CN109313045A - 物质的压力、温度、应变分布测定用电缆 - Google Patents

物质的压力、温度、应变分布测定用电缆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种物质的压力、温度、应变分布测定用电缆。光纤电缆具备将作为DPTSS测量用的压力传感器的光纤设置于内部的金属管包裹光纤，在构成该光纤电缆的金属管包裹光纤的外周部的金属圆筒管形成有多个贯通的孔，并且设置有在轴向上分散配置的压力隔离部。

Description

物质的压力、温度、应变分布测定用电缆
技术领域
本发明涉及一种光纤电缆，其为了对被测定体的物理特性即压力、应变等的分布状态进行测定而对现有的光纤电缆进行改良并具有金属管包裹光纤，即使不使用在作为传感器的光纤与该光纤外层的多层铠装电缆之间利用水溶性树脂层形成规定间隙层的光纤电缆等，在测定压力分布、应变分布等时，该光纤电缆仍能比现有光纤电缆更高精度地进行测定。
背景技术
以往，由金属管包裹光纤素线而成的芯线即FIMT(Fiber In Metallic Tube：金属管光纤)具有如下优点：能包裹多根素线，对于水或氢气的密封性好，无需增强就能确保所需拉伸强度等机械强度，FIMT中的光纤不会受到由于压力而产生的负荷，因此能起到温度传感器的作用来对沿光纤的长距离连续的温度分布进行测定，从而以辐射温度计为首，在各种领域中得到广泛应用。
作为使用上述FIMT的光纤电缆的一示例，为了实现电缆的小型化、轻量化并防止光纤损伤，具有如下的光纤电缆，该光纤电缆包括：以低密度的聚乙烯将配置于中心的铜导体包围成圆筒状的内侧层；将使用多根铜线及与铜线直径相同的不锈钢管的FIMT卷绕成螺旋状并包围该内侧层的外周的第1层；利用与该第1层反向卷绕成螺旋状的多根铜线包围的第2层；以及以中密度的聚乙烯将该第2层的外周包围成圆筒状的外侧层(例如参考专利文献1)。
另外，最近，作为使用FIMT的光纤电缆之外的示例提出有如下光纤电缆，该光纤电缆包括：不仅用于测定光纤电缆轴向(长边方向)的温度分布还用于测定压力分布，配置于中央部分，直接露出至外部环境的第1光纤；第1层，该第1层由包围该第1光纤的多根金属制导线及供第2光纤配置于内部的不锈钢钢管构成；以及由包围该第1层的多根金属制导线构成的第2层。此外，此处，为了防止石油或气体对外部设备造成损伤，提出光纤的第1层的多根金属制的导线的至少一根导线的外径以及第2层的多根金属制的导线的至少一根导线的外径在长边方向上周期性地缩小(例如参照专利文献2)。
其中，为了进一步改善利用作为传感器的光纤对被测定体的应变测定精度，作为测定温度、压力、应变分布的分布型光纤系统中使用的光纤电缆，对多层铠装电缆使用多个钢线制的圆柱状体，该铠装电缆与作为传感器的光纤之间隔开一定间隙以形成空隙层。此时，为了形成具有上述一定间隙的空隙层，在该光纤电缆的制作初期工序中，在上述光纤与多层铠装电缆之间形成水溶性树脂层或油溶性树脂层，在之后的工序中，将光纤电缆浸入水或油中，除去该水溶性树脂层或油溶性树脂层。此外，之后还为了将光纤与由多个圆柱状体构成的铠装电缆进行固定，在光纤电缆的轴向上(长边方向)以适当的间隔注入环氧树脂等(例如参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第4971420号说明书
专利文献2：美国专利第9244239号说明书
专利文献3国际公开第2014/181617号
发明内容
发明所要解决的技术问题
为了测定物质的压力、温度、应变分布、即进行DPTSS(Distributed Pressure,Temperature,and Strain System：分布压力、温度及应变系统)测定时，如上述专利文献2中所示出的，现有技术中分别至少设置一根不受压力的光纤(以下称作T光纤)与一根承受压力的光纤(以下称作P光纤)来实现。此外，不受压力的T光纤采用金属管包裹光纤(也称为FIMT(Fiber In Metallic Tube)。以下省略记作FIMT)。
