ОТДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК АН РБ ГНТП №3 Критические технологии Республики Башкортостан: физикоматематические принципы и технические решения Сектор технических наук 2007 г. 2008 г. Раздел 3.1. Проблемы машиноведения и критических технологий в машиностроительном комплексе РБ Сектор физико-математических наук Раздел 3.2. Физико- математические основы критических технологий Проектов инициативных ГНТП………………………………………………... Инновационных проектов…………………………………………………….. РФФИ-Поволжье………………………………………………………………….. РФФИ-Агидель ……………………………………………………………………. Финансирование………………………………………………………......……… + софинансирование …………………………………………………………….. 35 6 12 9640 тыс.руб. 3500 тыс.руб. 11640 тыс.руб. 7570 тыс.руб. Участники……………………………………………………………………………. В том числе доктора ……………………………………………………………………………… кандидаты наук……………………………………………………………………. Монографии, сборники………………………………………………………….. Статьи в рецензируемой печати………………………………………………. Докладов международных конференций…………………………………… Докторские диссертации………………………………………………………… Кандидатские диссертации……………………………………………………… Патенты………………………………………………………………………………. 361 442 104 134 8 206 32 5 5 5 119 247 12 145 61 5 7 13 6 6 33 1 ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ Отделения физико-математических и технических наук Академии наук Республики Башкортостан 1. 2. 3. 4. 5. 6. Разработка элементов конструкций из наноматериалов на основе анализа их напряженно-деформированного состояния (руководители проекта: чл.-корр. АН РБ Валиев Р.З, д.т.н., профессор Жернаков В.С., УГАТУ) Нанотехнологии получения поверхностей с наноструктурированными покрытиями на деталях энергетических установок на основе высокотемпературного структурно-фазового модифицирования сильноточными разрядами в вакууме (руководитель проекта: чл.корр. АН РБ Мухин В.С., УГАТУ) Разработка программного обеспечения для геоинформационных баз данных РБ (руководитель проекта: чл.-корр. АН РБ Юлмухаметов Р.С., БашГУ). Математическое моделирование движения многофазной жидкости в системе трещина-пласт (руководитель проекта: д.ф.-м.н. Урманчеев С.Ф., ИМех УНЦ РАН). Исследование, разработка и изготовление электропитающих устройств на базе транзисторных преобразователей нового типа (руководитель проекта: член-корр. АН РБ Харрасов М.Х., БашГУ). Инновационные технологии управления процессами направленного бурения скважин и нефтедобычи (Руководители проекта: чл.-корр. АН РБ Кусимов С.Т., д.т.н., профессор Гузаиров М.Б., УГАТУ). 2 3 Разработка элементов конструкций из наноматериалов на основе анализа напряженно-деформированного состояния Руководители проекта :Д.ф.-м. наук, профессор, чл.-корр. АН РБ Валиев Р.З. Д.т.н., профессор Жернаков В.С. Решаемые проблемы: 1. Использование полуфабрикатов из объемных Ti наноматериалов для изготовления деталей промышленного применения и устройств медицинского назначения на основе решения фундаментальной проблемы механики деформируемого твердого тела. 2. Получение объемных наноструктурных заготовок из чистого титана и его сплава ВТ6 методами интенсивной пластической деформации, определения их механических и усталостных характеристик. 3. Разработка технологии получения крепежа из объемных наноматериалов с высокими механическими и усталостными свойствами. Изготовление опытных наноструктурных титановых деталей крепежа повышенной усталостной прочности. Нанотехнологии получения поверхностей с наноструктурированными покрытиями на деталях энергетических установок на основе высокотемпературного структурно-фазового модифицирования сильноточными разрядами в вакууме Руководитель проекта: член корр. АН РБ, Мухин В.С. Цель: Разработка физических принципов, технических решений и внедрение на машиностроительных предприятиях РБ принципиально новых технологий структурнофазового модифицирования поверхностей деталей в вакууме в сочетании с ионноплазменным нанесением наноструктурированных покрытий для повышения эксплуатационных характеристик деталей энергомашиностроения. Исполнители: Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет (УГАТУ), ОАО «Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение». Установка ННВ-6,6-И1 4 Основные результаты и практическая значимость 5 1. Разработаны новые типовые технологические процессы нанесения наноструктурированных покрытий Ti-TiN на детали вертолетной техники. 2. Проведена модернизация и внедрение серийных вакуумных установок ННВ6,6-И1 для высокотемпературного азотирования и осаждения наноструктурированных покрытий. 3. Разработан технический проект производственного участка для ОАО «УМПО». 4. Обработана опытная партия деталей вертолетной техники. Разработанные технологии и оборудования позволяют: - повысить качество и эксплуатационные свойства поверхностей деталей, - сократить трудоемкость на 50 – 70%, - снизить себестоимость обработки на 30 – 50 %. Опытная партия деталей Инновационные технологии управления процессами направленного 6 бурения и нефтедобычи Руководители проекта: чл.-корр. АН РБ Кусимов С.Т., д.т.н., проф. Гузаиров М.Б. Разработана технология управления формированием траектории нефтегазовой скважины на основе геонавигационных данных Инновационная технология управления • Оперативное определение пространственного положения скважины. • Оперативное определение текущей геологической обстановки. • Оперативное определение состояния бурового инструмента. • Принятие управленческих решений по формированию оптимальной траектории ствола скважины на основе полученных геонавигационных данных. Эффект от внедрения технологии • Сокращение в 1,3 -1,5 раза сроков строительства скважин на основе повышения точности проводки скважины до продуктивного пласта и снижения вероятности осложнений. • Повышение на 30-40% нефтеотдачи пластов на основе оптимизации траектории скважины в продуктивном пласте по данным о текущей геологической обстановке. Управление траекторией скважины до вскрытия продуктивного пласта Управление траекторией скважины в продуктивном пласте • Возможность эффективной разработки труднодоступных месторождений. • Снижение вероятности аварийных ситуаций на основе мониторинга и прогнозирования состояния бурового инструмента. Продуктивный пласт Обводненный пласт 7 Научно-технические результаты: Применение системы 1. Производство: 1. Разработана планируется информационносовместный (УГАТУ и НИИ управляющая система, ТС «Пилот») выпуск реализующая предложенную информационнотехнологию. управляющих систем (до 50 комплектов в год). 