(57)【要約】【課題】光ファイバを利用したコンパクトな音波検層システムを提供する。【解決手段】光ファイバ式音波検層システムＤは、油田の試掘において掘削されるボーリング孔Ｈの周囲地層を検知対象として検層する場合に適用され、ＷＤＭ光源１０、ソニックモジュール２０、計測装置３０、中継光ファイバ４０及び音源装置５０を含む。ソニックモジュール２０は、複数のＦＯＤセンサ部を含み、ボーリング孔Ｈに挿入されるケーシングパイプに外嵌されている。ボーリング孔Ｈとケーシングパイプとの隙間がセメント層で埋められることによって、ソニックモジュール２０は周囲地層に固定化されている。【選択図】図１
2011027533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が異なる複数の検知光を発生するＷＤＭ光源と、
前記複数の検知光が個々に入射される、複数の音波検知用の光ファイバセンサ部を有するソニックモジュールと、
前記光ファイバセンサ部を経由した前記複数の検知光を検出する計測手段と、
前記複数の検知光を、前記ＷＤＭ光源及び前記計測手段と、前記光ファイバセンサ部との間で伝送する中継光ファイバと、
前記中継光ファイバと前記光ファイバセンサ部との接続部に介在され、前記中継光ファイバ内を伝送される複数の検知光のうちの一つが、各光ファイバセンサ部にそれぞれ割り当てられる伝送状態を形成する光合分波手段と、
音波を伝搬可能な検知対象物に前記ソニックモジュールを固着させる固定手段と、
を備えることを特徴とする光ファイバ式音波検層システム。
【請求項２】
前記検知対象物を伝搬させる音波を発生する音源装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ式音波検層システム。
【請求項３】
前記検知対象物が地層であって、
該地層を伝搬させる音波として、微小地震が活用されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ式音波検層システム。
【請求項４】
前記光ファイバセンサ部が、ドップラー効果を利用した光ファイバ振動センサで構成され、
前記中継光ファイバは、前記ＷＤＭ光源から前記光ファイバセンサ部へ前記検知光を伝送する第１中継光ファイバと、前記光ファイバセンサ部から前記計測手段へ前記検知光を伝送する第２中継光ファイバとを含み、
前記計測手段は、前記光ファイバ振動センサを通過した前記検知光の周波数変調を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ式音波検層システム。
【請求項５】
前記光ファイバセンサ部が、ファイバーブラッググレーティングで構成され、
前記中継光ファイバは、前記ＷＤＭ光源から前記光ファイバセンサ部へ前記検知光を伝送する第３中継光ファイバを含み、
前記計測手段は、前記ファイバーブラッググレーティングで反射された前記検知光の反射光のブラッグ波長シフトを検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ式音波検層システム。
【請求項６】
前記ソニックモジュールは、複数の前記光ファイバセンサ部を互いに離間させた状態で保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ式音波検層システム。
【請求項７】
前記保持部材が、前記検知対象物よりも伝音性が低い弾性部材からなることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ式音波検層システム。
【請求項８】
前記検知対象物が地層であり、前記固定手段がセメントであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ式音波検層システム。
【請求項９】
土中に掘削された掘削孔に挿入されるケーシングパイプと、
前記掘削孔の周囲地層を検層する請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ式音波検層システムと、を備え、
前記ソニックモジュールが、前記ケーシングパイプの所定位置に添設されていることを特徴とする土質検層構造。
【請求項１０】
前記掘削孔の周壁と前記ケーシングパイプ外周面との間に隙間が存在し、
前記ソニックモジュールが、前記ケーシングパイプの外周部に添設され、
前記固定手段が、前記隙間を埋めるセメントであることを特徴とする請求項９に記載の土質検層構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知対象物を伝搬する音波の速度に基づき前記検知対象物の材質を特定する光ファイバ式音波検層システム、及びこれが適用された土質検層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
油田の試掘に際して、商業的に利用可能な油層の存在を確認するために、掘削孔の周囲地層を検層することが求められる。このような地層の検層手法として、例えば非特許文献１に記載されているような音波検層方法がある。この方法は、音波の伝搬時間が地層の種類によって相違することを利用している。図１３は音波検層の測定原理を示す模式図である。その一端側に音波発信器９１が、他端側に互いに間隔を置いて第１、第２音波受信機９２、９３が取り付けられた長尺の柱状体プローブ９０が、掘削孔９内に投入される。
【０００３】
音波発信器９１から音波パルスが発信されると、音波伝搬の臨界角度でＡ点より掘削孔の周壁に入射し、該周壁及びその周辺地層に沿って伝搬する。その後音波パルスは、Ｂ点より近い側の第１音波受信機９２に、続いてＣ点より遠い側の第２音波受信機９３にそれぞれ入射する。音波パルスの発信後、第１音波受信機９２で前記音波パルスが検出されるまでの時間ｔ１と、第２音波受信機９３で前記音波パルスが検出されるまでの時間ｔ２との時間差Δｔとを求めることで、Ａ点からＣ点付近の地層を推定することができる。
【０００４】
ところで、音波のような振動を検知するセンサ要素として、例えば非特許文献２に示されているようなＦＯＤ（Fiber Optic Doppler）センサが知られている。ＦＯＤセンサは、光ファイバに与えられた振動で光ファイバの経路長が伸縮することに伴い、伝送光の周波数がドップラー効果により変調されることを利用したセンサである。このようなＦＯＤセンサは、岩盤の微小破壊音の計測用途への適用も検討されている（例えば非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構発行「石油・天然ガス用語辞典」／「音波検層」の項目