然而，在实际测量压力等时，用于压力测定的P光纤同时承受压力与光纤的应变，因此需要分离两者的信号。另外，在光纤电缆的端部需要进行将P光纤拉出的作业，然而在作业时，可能发生P光纤互相缠绕等，从而造成端部处理繁琐等问题。
另外，在现有的FIMT中，虽说密封性良好，但在所包裹的金属管上存在小孔(小洞)的情况下，即使只有一个小孔，仍然会产生压力隔离功能丧失而无法高精度测定压力的问题。也就是说，在存在小孔的情况下，作为测定对象的流体通过小孔而进入FIMT内部，因此FIMT内外的压力差消失，无法进行压力测定，从而产生问题。然而，在进行分布测定时，若能将该小孔的影响限制在局部位置，则能使用其它多个测定点，从而在实际使用上没有影响。
另外，关于外部压力，在构成为压力在光纤电缆的轴向(长边方向)上传播的情况下，对长边方向的压力分布产生影响，因此在求取长边方向的压力分布时产生问题，从而需要尽可能地隔离压力在长边方向上的传播。
此外，最近发现：在利用专利文献3所示的水溶性树脂层制备光纤电缆时，可能产生如下说明的问题。以下利用附图详细说明上述问题。
首先，图1是以PPP-BOTDA(Pulse-Pre Pomp Brillouin Optical Time DomainAnalysis：基于脉冲预泵浦的布里渊光时域分析)方式利用由专利文献3的水溶性树脂层制备的光纤电缆进行测定而得的光纤中产生的应变所涉及的测定结果。此处，为了对被测定体的光纤电缆制备后的残留应变进行测定，利用无负载的光纤电缆对轴向的布里渊散射光的中心频率进行测定。该图中，纵轴为离开被测定体的基准位置的距离(单位为米)，横轴为中心频率(单位为GHz)。此外，使用PPP-BOTDA方式的理由在于，已知在使用该方式的情况下，能获得高空间分辨率。
在测定中所使用的光纤电缆中，每隔距离约1米的区间设有将光纤与铠装电缆进行固定的部位，作为反映该情况，在所测定的整个区间中确认到在各区间分别规则性地变化且呈锯齿状大致形状相似的布里渊散射光的中心频率的变化。根据该测定结果判断：首先，测定得到的布里渊散射光的中心频率在约1米的各区间中其最大值与最小值互不相同。然而，其问题在于，基于该事实发现：在每隔约1米的各区间中进行观察时，原本所有测定区间中测定值应为固定值，然而(并没有这样)，呈锯齿状变化。
考虑其原因之一为，上述光纤电缆中的水溶性树脂层未完全溶解，而有残留于光纤电缆中。
此外，图中所示的四边形表示测定器的采样点。
接着，图2是利用与图1相同的光纤电缆以TW-COTDR(Tunable WavelengthCoherent Optical Time Domain Reflectmetry：可调谐波长光时域反射)法，在不同于图1的测定距离位置，对被测定体施加温度变化时(从40℃变化为20℃时)，对预先施加有残留应变的P光纤的瑞利散射光的频率偏移进行测定而得的结果。
该图中，横轴为离开光纤电缆的基准位置的距离(单位为米)，纵轴为瑞利频率偏移(单位为GHz)。
与图1中说明的相同，图2的情况下，仍每隔约1米的区间将光纤与铠装电缆进行固定，因此在施加温度变化的情况下，各区间(例如距离28米到29米的区间、或29米到30的区间)中分别观察到独立的瑞利频率偏移变化。
为了定量地评价该瑞利频率偏移变化，在上述各区间中分别将各温度下的瑞利频率偏移变化(对于光纤的温度的灵敏度)图示化并示于图3(a)、图3(b)中。在测定的温度20℃至40℃的区间内，区间2以外的各区间中，瑞利频率偏移相对于温度变化的变化(以下也称作对于温度的灵敏度系数)可以说示出几乎固定的值，但对于区间2-4中的温度的灵敏度系数与对于区间1及区间5中的温度的灵敏度系数则差异甚远(参照图3(a))。因此，以数值具体示出该差异(参照图3(b))。图3(b)中的各值表示温度变化1℃时瑞利频率偏移的变化量(GHz)。
