Общие сведения
Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики СО РАН возник в 1998 году в результате реорганизации Института механики многофазных систем СО РАН. В 1986-1995 годах коллектив возглавлял академик РАН, лауреат Государственной премии СССР Р.И. Нигматулин, и поныне принимающий участие в научном руководстве филиалом. С 1995 года директором является доктор физико-математических наук, профессор А.А. Губайдуллин.
Тюменский филиал ИТМП СО РАН специализируется на фундаментальных и прикладных проблемах механики многофазных систем – бурно развивающейся области науки. Особое значение механика многофазных систем имеет как научная база для развития нефтегазовой промышленности, нефтегазового комплекса Тюменской области и решения региональных экологических проблем. Проблемы, изучаемые филиалом, относятся к тематике Отделения проблем машиностроения, механики и процессов управления РАН, курируются Объединенным ученым советом СО РАН по механике, энергетике и горным наукам.
Основная исследовательская деятельность филиала проводится в двух главных научных направлениях, определенных Программами фундаментальных исследований по приоритетным направлениям развития науки Сибирского отделения РАН:
динамика многофазных сред;
механика и теплофизика нефтяного и газового пласта и мерзлого грунта.
В соответствии с этими направлениями ТФ ИТПМ СО РАН выполняет широкую программу как фундаментальных, так и прикладных исследований:
- явления на микроуровне, процессы на границах раздела фаз, волновые и тепломассообменные процессы в газо- и парокапельных, пузырьковых потоках, пористых средах, горение и взрыв в многофазных системах;
- фильтрационные, волновые и тепломассообменные процессы в нефтяных и газовых пластах, механизмы нефтеотдачи пластов, механика скважинных процессов, механика бурения, механика нефтепромыслового и нефтегазового оборудования;
- совместный трубопроводный транспорт вязкой нефти и конденсата; борьба с парафиногидратообразованием в скважинном оборудовании; теплофизические проблемы эксплуатации скважины в условиях вечной мерзлоты; обработка скважины и призабойной зоны пласта СВЧ–излучением; анализ режимов внутрипластового горения нефти; инженерные расчеты в технологии повышения нефтеотдачи за счет формирования высоковязких барьеров в слоистых нефтеносных пластах.
Филиал оснащен современной вычислительной и оргтехникой. Экспериментальная база филиала позволяет проводить исследования ударно-волновых процессов в различных средах, изучать макрохарактеристики многофазных течений, исследовать микропроцессы в пористых структурах, изучать диэлектрические свойства различных сред
Филиал имеет академическую кафедру механики многофазных систем в Тюменском государственном университете, при кафедре имеется докторантура и аспирантура, работает специализированный совет по защите докторских диссертаций по физико-математическим наукам. В научной работе ТФ ИТПМ СО РАН участвуют студенты, аспиранты, докторанты и преподаватели кафедры. Ведущие ученые филиала читают лекции и руководят научной работой студентов и аспирантов кафедры. В рамках Федеральной целевой программы “Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки” совместно с Тюменским государственным нефтегазовым университетом создан Тюменский учебно-научный центр “Проблемы динамики газонефтяных систем”. В ТФ ИТПМ СО РАН ведутся исследования по гранту поддержки ведущих научных школ России и грантам РФФИ. По инициативе ведущих ученых ТФ ИТПМ были созданы два диссертационных совета по защите докторских диссертаций: в Тюменском госуниверситете по физико-математическим наукам и в Тюменском научном центре СО РАН по техническим наукам. Защищено более 50 диссертаций, из которых более 20 докторских.
В филиале работают три лаборатории.
Лабораторией волновой динамики многофазных систем руководит доктор физико-математических наук, профессор А.А. Губайдуллин. Основное направление научной деятельности – волновые процессы в многофазных средах.
Ньютоновские и неньютоновские жидкости с пузырьками газа или пара: распространение и эволюция ударных волн в пузырьковой жидкости; особенности поведения волн в неньютоновских пузырьковых жидкостях; учет дробления пузырьков в ударных волнах; волны в средах с фазовыми переходами; эффекты межфазного теплообмена; паровой взрыв; пузырьковые экраны для гашения волн в жидкостях; создание высоких давлений в пузырьковых камерах непериодическим воздействием малой амплитуды.
