История\Кафедра радиоэлектроники - Казанский (Приволжский) федеральный университет
Краткий очерк истории кафедры радиоэлектроники

В 1955г. по инициативе областного комитета КПСС и объединения «Татнефть» были заключены первые в истории Казанского университета хозяйственные договора с нефтедобывающими организациями ТАССР. Для радиодиспетчеризации нефтяных промыслов и решения некоторых проблем, возникающих при добыче нефти потребовалось привлечение специалистов радиофизиков. Работы по этому направлению сосредоточились, в основном, в рамках вновь созданной кафедры радиоэлектроники. Официально датой образования кафедры считается 12 апреля 1960г., когда было принято соответствующее решение Ученого Совета КГУ.

Возглавил кафедру доц. Непримеров Н.Н. (1921 г.р.) - выпускник физмата КГУ с отличием (1951г). Участник ВОВ, награжденный орденами и медалями он в 1954г. защитил кандидатскую диссертацию на тему «Парамагнитный резонанс и вращение плоскости поляризации в микроволновом диапазоне» (рук..Альтшулер С.А.). С 1963 г. доктор техн. наук (докт. дисс. «Экспериментальное исследование некоторых вопросов подземной гидромеханики и физики системы пласт-скважина»). С 1965г. Непримеров Н.Н. профессор каф. радиоэлектроники.

Непримеров Н.Н. - авторитетнейший специалист в области физики нефтяного пласта, заведовал кафедрой радиоэлектроники с 1960г. по 1992г. Под его руководством кафедра сформировалась как самостоятельная учебная и научная единица и практически в том же виде существует и поныне.

Становление основного научного направления кафедры.

Первоначально в состав кафедры радиоэлектроники входили: заведующий – доцент Непримеров Н.Н., доцент Даутов Р.А, ассистенты – Шамонин Ю.Я. и Корепанов В.Д., ст. лаб. Ананьева М.П., лаб. Пермяков Н.П., ст. препаратор Тюнин Н.А., преп. Огурцов Я.Ф., аспиранты Марков А.И. и Кондратьев А.Н., а также группа механиков во главе с инженером Шарагиным А.Г.- инженер Яшин Е.Н., ст. механик Платонов Ю.К., Дюдин Ф.Ф. и лаборант Чугунов Н.П. Впоследствии ассистентами кафедры были: Кропотов В.С., Кондратьев А.Н., Марков А.И., Румянцев В.М., Мазитов Р.К., Люшин В.Ф., Неткач А.Я., Седых Н.В., Газизов Э.Х., Баширов Ф.И., Попов Ю.Л.. С начала 70-х 20 в. и по настоящее время работают на кафедре ст.преподаватели Евтушенко С.П. и Сайкин К.С.

Интенсивная работа коллектива сотрудников под руководством Непримерова Н.Н. на нефтяных промыслах, создание ими уникального комплекса электронной аппаратуры и методик для исследования скважин позволило решить ряд серьезных проблем, возникающих в процессе добычи нефти. Был предложен метод борьбы с парафиновыми отложениями в скважинах, исследованы фазовые равновесия в движущейся многофазной смеси, термодинамические и электрокинетические явления в скважине и т.д. Все это означало возникновение нового в мировой практике научного подхода к процессу нефтеизвлечения. На физическом факультете сложилось научное направление «Совершенствование научных основ рациональной разработки месторождений нефти и газа».

В начале 60-х годов это было побочное направление научно-исследовательских работ, развиваемое в помощь народному хозяйству и для улучшения финансирования других научных направлений. Однако вскоре интенсивные исследования теплового режима нефтяного месторождения выявили ряд глубоких научных проблем. Их решение проходило в тесном сотрудничестве с учеными других факультетов. Математик доц. Пудовкин М.А. на этом материале позднее защитил докторскую диссертацию, механики: доц. Молокович Ю.М. и Чилап А.Я., а также Пикуза В.И. и геолог Синявский Е.И. вошли в состав кафедры за счет выделенных ректоратом штатных единиц преподавателей.

В середине 60-х годов с переходом тематики, связанной с изучением земных недр, из вспомогательной в основную к работе по этим направлениям стали привлекаться студенты. Первыми были Румянцев В.М. и Неткач А.Я., за ними шли Низамов Р.Х., Николаев С.А., Мазитов Р.К. и другие. В конце шестидесятых годов целая группа прошедших практику на нефтяных и газовых промыслах страны выпускников кафедры остается в ее составе. Штат кафедры стал пополняться, в основном, из подготовленных выпускников кафедры. Первоначальная учебная специализация кафедры «радиоспектроскопия» к 1964г. сменилась на более общую - «радиофизические измерения», которая сохранилась до настоящего времени.