因此，以下进一步对上述对于温度的灵敏度系数进行探讨。
对于温度变化的瑞利频率偏移的变化量ΔνR已知由下式(1)来表示(例如参照专利文献3)。
【数学式1】
ΔvR＝C22·ΔT+K·α·C21·ΔT (1)
该式中，C22、C21是表示光纤的灵敏度特性的系数，分别为对于瑞利散射光的温度灵敏度及表示应变灵敏度的常数，K为0(零)与1之间的常数，α为导线的线膨胀系数，ΔT表示温度变化量。
从该式可得：在K＝0时，光纤的素线的灵敏度反映至测定值，K＝1时，主要由导线的线膨胀系数α反映至测定值。
在获得图2、图3(a)、图3(b)所示的数据的本次测定中，所使用的导线为同一导线，且在不同测定区间获得变化量不同的结果，因此考虑K的值接近0。也就是说，图2中考虑在上述各区间中对于同一温度变化的瑞利频率偏移的变化量不同(参照图3(b))是由于各区间在测定前的光纤的余长不同。
此外，图2中，各区间的两端点上瑞利频率偏移的变化量急剧变化示出在制造时光纤与铠装电缆的固定强度可能无法控制。
本发明鉴于上述问题而得以完成，涉及将作为压力传感器的光纤即压力光纤设置于内部的光纤电缆的FIMT，其目的在于提供一种物质的压力、温度、应变分布测定用电缆(以下也称为DPTSS电缆)，通过在构成FIMT的外周部的金属圆筒管的圆筒部分形成多个小孔，从而无需对所使用的多根钢制导线形成特别的形状，制造容易且能对被测定体的压力分布等进行高精度的分布测定。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的物质的压力、温度、应变分布测定用电缆具有：
将金属管包裹光纤电缆及保持该金属管包裹光纤电缆的金属制导线绕着同一中心轴混合配置而成的内侧的层；以及将多根金属制导线与所述内侧的层呈同心状配置成将该内侧的层包围的外侧的层，并具备由所述内侧的层与所述外侧的层形成多层绞线结构的绞线结构体，该物质的压力、温度、应变分布测定用电缆的特征在于，
所述绞线结构体具有在轴向上分散配置的压力隔离部，以用于隔离压力对轴向的影响，
所述金属管包裹光纤电缆配置于所述内侧的层，并且构成所述金属管包裹光纤电缆的光纤包含作为压力传感器的光纤，用于基于入射至该光纤的脉冲激光的散射即布里渊散射及瑞利散射的频率变化来测定被测定体的压力分布，具有作为所述压力传感器的光纤的所述金属管包裹光纤电缆的金属管设有贯通的孔。
发明效果
根据本发明，以现有的金属管包裹光纤电缆中不具有孔为前提，通过将该孔设置于构成金属管包裹光纤电缆的外周部的金属圆筒管，从而构成为金属管包裹光纤电缆中的光纤承受被测定体的压力而生成的负载，由此，在使用具有孔的金属管包裹光纤电缆的情况下，仍能测定被测定体的压力分布。另外，由于能使得金属管包裹光纤电缆的金属圆筒管与作为传感器的光纤之间的间隙更均匀，因此能获得现有的物质的压力、温度、应变分布测定用电缆所无法实现的高测定精度。
附图说明
图1是提示现有的DPTSS电缆中的问题的一示例的图。
图2是提示现有的DPTSS电缆中的问题的另一示例的图。
图3(a)、图3(b)是从图2求出现有的DPTSS电缆对于温度的灵敏度的图。
图4(a)、图4(b)、图4(c)是用于说明本发明实施方式1的DPTSS电缆的基本结构的一示例的图。
图5是用于说明将本发明实施方式1的DPTSS电缆适用于实际的应用场景时的动作的图。
图6是表示本发明实施方式1的DPTSS电缆的压力感测部的电缆剖面结构的一示例的图。
图7(a)、图7(b)是表示本发明实施方式1-3的DPTSS电缆所使用的FIMT的详细结构的一示例的图。
图8是用于说明本发明实施方式1-3的DPTSS电缆所使用的FIMT的效果的图。
图9是用于说明测定所使用的FIMT的尺寸的图。
图10是表示使用本发明实施方式1的DPTSS电缆时的测定结果的一示例的图。
图11是表示本发明实施方式2的DPTSS电缆的压力感测部的电缆剖面结构的一示例的图。