Пористые и трещиновато-пористые среды, насыщенные жидкостью или газом: линейные и нелинейные волны; продольные и поперечные волны с плоской, цилиндрической и сферической симметрией; поверхностные волны Рэлея; прохождение и отражение волн на границах между одно- и двухфазными средами; влияние на процесс распространения и эволюции волн неоднородности и структуры среды, геометрии сигнала; взаимодействие с преградами; демпфирование и усиление воздушных ударных волн пористыми экранами.
Лаборатория гидродинамики многофазных сред – руководитель кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник А.Т. Ахметов. Основное направление исследований – физическое моделирование многофазных течений.
Гидродинамика реологически сложных сред с физико-химическими превращениями: фильтрация многофазных смесей (обратных эмульсий, жидкостей с растворенным газом), сопровождающаяся физико-химическими превращениями (выделение из обратных эмульсий водной фазы, выделение из жидкости растворенного газа); ударно-волновые воздействия на вязкопластичные среды с целью понижения сдвиговой вязкости.
Гидродинамические процессы и кинетика массовой кристаллизации в многофазных средах: воздействие ударных волн и ультразвука на физико-химические процессы в микропузырьковых жидкостях; цепные процессы и волны кристаллизации в газожидкостных средах; кинетика массовой кристаллизации газовых гидратов.
Течение двухфазных смесей в каналах при наличии фазовых переходов и внешнего теплообмена: процессы, происходящие при эксплуатации нефтяных и газонефтяных скважин в условиях вечномерзлых пород, анализ вероятных осложнений при эксплуатации скважин из-за отложений твердой фазы (парафинов и газогидратов) на ее внутренние стенки; дозвуковые течения в газожидкостных или жидкостногазовых эжекторах при наличии фазовых превращений (испарение и конденсация компонентов, входящих в состав смеси, образование льда и газогидратов).
Лабораторией нефтегазовой механики руководит доктор физико-математических наук, профессор О.В. Воинов. Основное направление исследований – математическое моделирование.
Моделирование взаимодействия фаз при относительном движении.
Нелинейная теория неустановившихся движений смачивающих пленок вязкой жидкости по твердой поверхности: динамика смачивающей пленки жидкости на твердом теле, распространяющейся от нестационарно движущегося мениска при малых краевых углах; движение линии контакта трех фаз под действием сил Ван-дер-Ваальса; динамика смачивающей пленки, поднимающейся по вертикальной поверхности над неподвижным мениском в поле сил тяжести;
Механизмы дробления пузырьков при нелинейных пульсациях.
Многофазная многокомпонентная неизотермическая фильтрация с фазовыми превращениями и химическими реакциями: процессы обработок призабойных зон добывающих скважин полимеризующимся реагентом с целью селективной изоляции водопритока; фильтрация газо- и парожидкостных смесей при нарушении термодинамического равновесия газогидратов; фильтрация газожидкостных (парожидкостных) систем, насыщающих пористые среды, в результате теплового воздействия, депрессии или применения ингибиторов; процессы кислотных обработок призабойных зон добывающих скважин с целью увеличения продуктивности скважин в низкопроницаемых коллекторах.
Детонационные волны в газовзвесях унитарного топлива: процессы ударного инициирования сферических, цилиндрических и плоских волн гетерогенной детонации; прерывание процессов горения и детонации в газовзвесях унитарного топлива слоем инертных частиц; динамика волнового истечения в газовое пространство сжатой горящей газовзвеси;
Сотрудники филиала были избраны членами РАН, РАЕН, АН Башкортостана, удостоены званий лауреатов Государственной премии СССР, премии Ленинского комсомола, премии и медалей им. В.И. Муравленко, Государственных научных стипендий, награждены дипломами различных выставок и конкурсов, почетными грамотами РАН, СО РАН, губернатора Тюменской области.
ТФ ИТПМ СО РАН является членом Euro Energy Information (Paris), Information Center for Multiphase Flow (Tokyo), European Mechanics Society (EUROMECH). Поддерживаются научные контакты с учеными многих стран, в том числе США, Японии, Франции, Германии, Польши, Китая, Южной Кореи, Швеции, Швейцарии, Израиля и др.