К этому времени кафедра располагала весьма солидными интеллектуальными и материальными ресурсами для проведения научных исследований. Молодые инженеры – электронщики: Неткач А.Я., Шулаев В,Ф., Штанин А.В., Дука Е.В., Вульфсон Л.Д., Латыпов Ф.Ф., Губанов Ю.Ф., Саховский А.С., Десятков В.К. и другие разрабатывали электронную аппаратуру, предназначенную для измерения температуры, давления, скорости потока, фазовых соотношений и других параметров среды в скважинах. Специалисты по точной механике: Шарагин А.Г., Платонов Ю.К., Степанов Н.Г., Хикматов И.Н. и др. в мастерских кафедры изготавливали механические детали для исследовательских станций. В гараже кафедры (зав. гар. Евсеев Е.Ф.) насчитывалось более десятка автомобилей КАВЗ, на которых была смонтирована аппаратура для исследования скважин.

Ежегодно в течение летних месяцев почти весь коллектив научных и педагогических сотрудников кафедры принимал участие в промысловых исследованиях. В районе г.Лениногорска (ТАССР) кафедра имела стационарную базу-полигон, где размещались жилые и производственные помещения, куда стекалась первичная информация об исследуемых объектах. В эти годы (с середины 60-х до середины 80-х годов 20 в.) Непримеровым Н.Н. были организованы десятки экспедиций в удаленные районы страны для проведения региональных исследований. Автомобили с надписью «Казанский Университет» на борту видели в республиках Средней Азии и Закавказья, в Сибири, на Украине и в Белоруссии, в Калининградской области и т.д.

 

В процессе научно-исследовательской работы на кафедре сложилось несколько коллективов по взаимосвязанным проблемам.

Группой геотермических исследований (Непримеров Н.Н, Низамов Р.Х., Николаев С.А., Николаева Н.Г., Синявский Е.И., Сонин Г.В., Хастеев Р.К., Ходырева Э.Я, Христофорова Н.Н., Христофоров А.В. и др.) проводились экспериментальные исследования теплового поля Земли. За более чем сорокалетний период исследовано около 500 месторождений нефти, газа, угля и других полезных ископаемых. Измерения температуры проведены в нескольких тысячах скважин на территории почти всего бывшего СССР.

За эти годы решен ряд крупных научных проблем, имеющих большое народно- хозяйственное значение: создана двухфазная тепловая модель планеты, в которой неоднородное тепловое поле определяет тектонику Земли, пути миграции воды, нефти и газа в земной коре и образование месторождений, а также начальные температурные условия их залегания. Изучен тепловой режим литосферы основных нефтегазоносных провинций страны, определены основные факторы, формирующие его. Выявлена роль неоднородного теплового поля в процессах нефтегазонакопления.

На основе анализа и моделирования тепловых потоков из недр Земли получены доказательства существования конвективных ячеек в астеносфере. С помощью геотермических методов изучены разуплотненные зоны в кристаллическом фундаменте, которые представляют собой потенциальные коллектора. Доказано существование в этих зонах процессов конвективного тепломассопереноса (Христофорова Н.Н.) . Сотрудники группы являются соавторами международного геотермического атласа (Geothermal Atlas of Europe, 1991), карты которого составлены на основе экспериментального материала полученного в ходе исследований.

Группа, в состав которой в разные годы входили: проф. Непримеров Н.Н., проф. Молокович Ю.М., доц. Пикуза В.И., Штанин А.В., научные сотрудники: Гаврилов А.Г., Гараева Л.М., Евтушенко С.П., Костерина И.К., Уразметов И.А., Фаттахов Я.В., инж. Давлетшин Ф.Ф. и другие занималась исследованиями теплового и гидродинамического режима пластов. Сотрудники группы проводили многолетние промысловые исследования процессов вытеснения нефти из пластов. В результате создана уникальная измерительная аппаратура для контроля и управления выработкой нефтяного пласта. Разработаны математические модели пластов, адекватно описывающие происходящие в них процессы. На этой основе создана новая технология оптимальной выработки нефтяного пласта, позволяющая извлекать из недр ту часть запасов нефти, что не извлекается при помощи существующих технологий.