图12是表示本发明实施方式3的DPTSS电缆的压力感测部的电缆剖面结构的一示例的图。
具体实施方式
实施方式1
以下，利用附图对本发明的实施方式1进行说明。
首先，利用图4(a)、图4(b)、图4(c)来说明本发明的实施方式1所涉及DPTSS电缆的基本结构的一示例。图4(a)、图4(b)、图4(c)是用于说明作为本发明的实施方式1所涉及光纤电缆的一示例的DPTSS电缆100的基本结构的图。
图4(a)、图4(b)、图4(c)中，DPTSS电缆100由在其轴向上分开设置的两个主要部分构成。也就是说，如图4(a)所示，由在箭头区间Q所示的压力隔离部11(无法感测压力的部分)以及与该压力隔离部11相邻配置的箭头区间P1、P2所示的压力感测部12构成。
此外，在该两个主要部分即压力隔离部11与压力感测部12配置有该两个主要部分通用设置的DPTSS电缆的构成要素即光纤传感器用电缆。也就是说，配置有本发明提出的新结构的FIMT即FIMT10以及现有的FIMT即FIMT20，该FIMT10内部具有压力测定用的光纤即P光纤1，在外周具备金属圆筒管3，该FIMT20内部具有温度测定用的光纤即T光纤6，在外周具备金属圆筒管7。此外，该FIMT10的金属圆筒管3在电缆的整个长度以适当的间隔在轴向上设有用于感测压力的孔8(参照图4(a))。
此外，上述压力隔离部11为了隔离长边方向上的压力传播，如图4(b)所示，设有用于填充中心部分、位于中心部分外周的内层以及配置于该内层的外周的外层之间的间隙的层间填充材料14，构成PIB(Pressure Isolator Block)结构、即压力隔离结构。另一方面，在上述压力感测部12，中心部分、与该中心部分相邻地位于其外周的内层以及配置于该内层的外周的外层间的间隙未设有层间填充材料，产生间隙(参照图4(c))。也就是说，层间填充材料14是压力隔离部11中必须的构成要素，而在压力感测部12可不具备(该情况下该部分为“中空”)。
此外，与设于地表附近较浅的位置的电缆部分对应的部分也可以不具有设于FIMT10的孔8，不会产生问题。
由此，通过构成为在压力隔离部11设置层间填充材料14，从而在DPTSS电缆的轴向上将作为外部压力对压力隔离部11所相邻的压力感测部12的影响、即压力在长边方向上的传播隔离。反过来说，压力感测部12构成为利用设置于轴向上的与该压力感测部12相邻的两个压力隔离部11与其它压力感测部隔开。对此下面进一步进行详细说明。
图5是表示在实际的测定场景下使用具有上述新结构的FIMT即FIMT10的DPTSS电缆100时的一示例的图。
具体而言，利用本发明的实施方式1的DPTSS电缆100的P光纤对实际场景中的被测定体即水平井的压力进行检测，以利用本发明的实施方式1的DPTSS电缆100对水平井的压力分布进行测定。
也就是说，该情况下，如图所示，外周部分由壳体包围，具有FIMT10的DPTSS电缆100沿着水平井设置。水泥夹着该水平井设在该DPTSS电缆100的相反侧。
图中，被测定流体通过在配置有DPTSS电缆100的壳体侧与水泥侧的两侧生成的、图中用符号F表示的多个基岩的裂口而流入水平井。此外，利用上述FIMT10中的P光纤来测定沿着该水平井的流体流动方向的压力分布。
该情况下，DPTSS电缆100的主要构成要素即压力隔离部11与压力感测部12如图所示沿着水平井的流体流动方向交替构成。此外，由符号S表示的虚线所包围的部分表示压力隔离区域。也就是说，由于由压力隔离部11及水泥形成有压力隔离结构的压力隔离区域S的存在，从而压力隔离区域S的左侧部分的压力p1不会对压力隔离区域S的右侧部分的压力p2产生影响。这并不取决于压力隔离区域S中的压力隔离部11的数量(有1个还是多个是相同的)。
接着，为了进一步详细说明图4(a)、图4(b)、图4(c)所示的DPTSS电缆100的压力感测部，在图6中示出与轴垂直的方向的剖视图。
