JPH10505918A - 流れ測定方法及び流れ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 岩のような地表に穴明けされた穴内の液体流れの測定のための流れ測定方法及流れ測定装置である。この流れ測定装置は、長い筒状の本体から成り、穴の残りの部分から所定容積部分を密封するために、長手方向に互いに離間して設置されたリング形状の密封要素（５）と、所定容積部分を一方の密封要素から他方の密封要素へ延在する少なくとも三つの扇形部分（１）へ分割するための分割要素（６）と、扇形部分を相互接続するための流れ通路（２）と、流れ通路の接続部に設置されたインパルス源（３）と、インパスルの挙動の速度及び方向を監視することによって扇形部分の間の流れの大きさ及び速度を測定するために流れ通路に設置されたセンサ（４）、とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】 流れ測定方法及び流れ測定装置 本発明は、請求項１の前提部分に定められたような流れ測定方法及び請求項４ の前提部分に定められたような流れ測定装置に関する。 特に、不明確な荒地の最終的な配置のために適当な場所を検知する時に、如何 なる種類の流れが岩及びその割れ目内で起きているか、すなわち、流れの方向及 び流速は何れであるかの情報を得ることが必要である。 このような測定において、小さな体積流量及び少ない流量は問題を引き起こす 。従来技術において、流れの大きさを検出するのに使用される方法は、岩に明け られた穴の所定部分を分離し、適当な混合液又は溶液でこの穴を満たすことであ る。この混合液又は溶液の濃度の変化を監視することによって、流れの測定が可 能となる。しかしながら、この方法は、流れの方向に関する情報を提供しない。 流れ方向を検出する試みは、種々の目立ち物質の使用を含み、岩の割れ目内に おけるこの物質の通過が監視可能である。 流れ測定のための全ての公知の方法における問題は、それらが遅いことである 。流量が単位時間当たりミリリットルの単位であるために、一つの測定の実施が 、一般的に、数カ月かかり、こうして、大きな領域及び複数の穴明けされた穴か ら得られた結果は、高価で遅い仕事である。 本発明の目的は、前述の欠点を無くすことである。本発明の特定の目的は、新 たな方法及び流れ測定装置をもたらすことであり、これらによって、比較的短い 時間において非常に小さな流れを測定し 、流れの大きさ及び方向の両方に関する情報を得ることができる。 本発明の特徴については、請求の範囲が参照される。 本発明の測定方法において、長手方向の所定容積部分が岩に穴明けされた穴か ら分離され、流れ測定がこの容積部分内において実施される。この容積部分は、 穴の長手方向において、容積部分全体に延在する扇形部分、例えば、９０°の扇 形部分に分割され、こうして、扇形部分が容積部分において互いに分離された分 離空間を形成する。扇形部分は、次に、流れ通路を介して互いに接続され、扇形 部分の間の自由流れを可能とする。この後、流れ通路に設置されたセンサを使用 することによって、水流れの値、例えば、扇形部分の間の流れの方向及び速度が 測定される。 こうして、本発明の測定方法は、穴明けされた穴の所定部分が、長手方向に、 部分又は扇形部分へ分割され、扇形部分への又は扇形部分からの任意の流れが、 異なる扇形部分内の流れが測定されることを可能とするように、適当な流れ通路 装置に集中又は集められる方法に基づいている。 流れ通路における流れは、好ましくは、流れ内に適当なインパルスを発生させ 、流れの方向及び速度を検出するためにこのインパルスの挙動を監視することに よって、測定される。流れの方向及び速度は、流れ通路の断面積と共に、流量を 検出するために使用可能である。使用されるインパルスは、好ましくは、極めて 小さな、例えば、１／１０００°の単位の熱インパルスであり、その挙動が監視 される。熱インパルスは、小さな流れにおける乱れの発生を防止し、熱が流れ方 向に対して反対に伝わらないことを保証するために、非常に小さくしなければな らない。こうして、単位時間当たり１ミリリットルの単位の極めて小さな流れに おいて測定が可能となる。 本発明の流れ測定装置は、長い筒状本体から成り、内部圧力によ って膨張可能な二つのリング形状の密封要素を具備しており、これらの密封要素 は穴の長手方向において互いに離間して設置され、それにより、所定容積部分は 、穴から気密に分離可能である。さらに、同様な流れ測定装置は、穴の表面に対 して膨張可能な分割要素を具備し、これによって、容積部分は、一方の密封要素 から他方の密封要素へ延在する少なくとも三つ、好ましくは四つの扇形部分へ気 密に分割可能である。 扇形部分は流れ通路を介して相互接続され、インパルス源は流れ通路の接続部 に設置される。一方、各流れ通路にはセンサが設けられ、それにより、流れが扇 形部分の間で起きる時に、この流れの流れ方向及び速度が流れ通路におけるイン パルスの挙動から測定可能である。 