Исследования подземной термогазодинамики проводились группой в составе: доц. Марков А.И., н.с.: Десятков В.К., Дука Е.В., Давлетшин А.А., Даминов Н.Г., Куштанова Г.Г., Неткач А.Я., Шулаев В.Ф. и другие. На основе термометрических измерений в скважинах Шебелинского и Оренбургского газоконденсатного месторождения, Совхозного и Канчуринского подземного хранилищ газа были созданы методики дифференцированного определения параметров пластов. Разработаны математические модели течения газа в системе пласт-скважина с учетом термодинамических эффектов. Способ определения вторичных техногенных скоплений углеводородов впоследствии был успешно применен и на нефтяных месторождениях. В сотрудничестве с механиком проф. Молоковичем Ю.М. была разработана методика исследования трещиновато-пористых коллекторов нефтяных месторождений, учитывающая неравновесный закон фильтрации.

Проблемами термозаводнения нефтяных месторождений, применения тепловых и акустических методов воздействия на пласт занимались сотрудники кафедры Кошко И.И., Ларионов М.В., Николаев С.А., Николаева Н.Г., Овчинников М.Н. и другие в сотрудничестве с математиками и механиками.

Громадный труд, вложенный коллективом в промысловые и региональные экспериментальные исследования начал давать ощутимые результаты в начале 70-х годов 20 в. В 1973г. по решению ГКНТ СМ СССР при кафедре была создана проблемная лаборатория по теме «Геотермия и нефтеотдача». В 1976 г. по решению Мингазпрома кафедре передана опытно-методическая партия треста «Союзгазгеофизика» в составе 7 человек. В конце того же года решением бюро Татарского ОК КПСС университету предложено создать учебно-научный центр для расширения научно-исследовательской работы и переподготовки специалистов нефтяной промышленности по профилю «Управление нефтеотдачей пластов». Миннефтепром передает для этих целей кафедре с 1978 г. лимит по труду 50 тыс. рублей.

В 1981г. при кафедре были организованы недельные курсы повышения квалификации руководящих работников ПО "Татнефть". В 1982г. на курсах прошли обучение руководители всех производственных организаций Миннефтепрома (около 100 человек). Впоследствии эти курсы неоднократно повторялись.

В 1988г. постановлением МинВУЗа СССР создана лаборатория "Физическая динамика гетерогенных сред" из шести человек. В 2000 г. лаборатория «Физическая динамика гетерогенных сред» вошла как составная часть в единую лабораторию под названием «Волновые процессы в средах».

В настоящее время работы по нефтяной тематике на кафедре проводятся сотрудниками научно-исследовательской лаборатории «Волновые процессы в средах». В ее составе: проф. Непримеров Н.Н., доц. Штанин А.В., Овчинников М.Н., Гаврилов А.Г., а также научные сотрудники Патрин Е.В., Давлетшин Ф.И., Костерина И.К., Матюшкин И.Ф. и другие.

Фактический материал по этому научному направлению по-прежнему обеспечивается экспериментальными исследованиями. Проводятся температурные измерения в глубоких и сверхглубоких скважинах, продолжаются промысловые исследования скважин и совершенствуется измерительная аппаратура (Христофоров А.В., Николаев А.В., Давыдов Д., Асланян А.М. и др).

Сотрудниками лаборатории создан информационно-измерительный комплекс АСК-ВП (Автоматизированная система контроля выработки пласта), предназначенный для непрерывного контроля и совершенствования процесса добычи нефти (Штанин А.В., Гаврилов А.Г., Деркач А.И., Тогулев В.В., Давлетшин Ф.И., Одиванов В.Л. и др.).

В Альметьевском и Азнакаевском районах Татарстана круглогодично функционируют полигоны, на которых установлены комплексы АСК-ВП и испытывается технология оптимальной выработки нефтяного пласта. Специально для этой программы на участках пробурено несколько десятков скважин, которые связаны в единый технологический комплекс, обеспечивающий добычу и транспортировку нефти, газа и воды. Экономический эффект от применения новой технологии выражается в десятках млн. рублей. К научным разработкам лаборатории проявляют активный интерес нефтедобывающие компании России, а также стран Ближнего Востока.

Наряду с нефтяной тематикой на кафедре все время ее существования продолжали развиваться традиционные научные направления: изучение конденсированного состояния вещества методами ЯМР и диэлектрической спектроскопии; биофизика-бионика.