图6是在本发明提出的新结构的FIMT即FIMT10的轴向(长边方向)上不包含孔8的一处且沿着与轴垂直的方向将DPTSS电缆100进行切割时的剖视图。
如该图所示，中心部分配置有导线电缆13，该导线电缆13是在外径比DPTSS电缆100所使用的其它导线要大的圆筒状电缆中混合存在有光纤以外的其他种类的电缆，例如电源用电缆、数据传输用电缆等，即混合存在有多种电缆(未图示)并进行收纳而成。在中心部分配置该导线电缆13，在其外侧由多根导线或电缆等构成的第1层及第2层配置成同心圆状。
也就是说，在紧贴该导线电缆13的外侧大致相同外周半径位置上，将P光纤1配置于中心部分的FIMT10、将T光纤6配置于中心部分的现有类型的FIMT即FIMT20、多个金属制(例如钢制)的导线4卷绕成螺旋状并将该导线电缆13包围而构成的第1层作为内侧的层进行配置。此外，在该第1层的外侧大致相同外周半径位置上，将该第1层包围的多个金属制(例如钢制)的导线5卷绕成螺旋状而构成的第2层作为外侧的层进行配置。此处，上述内侧的层与外侧的层互相呈现为形成所谓绞线结构的绞线结构体。此外，上述多个金属制导线并未形成利用专利文献2所说明那样的特别形状。
此外，图6中，中心部分的导线电缆13的外径如图所示，外径比配置于其外侧部分的导线等的外径要大，从而在结构上具有增强强度的优点，因此能期待DPTSS电缆100整体上机械强度进一步提高的效果。
接着，以下利用图7(a)、图7(b)、图8详细说明上述DPTSS电缆100中使用的FIMT10。此外，以下附图中，对于用与图4～图6相同标号表示的部分(构成要素)由于说明复杂，因此省略详细说明。
首先，图7(a)、图7(b)中，图7(a)是表示FIMT10的一示例的模型图，图7(a)是用于说明FIMT10的功能的图，图7(b)是图7(a)中构成由标号11a表示的PIB结构(压力隔离块结构。详细参照后述的图7(a)、图7(b)的详细说明部分)的压力块的轴向剖视图。
该图7(a)、图7(b)中，包围P光纤1的部分设有树脂或作为焊接材料的低温焊料以作为填充材料2，该填充材料2以与P光纤1相接触的方式将P光纤1包围(根据情况的不同，该填充材料2可能与外周部分的金属圆筒管3接触)。另外，由标号3表示的金属圆筒管的外周部设有由小圆圈标记表示的多个贯通孔8。该孔8也能用作为填充材料2的注入孔9。(参照图7(a)、图7(b))。此外，图中的标记p表示被测定体的压力。
图7(a)中，设置于FIMT10的轴向上适当位置的压力块11a成为与图4(a)、图4(b)、图4(c)中表示为压力隔离部11的区域对应的部分(除此以外轴向的区间对应压力感测部12)。此外，在该部分P光纤1通过填充材料2与金属圆筒管3相接触的情况下，P光纤1与金属圆筒管3相固定。
该情况下，构成外周部分的金属圆筒管3起到密封用管道的作用，由该部分的金属圆筒管3、P光纤1以及填充材料2来构成隔断外部压力的影响的部分(换言之，隔断从外部向该区间内部流入的流体且无法检测压力的固定部)(以下将该构成的部分的结构称为PIB结构)。另外，在图7(a)所示的示例中，仅在该压力块11a的区域构成金属圆筒管中的PIB结构，在FIMT10的轴向上例如以数米的间隔形成该区间，在该区间以外的部分(压力块11a以外的部分)测定被测定体的压力。此外，该区间的间隔可根据所要求的被测定体的测定规格而变。
另外，图7(a)中，由于由标号AP表示的区间存在有孔8，因而该区间是FIMT10的光纤起到P光纤的作用的部分，另一方面，由于由标号AT表示的区间不存在孔8，因而该区间是FIMT10的光纤并不起到P光纤的作用，而例如起到T光纤的作用的部分。
也就是说，关于FIMT10的轴向上由任意两个压力块11a所夹持的区间，若该区域内至少存在一个孔8，则起到P光纤的作用，若该区域内不存在孔8，则起到T光纤的作用。另外，若在整个长度上由任意两个压力块11a所夹持的区间中存在孔8，则该FIMT10整体成为P光纤，若在整个长度上由任意两个压力块11a所夹持的区间中不存在孔8，则该FIMT10整体成为T光纤。
