准捕捉地下油藏的经络,为石油天然气的开采提供如B超、CT般的数据支撑。”现在,李晓丽带领团队从计算数学的角度不断探索油气勘探与开发的科学路径,将研究成果应用于油藏数值模拟和高效开发,在我国油气勘探开发中关键科学工程问题的理论及应用方面做出了重要贡献。

截至目前,李晓丽已在SIAM J. Numer. Anal., SIAM J. Sci. Comput., Math. Comp., J. Fluid Mech., Math. Mod. Meth. Appl. Sci.及J Comput. Phys.等计算数学高水平期刊上发表学术论文50余篇,其中含4篇高被引论文,并获批发明专利1项。

目前,李晓丽主持国家自然科学基金面上项目,并骨干参与国家自然科学基金重点项目。她说,“未来我们团队将会聚焦深地能源开发,深入研究油藏中多相多组分复杂流体的流动方式及界面演化,建立新型高效保结构算法,为科学和工程有关问题的数值模拟提供一些原创性的方法。借助数值模拟揭示流动规律及多相多组分分布情况,进而用于指导深地油气资源的高效开发。为深入推进能源革命,加大油气资源勘探开发和增储上产力度尽绵薄之力,在这一领域我们仍有很长的路要走,需要更加努力的钻研和探索。”

或许,生活中的李晓丽不善言辞,但是科研中的她似乎浑身散发着光芒,她说自己是一个非常简单的人,简单的打扮、简单的社会经历,简单的人际关系、简单的生活。但是她的科研成果绝非“简单”二字,她的努力、勤奋、踏实、创新精神,组合成了一位“90”后年轻教授的科研人生,选择了科研,就承担起了一种社会责任,重要的科研成果会推动社会前进、加速发展,这正是她对未来的科研追求。正如李晓丽对自己的定位——“平凡普通、坚定笃实、不忘初心”,坚定对科研的初心和热情,一定会看到希望的曙光。

科研之路,或许从来不是一帆风顺的,但是,“既然选择了远方,便只顾风雨兼程”。正值大好年华,李晓丽将永远保持着满腔热忱,用热爱书写科研,用真诚对待人生,流年笑掷,时光未央,一往无前,未来可期。

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