扇形部分には、好ましくは、集合管の使用がもたらされ、この集合管を通して 扇形部分へ流入する流れは、対応する流れ通路へ流入し、一方、流れ通路は、分 割された容積部分の外側に位置する共通の中心において対称に接続され、インパ ルス源はこの中心に設置される。好ましくは、使用されるインパルス源は加熱サ ーミスタであり、センサは、加熱サーミスタによって送られた熱インパルスを検 出可能な測定サーミスタである。 数千メータの長さを有する穴の異なる部分において流れの大きな変化が起こる かもしれないために、非常に大きな圧力変化が流れ測定装置を横断して起きるか もしれない。このために、好ましくは筒形状の流れ測定装置には、流れ測定装置 を通る開口管又は他の流れ通路が設けられ、流れ測定装置の両側に位置する開口 部の間において流れ測定装置を通る自由流れを可能とする。これは、測定に干渉 し又は測定装置を破損する可能性がある流れ測定装置を横断する差圧の発生を防 止する。 流れ測定装置を通る開口管には、好ましくは、この管を通り流れる液体量が測 定されることを可能とする流れ伝達器が設けられる。この測定には、好ましくは 、インパルスの挙動の方向及び速度を測定するために、適当なインパルス源とそ の両側に設置された適当なセンサとの使用がもたらされる。 本発明の流れ測定方法及び測定装置は、公知の技術に比較してかなりの利点を 有している。本発明の方法を使用すると、以前に測定可能であったより、かなり 小さな大きさの流れが測定可能である。さらに、各部分及び各扇形部分にとって 、穴の長手方向における流れの方向及び大きさの両方が測定可能である。加えて 、本発明による測定は、対応する従来の測定よりかなり速く実施可能であり、従 来は各穴のために約二箇月かかっていたが、本発明の測定方法は、一週間未満で 良好なより広範囲の測定を提供する。 次に、本発明は、添付図面を参照することによって詳細に説明される。 図１は、部分的に断面の本発明の流れ測定装置を示している。 図２は、図１の流れ測定装置の横断面を示している。 図３は、図１の流れ測定装置の詳細を示している。 図４は、図１の流れ測定装置の他の詳細を示している。 図面に示された本発明の流れ測定装置は、筒状の外郭と、この外郭の下側端部 及び中央部において外郭内に設置されたリング形状の密封要素５、すなわち、内 部圧力によって膨張可能な弾性部材とを具備している。二つの密封部材５の間に は、図２の横断面によって示されているように、四つの分割要素６、すなわち、 一方の密封要素から他方の密封要素へ延在する四つの隆起部又は隔壁が存在し、 密封要素の間の空間を９０°の扇形部分へ分割している。密封要素同様に、分割 要素もまた、内部圧力によって膨張可能であり、それ により、分割要素は測定穴の表面に対して外側へ押圧可能である。 各扇形部分１は、扇形部分の全長に渡り延在する流れ通路２を含み、流れ通路 は扇形部分へ開口する複数の穴部１１を有している。 流れ通路２は、上側の密封要素５を通過して扇形部分からセンサ部１２へ延在 し、図３によって示されているように、センサ部において、流れ通路は流れ測定 装置の中心軸線に関して対称に接続され、扇形部分の間に、実質的に抵抗の無い 自由流れ接続を形成する。 図３に示すように、加熱サーミスタ３が、流れ通路の接続部の対称中心に設置 され、各流れ通路２には、センサとして機能する測定サーミスタ４が設けられ、 この各センサは加熱サーミスタから等距離で設置されている。 加えて、この流れ測定装置は、流れ測定装置の一端部から他端部へ延在する開 口管７を具備し、流れ測定装置の両側に位置する穴部の間の自由流れを可能とす る。この開口管には、加熱サーミスタ９が設置され、この加熱サーミスタの流れ 方向における両側には、適当な距離でセンサ８が設置され、加熱サーミスタによ って送られた熱インパルス１０の挙動の速度及び方向が測定されることを可能と する。 図３において、流れ通路２の接続部の最上位置にはホース１６が接続され、こ のホースは弁によって開放及び閉鎖可能である。このホースは、測定中に地表の 表面に延在し、三つの異なる使用目的を有している。測定装置の最上空間には、 測定への不利益となる気体が集まり、この気体は、ホースに設置された弁を開く ことによってホース１６を通して除去可能である。第２に、ホース１６は、測定 部分へ適当な圧力の基で水を供給するための通路として使用可能であり、こうし て、この測定部分において流体導通試験を実施することを可能とする。第３に、 ホース１６を介して測定部分において圧 力測定が実施可能である。 さらに、この測定装置は、処理器、増幅器、フィルタ、磁力計、Ａ／Ｄ変換器 、及び弁を具備し、これらの機器は、測定装置の上側端部１３に設置され、それ 自身公知の機器から成っており、これらによって、流れ測定装置は作動され、測 定結果がそれ自身公知の方法で処理される。それにより、これらの機器は、ここ では詳細に説明されない。流れ測定装置は、ケーブル１４及び圧力ホース１５を 介して地表上の機器へ接続され、一方、この地表上の機器は、測定データを処理 するための適当な測定コンピュータ又は対応する装置と共に、測定穴から流れ測 定装置を引き上げ及び測定穴へ流れ測定装置を下ろすための適当なウインチ又は 他の引き上げ装置を具備している。 図示された流れ測定装置は、以下のように使用される。 