此外，如图7(a)、图7(b)所示，压力块11a的区间设有用于从金属圆筒管3的外侧注入填充材料2的注入孔9，以用于固定P光纤或T光纤。
接着，以下利用图8详细说明对DPTSS电缆100使用以上说明的新结构的FIMT10时的效果。
图8是FIMT10的金属圆筒管3中由某两个压力块11a所夹持的区间AE中存在小孔或裂缝时的图。在实际场景中使用的DPTSS电缆中用的FIMT即使存在该图所示那样的小孔或裂缝的情况下，本实施方式1的DPTSS电缆中使用的FIMT能利于该区间AE两侧的压力块11a来将小孔或裂缝的不良影响限定于该区间AE，因此在实际测量时不会对该区间AE以外的区间处的压力分布测定造成影响。
此外，图7(a)、图7(b)、图8中用标号2所示部分的填充材料也可以使用胶体。该情况下，作为填充材料的胶体也可以不与外周部分的金属圆筒管3相接触地填充。
该情况下，P光纤1能通过由标号AP所示的区间中设置的贯通的孔8直接(标号2中所示的部分为中空的情况下)或经由作为填充材料的胶体对被测定体的压力进行检测。此外，该情况下，由于具有孔8，因此对于被测定体的压力，无需将构成FIMT10的金属圆筒管本身的应变与P光纤1的应变分开考虑影响，只要考虑P光纤1所产生应变即可。
另外，为了能应对所要求的测定对象区间，需要分别对成为测定对象区间的部位处的各最短测定区间(距离)至少设置1个孔8，换言之，需要每隔所要求的最小测定距离分别至少设置1个孔8。此外，由于具有上述孔8，因此能测定被测定体的流体的压力。
在将上述结构的FIMT10用作为压力感测部的情况下，FIMT10不具有将P光纤1直接固定于金属圆筒管的固定点，因此在FIMT10的轴向上的所有区间能连续地求出压力分布，因此，不会由于有固定点而产生图2、图3(a)、图3(b)中指出的问题。
也就是说，若使用由上述说明的FIMT10构成的DPTSS电缆100，则能克服在本说明书开始列出的本发明的技术问题。
接着，为了利用实际使用的DPTSS电缆来确认本实施方式1所涉及的光纤电缆的效果，利用将以上说明的FIMT10与作为T光纤(作为温度传感器的光纤)的FIMT20配置于图4(a)、图4(b)、图4(c)的基本结构所示的位置而得的光纤电缆来实际测定布里渊散射光的频率。以下利用附图说明该内容。
图9是用于说明测定所使用的具有PIB结构的FIMT10的尺寸的图。该图中，φ是FIMT10的外径，为1mm，d是光纤的直径，为0.25～0.4mm，φh是孔8的直径，为0.15mm。该孔8设有多个，e为相邻各孔8之间的最小间隔，为1米左右。此外，f、g表示其它相邻的孔间距离，为e以上的值。
上述e的值若设定得小于测定分辨率，则作为测定装置来使用是没问题的。另外，在e的值与以下示出的B的区间的长度(不施加压力的区间中布里渊散射光的频率逐渐增加)相比足够小的情况下，所测定的压力的值中不产生误差。此外，在本次的测定中利用全长为1km以上(约1.3km)的光纤电缆来进行确认试验。
利用图9所示的具有FIMT10的上述的光纤电缆进行布里渊散射光的频率测定。以下利用图10说明测定结果。
图10的下部分示出测定结果，上部分示出所使用的测定系统的概念图，以与下部分的测定结果相对应。
在示出测定结果的下部分的附图中，横轴表示离开基准位置的距离(单位为米)，纵轴表示布里渊散射光的中心频率(单位为GHz)。另外，在该附图的上部分具体示出与在该下部分的附图中用标号A、B、C、D所示的各区间对应的测定系统中的测定部位。其中，A区间(包含距离1152米～1165米的区间)及C区间(包含距离1140米～1152米的区间)是利用作为压力隔离结构体的压力容器将压力与其它区域隔离而成为独立区域的区间。
