[发明专利]物体的体积变化测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用光纤的布里渊频移(Brillouin frequency shift)或瑞利频移(Rayleigh frequency shift)现象，测量物体的体积变化以及其分布的方法。

背景技术

已知有利用光纤的布里渊散射现象及瑞利散射现象的各种测量方法(例如专利文献1)。作为其中一例可举出利用因变形(压力)被施加于光纤而产生的布里渊频移及瑞利频移的分布型压力传感器。由于这些频移依赖于施加于光纤的变形，因此，通过测量其频移量可以测量被施加的压力。

这种利用光纤的压力测量技术可应用于物体的体积变化的测量。例如，孔隙性砂岩在被流体填充前和填充后体积发生变化，因此，成为所述压力测量技术的应用领域的其中之一。近年来，作为全球变暖的对策，正在开发一种将二氧化碳存积在地下的技术，而上述的压力测量技术有助于构建在二氧化碳被积存在地下时监视二氧化碳在砂岩中的存积状况的系统、以及监视处于砂岩上层的盖层(caprock layer)(泥质岩等)的力学的稳定性或安全性的系统。

然而，还未提出正确地检测例如包含存在于地下的未知组成的砂岩的体积变化的方法。如果使用电压力传感器，则能够检测在某点的压力变化。但是，无法确定该点的压力变化是否为伴随流体被压入砂岩的变化、即是否为依赖于砂岩的体积变化的变化。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开小册子第2006/001071号

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够正确地测量体积变化程度或其分布未知的物体的体积变化以及其分布的物体的体积变化测量方法。

为达成此目的本发明的一方面所涉及的物体的体积变化方法包括：

将光纤固定于体积变化已知的标准部件，以便伴随从外部对该标准部件施加的压力来追随该标准部件的变形的步骤；

在从外部对固定有所述光纤的标准部件施加了已知的压力的状态下，让试验光射入所述光纤，进行标准布里渊测量和标准瑞利测量的至少其中之一的步骤，所述标准布里渊测量基于布里渊散射现象求出标准布里渊频移量，所述标准瑞利测量基于瑞利散射现象求出标准瑞利频移量；

基于在各测量时的体积变化和每单位压力的频移量的关系，从所述标准布里渊测量或所述标准瑞利测量的结果求出布里渊测量用系数或瑞利测量用系数的步骤；

将光纤固定于体积变化未知的样本部件，以便伴随从外部对该样本部件施加的压力来追随该样本部件的变形的步骤；

在从外部对固定有所述光纤的样本部件施加了已知的压力的状态下，让试验光射入所述光纤，进行样本布里渊测量和样本瑞利测量的至少其中之一的步骤，所述样本布里渊测量基于布里渊散射现象求出样本布里渊频移量，所述样本瑞利测量基于瑞利散射现象求出样本瑞利频移量；

根据所述样本布里渊频移量或样本瑞利频移量和布里渊测量用系数或瑞利测量用系数，求出所述样本部件的体积变化的步骤。

本发明的目的、特征及优点通过以下的详细说明和附图将更为显著。

附图说明

图1是概略地表示本发明所涉及的体积变化测量方法的程序的流程图。

图2是表示在校准工序中执行对标准部件的测量的测量系统的示意图。

图3(A)和(B)是表示图2的测量系统的压力施加模式的图。

图4是表示标准布里渊测量的结果的图解。

图5是表示标准瑞利测量的结果的图解。

图6是用于说明通过标准布里渊测量所求出的布里渊测量用系数的图解。

图7是用于说明通过标准瑞利测量所求出的瑞利测量用系数的图解。

图8是表示在实际测量工序中执行对样本部件的测量的测量系统的示意图。

图9是表示光纤在样本部件的固定状况的示意图。

图10是表示图8的测量系统的压力施加模式的图。

图11是表示样本布里渊测量中的压力和频移的关系的图解。

图12是表示样本瑞利测量中的压力和频移的关系的图解。

图13是表示样本布里渊测量中的压力和体积应变的关系的图解。

图14是表示样本瑞利测量中的压力和体积应变的关系的图解。

图15是表示样本布里渊测量中的压力和体积弹性率的关系的图解。

图16是表示样本瑞利测量中的压力和体积弹性率的关系的图解。

图17是表示将超临界状态的二氧化碳注入砂岩样品的试验装置的示意图。