ケーブル１４によって釣り下げられた流れ測定装置は、所望の測定深さ、すな わち、好ましくは、幾つかの種類の流れが岩の割れ目内に存在することが分って いる深さへ、測定される穴内を下げられる。流れ測定装置が穴内の所望深さへ下 げられた後、分割要素６と共にシール要素５は、圧力ホース１５によって膨張さ れ、穴の表面に対して押圧され、それにより、四つの扇形部分が穴内に形成され 、この扇形部分は、穴の残りの部分から及び互いに気密に分離される。 この後は、異なる扇形部分の間の液体流れだけが、流れ通路２を通して可能で ある。それにより、インパルス源３によって液体流れへ熱インパルスを送ること によって、この熱インパルスの挙動の方向及び速度がセンサ４によって測定可能 であり、異なる扇形部分の間の流量に関する正確な情報を得ることを可能とする 。対応する方法において、熱インパルス１０の測定は、流れ測定装置を通過して 流れる流れに関する流れデータを得るために、開口管７において使用される。 この種の測定における流れは、非常に少なく、ちょうど、単位時間当たり１ミ リリットルであるために、熱インパルスもまた、非常に少ない熱量から成ってい る。こうして、流れへ提供される熱量は、流れにおける乱れの発生を防止するた めに、及び熱が流れ方向に対して反対に伝わらないことを保証するために、十分 に少なくしなければならない。それにより、使用される温度は、１ミリケルビン （ｍｋ）の単位である。 本発明は、添付した図面を参照して説明されたが、本発明の異なる実施形態が 、請求の範囲によって定められた本発明の範囲内で可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．岩のような地表に穴明けされた穴内における液体流れの測定のための流れ 測定方法であって、 所定容積部分が、前記穴の長手方向において前記穴から密封され、 前記所定容積部分が、少なくとも三つの扇形部分（１）に分割され、 前記扇形部分が、前記扇形部分の間の自由流れを可能とするように流れ通路（ ２）を介して相互接続され、 前記扇形部分の間の流れの方向及び速度が、前記流れ通路内に設置されたセン サ（４）によって測定されることを特徴とする流れ測定方法。 ２．前記流れの方向及び速度は、前記流れに、挙動が監視されるインパルスを 供給することによって測定されることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。 ３．使用される前記インパルスは熱インパルスであることを特徴とする請求項 ２に記載の測定方法。 ４．岩のような地表に穴明けされた穴内における流体流れの測定のための流れ 測定装置であって、 前記流れ測定装置は長い筒状本体から成り、 前記流れ測定装置は、 前記穴の残りの部分から所定容積部分を密封するために長手方向において互い に離間され設置されたリング形状の密封要素（５）と、 前記所定容積部分を一方の前記密封要素から他方の前記密封要素へ延在する少 なくとも三つの扇形部分（１）へ分割するための分割 要素（６）と、 前記扇形部分を相互接続するための流れ通路（２）と、 前記流れ通路の接続部に設置されたインパルス源（３）と、 インパスルの挙動の速度及び方向を監視することによって前記扇形部分の間の 流れの大きさ及び速度を測定するために前記流れ通路に設置されたセンサ（４） 、とを具備することを特徴とする流れ測定装置。 ５．前記密封要素（５）及び前記分割要素（６）は、内部圧力によって前記穴 の表面に対してしっかりと押圧される弾性要素である請求項４に記載の流れ測定 装置。 ６．前記流れ通路（２）は、前記扇形部分（１）から始まり、前記扇形部分の 中心軸線に関して対称に互いに接続される請求項４又は５に記載の流れ測定装置 。 ７．前記インパスル源（３）は、加熱サーミスタであり、前記加熱サーミスタ によって、熱インパルスが前記流れに発生されることを特徴とする請求項４から ６のいずれかに記載の流れ測定装置。 ８．前記センサ（４）は測定サーミスタであることを特徴とする請求項４から ７のいずれかに記載の流れ測定装置。 ９．前記流れ測定装置は、前記筒状本体を通る開口管（７）を具備し、前記開 口管は、密封された前記所定容積部分を通過して前記流れ測定装置の両側に位置 する開口部を接続する自由流れ通路を形成することを特徴とする請求項４から８ のいずれかに記載の流れ測定装置。 １０．前記開口管（７）には、前記流れに供給された熱インパルス（１０）に よって前記開口管（７）を通り流れる液体の方向及び速度を検出するためのセン サ（８）及びインパルス源（９）が設けられている請求項９に記載の流れ測定装 置。 １１．前記流れ測定装置は、前記流れ通路（２）の接続部に接続された管（１ ６）を具備し、前記管は前記地表の表面へ延在し、前記管（１６）には弁が設け られ、前記管は、前記流れ測定装置から空気を除去するのに使用され、及び／又 は、測定される前記所定容積部分において流体導通試験を実施するのに使用され 、及び／又は、測定される前記所定容積部分における圧力測定を実施するのに使 用されることを特徴とする請求項４から１０のいずれかに記載の流れ測定装置。