C区间、D区间所示的数据是利用使用现有结构的FIMT20的光纤(T光纤6)的DPTSS电缆测得的数据，C区间的数据是压力容器内的数据，D区间的数据是压力容器外的测定数据。上述区间中，测定数据的布里渊散射光的中心频率均有较大变动，作为压力隔离结构体的压力容器内的数据(C区间的数据)也发生本说明书开始处技术问题一栏中说明的压力变动，由此可知该技术问题仍存在而未被解决。
另一方面，A区间、B区间所示的数据是利用使用所提出的新结构的FIMT10的光纤(P光纤1)的DPTSS电缆100测得的数据，A区间的数据是压力容器内的数据，B区间的数据是压力容器外的测定数据。压力容器外的测定数据即B区间的数据中，布里渊散射光的中心频率并不是固定值而是变化的，而压力容器内的测定数据即A区间的数据中布里渊散射光的中心频率示出的是几乎不变的值。此外，设置在A区间中具有至少1个以上的上述孔8的光纤电缆来进行测定。
如上述说明的那样，A区间中布里渊散射光的中心频率示出几乎不变的值，能够确认预想的效果。此外，在B区间(距离1165米～1180米的区间)不存在上述PIB结构，考虑残留有A区间的压力的影响。
如上所说明的那样，与现有的光纤电缆相比，本发明所提出的光纤电缆即DPTSS电缆100构成为具备FIMT10，该FIMT10在内部具有P光纤1，并在金属制的外周圆筒管设有贯通孔即孔8，从而具有现有FIMT所具备的优点的同时还能使得P光纤1与外周圆筒管间的间隙进一步均匀，因此能克服布里渊散射光的中心频率变动地被测定这一技术问题，起到能高精度地对被测定体的压力分布等进行分布测定这一优异技术效果。此外，上述说明的金属圆筒管并不一定要是圆筒形状的圆筒管，只要是金属管即可，能起到相同效果。
实施方式2
以下利用图11来说明本发明的实施方式2所涉及DPTSS电缆200。此外，图11中与上述说明的图4(a)、图4(b)、图4(c)、图6相同标号表示的部分(构成要素)省略详细说明，并且整体结构为绞线结构这一点与实施方式1相同，由于说明复杂，因此此处也省略说明。
图11是在本发明提出的新结构的FIMT即FIMT10的轴向(长边方向)上不包含孔8的一处且沿着与轴垂直的方向将DPTSS电缆200进行切割时的剖视图。如该图所示，与实施方式1所说明的DPTSS电缆100所用的FIMT10的不同之处在于，包含P光纤1的新结构的FIMT10并不配置于与包含T光纤6的FIMT20相同的外周位置而是配置于中心部分，并且，FIMT10的外径设定得比FIMT20的外径要大。
由此构成的DPTSS电缆200与实施方式1所涉及的光纤电缆即DPTSS电缆100相比能牢固地保护P光纤，因此与使用于实施方式1的DPTSS电缆100的情况相比，能起到如下效果：所使用的P光纤的寿命延长，所得到的测定数据的可靠性也变优。
实施方式3
以下利用图12来说明本发明的实施方式3所涉及DPTSS电缆300。此外，图12中与上述说明的图4(a)、图4(b)、图4(c)、图6或图11相同标号表示的部分(构成要素)省略详细说明，并且整体结构为绞线结构这一点与实施方式1相同，由于说明复杂，因此此处也省略详细说明。
图12是在本发明提出的新结构的FIMT即FIMT10的轴向(长边方向)上不包含孔8的一处沿着与轴垂直的方向将DPTSS电缆300进行切割时的剖视图。如该图所示，与实施方式1所说明的DPTSS电缆100不同，中心部未配置有大直径的导线电缆13，另外，将P光纤1配置于中心部分的FIMT10与实施方式1所说明的DPTSS电缆100的FIMT10不同，并不配置于导线电缆13的外侧，而是在原本配置有导线电缆13的中心部分，仅由将P光纤1配置于中心部分的FIMT10、将T光纤配置于中心部分的FIMT20(与FIMT10直径大致相同)以及与FIMT10直径大致相同的虚拟导线15这三种电缆构成作为第1层的内侧的层来进行配置。此外，还配置有将该第1层包围，作为其外侧的层由多个钢制的导线构成的第2层。