Радиоспектроскопические исследования проводились группой под руководством доц. Даутова Р.А. – д. ф.-м. н. (1978г.), профессора кафедры с 1981 г. Основная проблематика – его научных работ - резонансные свойства конденсированных сред. В составе группы в разные годы работали: проф. Даутов Р.А., доц. Ахмедов А.Г., Попов Ю.Л., Баширов Ф.И., Христофоров А.В., ст. преп. Сайкин К.С.; научные сотрудники: Масленников А.С., Обухов Н.П.; Волков В.Я., Добреньков Д.Г., Деркач А.И., Галялетдинов М.К., Валиуллина Ф.Х. и другие.

Сотрудниками группы создана аппаратура для научных исследований: прототип серийного ЯМР- релаксометра "РЭКАР" для аналитических измерений, разработаны узлы ЯМР-томографа для медицинской диагностики, применяемого в медицинских учреждениях Татарстана (ст.преп. Сайкин К.С.); экспериментальная установка для исследования диффузии и течения жидкостей в пористых средах методом ЯМР (с.н.с. Волков В.Я., н.с. Добреньков Д.Г.), ядерной магнитной релаксации в кристаллах (доц.Попов Ю.Л., Баширов Ф.И., ст.преп. Сайкин.К.С.).

Проведенными исследованиями экспериментально обоснована модель поведения ядерных спинов в пределах неоднородной дипольной системы (проф. Даутов Р.А., Ахмедов А.Г., Попов Ю.Л., Сайкин К.С., Масленников А.С.). Изучен механизм переориентации молекул в кристаллах и развита теория, описывающая магнитную релаксацию с учетом симметрии вращательных состояний молекул (доц. Баширов Ф.И.). Доказана эффективность использования метода импульсного ЯМР для определения характеристик пористой среды (проф. Волков В.Я.). Обнаружены и исследованы ранее неизвестные эффекты фазовых превращений в газожидкостных растворах (доц. Христофоров А.В.).

Получено 9 авторских свидетельств, относящихся к аппаратурным разработкам и методикам ЯМР измерений. Экспериментальная аппаратура экспонировалась на ВДНХ СССР (серебряная медаль 1985г.).

Продолжались исследования в области диэлектрической спектроскопии. Начало им положили работы проф. Непримерова Н.Н. по изучению диэлектрической и магнитной восприимчивости ферритов в середине 50-х годов. Первые шаги по созданию аппаратуры на дискретных частотах были сделаны выпускником кафедры проф. Седых Н.В. Созданная им установка по измерению диэлектрической проницаемости была применена для исследования биополимеров.

Дальнейшее развитие это направление получило в работах доц. Гусева Ю.А. и Гусева А.А. Ими проводились экспериментальные исследования диэлектрической релаксации молекул различных веществ.

Экспериментальной базой является созданная сотрудниками лаборатории уникальная измерительная техника диэлектрической спектроскопии, позволяющая проводить измерения диэлектрической проницаемости в диапазоне частот от 105 Гц до 109Гц, Сотрудниками лаборатории разработана аппаратура и методики измерений; проведено экспериментальное исследование диэлектрической релаксации молекул аминокислот в водных растворах, а также молекул различных жидкостей в пористых материалах в широком частотном диапазоне (доц. Гусев Ю.А., н.с. Гусев А.А., Манжелиевский А.В.); развита теория для определения фрактальной размерности пористых сред (н.с. Сутугин Н.Н.).

Биофизическое направление научных исследований было основано на кафедре проф. Ахмеровым У.Ш. в 1964г. После защиты докторской диссертации и получения Ахмеровым У.Ш. проблемной лаборатории при кафедре возникла отдельная учебная специализация по бионике.

В настоящее время лабораторию и учебную специализацию возглавляет д.ф.-м.н., доц. Котов Н.В. В составе лаборатории работают: доц. Скоринкин А.И., научные сотрудники Костылева Е.К., Килеев И.И., Литвин Г.В., Сухарева Ж.И. Основное направление исследований - физико-химические основы функционирования биомолекулярных систем управляющих клеточной активностью.

Сотрудники лаборатории являются руководителями и соисполнителями грантов РФФИ, Минобразования и Университеты России. За годы ее существования сотрудниками и аспирантами защищено 2 докторских и более 10 кандидатских диссертаций.

В 1992г. проф. Непримерова Н.Н. на посту заведующего кафедрой заменил д.ф.-м.н. (1987г.), проф. Насыров А.М., зав. метеорным отделом АОЭ, выпускник физ.-мат. факультета КГУ 1962-го года. Насыров А.М. – член-корр. РАЕН. С приходом нового заведующего на кафедре появилось новое научное направление - метеорное и ионосферное распространение радиоволн и, в целом, сохранились традиции и приемственность по отношению к существующим научным направлениям.