2. Создан 2. Потребители: опытный образец «Пилот нефтегазодобывающие БПГ26-02», включающий: компании: АНК Башнефть, • аппаратное обеспечение; ОАО “Роснефть• математическое Сахалинморнефтегаз”, ОАО алгоритмическое и “Пурнефтегаз”, ДООО программное обеспечение “Бургаз” и др. для решения задач обработки данных и принятия управленческих решений. 3. Проведены стендовые и натурные испытания на базе: НИИ ТС «Пилот» и ОАО “Роснефть Сахалинморнефтегаз”. Структура информационно-управляющей системы Буровая бригада Наземный аналитический модуль Ствол скважины Канал передачи данных Буровой инструмент Подземный зонд Разработан экономичный электропривод маятникового типа для скважиного штангового насоса: - разработана и передана организации-соисполнителю методика комплексных испытаний. - проведены стендовые испытания привода, исследованы основные характеристики изделия. - проведена корректировка техдокументации по результатам испытаний. - исследована общая работоспособность привода на реальной скважине. - изделие передано для ресурсных испытаний на одно из предприятий АНК «Башнефть». 8 ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА БАЗЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НОВОГО КЛАССА 9 Руководитель проекта: член-корр. АН РБ Харрасов М. Х. ГОУ ВПО Башкирский Государственный Университет Цель. Исследование, разработка и изготовление нового поколения высокочастотных одноступенчатых и двухступенчатых транзисторных преобразователей напряжения резонансного типа с функцией коррекции коэффициента мощности с уменьшенными коммутационными потерями. Основные результаты. Разработаны, изготовлены электропитающие устройства и переданы на испытания в структурные подразделения ОАО фирма «Башинформсвязь» : - источник питания напряжения на базе одноступенчатых преобразователей с увеличенным ресурсом работы за счет исключения применения электролитических конденсаторов - электронный стабилизатор переменного напряжения с повышенной надежностью и отказоустойчивостью за счет использования одноступенчатых преобразователей напряжения и глубокой отрицательной обратной связи - инвертор напряжения, применение которого позволит постоянное напряжение от 12 В преобразовать в переменное сетевое напряжение синусоидальной формы высокой стабильности при любых видах нагрузки Практическая значимость: данные преобразователи позволяют уменьшить коммутационные потери при действии электромагнитных помех и увеличить ресурс и надежность работы приборов. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МНОГОФАЗНОЙ 10 ЖИДКОСТИ В СИСТЕМЕ ТРЕЩИНА-ПЛАСТ Руководитель проекта: д.ф.-м.н. С.Ф. Урманчеев, Институт механики УНЦ РАН Проблема: Повышение эффективности технологии гидроразрыва нефтяного пласта при добычи нефти Цель: Определение полей давления в неоднородном пласте при заданном режиме эксплуатации месторождения и установление закономерностей роста трещины при закачке жидкости гидроразрыва. Результаты: Разработан программный инструментарий и модельный комплекс для определения вероятной траектории роста пучка трещин гидроразрыва при переходе в режим поддержания пластового давления (ППД). Установлено, что направление трещины определяется напряжённо-деформированным состоянием области вокруг её вершины. Наиболее вероятное направление роста происходит в сторону добывающей скважины. Скважина с трещиной 63500 55000 63000 54500 62500 54000 Y 55500 Y 64000 62000 53500 61500 53000 61000 52500 60500 52000 60000 65000 66000 67000 X 68000 69000 64000 65000 66000 X 67000 Определение напряжённо-деформированного состояния (НДС) пласта с трещиной гидроразрыва: физические данные. Карта давлений РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ РБ Руководитель проекта:чл.-корр. АН РБ Р.С. Юлмухаметов, БашГУ 11 Проблема: создание Геоинформационной аналитической системы РБ общего назначения (всего более 100 показателей таких как: экономико-географические данные, кадастровое деление районов, демографические показатели, хозяйственная деятельность, экономические ресурсы…). Цель: разработка логической и физической модели геоинформационных баз данных РБ с набором средств управления и анализа информации. 12 Основные результаты и практическая значимость • • • • Собрана и систематизирована информация по социально-экономическим показателям Кушнаренковского района. Разработана модель объектно-ориентированной базы данных социальноэкономических показателей районов. Разработана и построена система управления геоинформационных баз данных ГБД. Разработаны новые алгоритмы обработки геометрических данных для электронных карт. • Совместно с УППО (г.Уфа) разработан проект технического задания «Автоматизированная система управления движения всеми видами общественного транспорта» ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализ отчетов по проектам и грантам, выполняемых учеными Отделения физико-математических и технических наук АН РБ в 2007 году по Государственной научно-технической программе РБ № 3 «Критические технологии Республики Башкортостан: физикоматематические принципы и технические решения», показывает, что в отчетном году исследования проводились по широкому спектру приоритетных направлений физико-математического профиля и критических технологий, а само Отделение являлось либо организующим, либо одним из незаменимых звеньев в интеграции научно-исследовательских работ в республике – от «чисто» фундаментальных до прикладных. 13