采用上述结构的DPTSS电缆300与实施方式1所涉及的光纤电缆即DPTSS电缆100相比结构简单，因此在具有DPTSS电缆100所具有的效果的基础上，还具有其制造容易的效果。
如上所述，本发明所提出的使用在外周金属圆筒管设有孔的新结构的FIMT的DPTSS电缆具有各种效果，而上述以外还能期待如下等效果：由于P光纤的设置位置不仅可以为中心部分，也可设置于其外侧的层，因此设计自由度增加，由于作为传感器的光纤即P光纤、T光纤未配置于最外层，因此能保护上述作为传感器的光纤不被作为被测定体的水或石油等流体中包含的被称为支撑剂(proppant)的以砂为主要成份的物质的破坏，并且，由于作为填充材料的胶体具有氢吸收效果，因此能实现光纤寿命的延长。
此外，本发明可以在该发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或对各实施方式进行适当的变形、省略。例如，对P光纤作为压力传感器进行了说明，也可以基于压力检测来求出应变。
另外，在图4(a)、图4(b)、图4(c)、图6、图11等中，中心部分的圆环状的管或圆柱状的导线为外径比配置于其外侧部分的导线等的外径要大的情况进行了说明，但并不一定要外径不同，在与外侧部分的导线直径相同的情况下也能起到相同效果。另外，金属圆筒管也可以不是圆筒管，只要是圆筒状的管就能起到相同效果，另外，金属圆筒管的材质以不锈钢为例进行了说明，但是钢制的情况下也能起到相同效果。
标号说明
1 P光纤(压力光纤)
2 填充材料
3、7 金属圆筒管
4、5 导线
6 T光纤(温度光纤)
8 孔、9 注入孔
10 FIMT(具备P光纤的FIMT)
11 压力隔离部
11a 压力块
12 压力感测部
13 导线电缆(配置于中心部分)
14 层间填充材料
15 虚拟导线
20 FIMT(具备T光纤的FIMT)
100、200、300 DPTSS电缆。

Claims (6)

1.一种物质的压力、温度、应变分布测定用电缆，具有：
将金属管包裹光纤电缆及保持该金属管包裹光纤电缆的金属制导线绕着同一中心轴混合配置而成的内侧的层；以及将多根金属制导线与所述内侧的层呈同心状配置成将所述内侧的层包围的外侧的层，并具备由所述内侧的层与所述外侧的层形成多层绞线结构的绞线结构体，该物质的压力、温度、应变分布测定用电缆的特征在于，
所述绞线结构体具有在轴向上分散配置的压力隔离部，以用于隔离压力对轴向的影响，
所述金属管包裹光纤电缆配置于所述内侧的层，并且构成所述金属管包裹光纤电缆的光纤包含作为压力传感器的光纤，该压力传感器的光纤用于基于入射至该光纤的脉冲激光的散射即布里渊散射及瑞利散射的频率变化来测定被测定体的压力分布，在具有作为所述压力传感器的光纤的所述金属管包裹光纤电缆的金属管设有贯通的孔。
2.如权利要求1所述的物质的压力、温度、应变分布测定用电缆，其特征在于，
所述压力隔离部具备将所述内侧的层与所述外侧的层之间的间隙填充的层间填充材料。
3.如权利要求1所述的物质的压力、温度、应变分布测定用电缆，其特征在于，
所述物质的压力、温度、应变分布测定用电缆的轴向位置上，与所述被测定体的压力分布的测定对象部分相对的金属管上至少设有1个所述孔。
4.如权利要求1所述的物质的压力、温度、应变分布测定用电缆，其特征在于，
在具备作为所述压力传感器的光纤的金属管包裹光纤电缆的光纤以及配置于该金属管包裹光纤电缆的外周部的金属管圆筒管之间，将与作为所述压力传感器的光纤的外周相接触的填充材料设置成圆环状。
5.如权利要求4所述的物质的压力、温度、应变分布测定用电缆，其特征在于，
所述填充材料与金属圆筒管的内周相接触，该金属圆筒管配置在具备作为所述压力传感器的光纤的金属管包裹光纤电缆的外周部。
6.如权利要求4或5所述的物质的压力、温度、应变分布测定用电缆，其特征在于，
所述填充材料为胶体、树脂或低温焊料。
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