В составе кафедры работает научно-исследовательская лаборатория «Радиофизика» (рук. проф. Насыров А.М., асс.Насыров И.А., научн.сотр.: Макаров В., Каримов Р., Стрекалов В.А., Коровин А.В., Проскурин Е.В., Ячнов Н.И., Костромин А.С. и др .).

Сотрудниками лаборатории выполнены фундаментальные исследования свойств мелкомасштабных неоднородностей в естественной и искусственно возмущенной ионосфере; исследованы характеристики радиоволн метрового и декаметрового диапазонов, распространяющихся через искусственно возмущенную ионосферу; построены эмпирические модели радиоканалов и разработаны методы, алгоритмы и пакеты программ расчета радиолиний в условиях антропогенных ионосферных возмущений. Обнаружены ранее неизвестные эффекты: развитие мелкомасштабных анизотропных неоднородностей при нагреве ионосферы мощным радиоизлучением; развитие искусственной мелкомасштабной ионосферной турбулентности за счет термогравитационной конвекции; развитие искусственных мелкомасштабных неоднородностей в ионосфере, возмущенной мощным наклонным радиоизлучением; изменение свечения ионосферы в зеленой линии кислорода при нагреве радиоимпульсами; измерен уровень электромагнитного фона в декаметровом диапазоне и допплеровские явления при распространении радиоволн.

Учебный процесс на кафедре

В настоящее время кафедра радиоэлектроники осуществляет подготовку специалистов и магистров по специальностям:

Кафедра располагает учебными лабораториями: общий практикум по радиофизике и электронике; измерения на радиочастотном диапазоне; измерения на СВЧ; физика волновых процессов; радиофизические измерения природных сред; лаборатория микроэлектроники; исследование магнитных свойств вещества; лаборатория моделирования на ЭВМ. На кафедре читаются лекционные курсы:

В настоящее время в составе кафедры работают преподаватели: зав. каф., д.ф.-м.н Овчинников М.Н., профессор Котов Н.В., д.ф.-м.н Куштанова Г.Г., д.б.н Скоринкин А.И.; доценты Гумеров Р.И., Гусев Ю.А., Христофоров А.В., Насыров И.А., Гаврилов А.Г., Лунев И.А.; ст. преподаватель Марфин Е.А., асс. Васильева М.А. учебно-вспомогательный состав: Ларионова Н.Л., Голякова С.Б., Евтушенко С.П.

В 1962г., 1972г. кафедра организовывала всесоюзные конференции по нефтяной тематике, в 2000 г. – по распространению радиоволн.

С 1999г. на базе кафедры издается новый научно-технический журнал «Георесурсы» на русском и английском языках. Журнал имеет государственное финансирование и публикует оригинальные научные работы по проблемам современного естествознания. Издание распространяется в библиотеки, научно-исследовательские центры и индивидуальным подписчикам в 16 странах мира. Журнал неоднократно награждался дипломами на международных выставках. Проводились презентации журнала для широкой научной общественности на международных конгрессах и выставках: на Всемирном конгрессе "Petrotex" (Нефть, газ, технологии), Индия, 2003г.; на 31 Всемирном геологическом конгрессе в Рио-де-Жанейро, 2000г.; на Генеральной Ассамблее EGS, Ницца, 2000 - 2003г.г. и других. В 2003 г. Высшая Аттестационная Комиссия включила журнал «Георесурсы» в список журналов, публикации в которых принимаются к защите кандидатских и докторских диссертаций.

По итогам научной работы за годы существования кафедры ее сотрудниками защищено 7 докторских (Непримеров Н.Н., Даутов Р.А., Котов Н.В., Христофорова Н.Н., Овчинников М.Н., Куштанова Г.Г., Скоринкин А.И) и 30 кандидатских диссертаций. Опубликовано более 700 научных статей и 30 монографий. Получено 60 патентов и авторских свидетельств об изобретениях. Сотрудниками кафедры поалучено более 70 грантов РФФИ, Минобразования, Университеты России, и других. Молодые сотрудники кафедры становились дипломантами всероссийских и международных научных конференций.

К настоящему времени кафедра выпустила более 600 специалистов по радиофизическим измерениям. Среди них 8 докторов и более 30 кандидатов наук, руководители научных и производственных учреждений (Волков В.Я., Седых Н.В., Закиров Р.Р., Закиров А.Ф., Шулаев В.Ф., Латыпов Ф.Ф. и др.).