【非特許文献２】”Doppler Effect in Flexible and Expandable Light Waveguide and Development of New Fiber-Optic Vibration/Acoustic Sensor”, Kazuro Kageyama et al, JOUNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.24, NO.4, APRIL 2006
【非特許文献３】「光ファイバ振動センサの高感度化と軟岩供試体破壊時のＡＥ測定」森孝生他、第３６回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集２００７．１、ｐｐ．２３９−２４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の音波検層手法に用いられている音波発信器及び音波受信機は、専ら電気的な機器である。このため、電線類の配線が必須となり、分解能を向上させるために音波受信機を多数搭載すると、その配線は複雑化すると共にプローブの大型化も避けられない。さらに、これら電気機器は掘削された生産油井に恒久的に据置することが困難であり、産油を続ける生産油井の周辺地層の変化をモニターすることができないという課題があった。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、光ファイバを利用したコンパクトな音波検層システム、及びこれが恒久的に適用された土質検層構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の局面に係る光ファイバ式音波検層システムは、波長が異なる複数の検知光を発生するＷＤＭ光源と、前記複数の検知光が個々に入射される、複数の音波検知用の光ファイバセンサ部を有するソニックモジュールと、前記光ファイバセンサ部を経由した前記複数の検知光を検出する計測手段と、前記複数の検知光を、前記ＷＤＭ光源及び前記計測手段と、前記光ファイバセンサ部との間で伝送する中継光ファイバと、前記中継光ファイバと前記光ファイバセンサ部との接続部に介在され、前記中継光ファイバ内を伝送される複数の検知光のうちの一つが、各光ファイバセンサ部にそれぞれ割り当てられる伝送状態を形成する光合分波手段と、音波を伝搬可能な検知対象物に前記ソニックモジュールを固着させる固定手段と、を備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
この構成によれば、ソニックモジュールが固定手段により検知対象物に固定されるので、各光ファイバセンサ部に検知対象物から音波が伝搬される。また、各光ファイバセンサ部にはそれぞれ検知光が伝送される。音波が印加された状態の光ファイバセンサ部を経由した検知光は特性が変化するので、計測手段で該検知光を計測することで、前記光ファイバセンサ部への音波の到着を検知することができる。ここで、ソニックモジュールに伝送される複数の検知光は、ＷＤＭ光源から中継光ファイバで一括して伝送され、光合分波手段で各々の光ファイバセンサ部に割り振られる構成であるので、システム構成を簡素化することができる。さらには、検知対象物に沿って、光ファイバを用いた光通信路を確保することも可能となる。
【００１０】
上記構成において、前記検知対象物を伝搬させる音波を発生する音源装置をさらに備えることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、検知対象物を伝搬させる音波を自発的に発生させることができるので、音波検層作業の効率化を図ることができる。
【００１１】
或いは、前記検知対象物が地層であって、該地層を伝搬させる音波として、微小地震を活用しても良い（請求項３）。この構成によれば、高い頻度で自然発生する微小地震を利用するので、音源装置のシステムへの組み入れを省くことができる。
【００１２】
上記構成において、前記光ファイバセンサ部が、ドップラー効果を利用した光ファイバ振動センサで構成され、前記中継光ファイバは、前記ＷＤＭ光源から前記光ファイバセンサ部へ前記検知光を伝送する第１中継光ファイバと、前記光ファイバセンサ部から前記計測手段へ前記検知光を伝送する第２中継光ファイバとを含み、前記計測手段は、前記光ファイバ振動センサを通過した前記検知光の周波数変調を検出する構成とすることができる（請求項４）。この構成によれば、いわゆるＦＯＤ（Fiber Optic Doppler）センサを用いて、音波の到着を検出させることができる。
【００１３】
或いは、前記光ファイバセンサ部が、ファイバーブラッググレーティングで構成され、前記中継光ファイバは、前記ＷＤＭ光源から前記光ファイバセンサ部へ前記検知光を伝送する第３中継光ファイバを含み、前記計測手段は、前記ファイバーブラッググレーティングで反射された前記検知光の反射光のブラッグ波長シフトを検出する構成とすることができる（請求項５）。この構成によれば、いわゆるＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）センサを用いて、音波の到着を検出させることができる。
【００１４】
上記構成において、前記ソニックモジュールは、複数の前記光ファイバセンサ部を互いに離間させた状態で保持する保持部材を備えることが望ましい（請求項６）。この構成によれば、ソニックモジュールの取り扱い性を向上させることができ、検知対象物への据え付け固定作業を容易にすることができる。
【００１５】
この場合、前記保持部材が、前記検知対象物よりも伝音性が低い弾性部材からなることが望ましい（請求項７）。この構成によれば、前記保持部材の伝音性を低下させ、光ファイバセンサ部間において音波を減衰させることができる。
【００１６】
上記構成において、前記検知対象物が地層であり、前記固定手段がセメントであることは、好ましい態様の一つである（請求項８）。この構成によれば、ソニックモジュールの地層に対する固着性、つまり地層からの伝音性を良好なものとすることができる。
【００１７】
本発明の他の局面に係る土質検層構造は、土中に掘削された掘削孔に挿入されるケーシングパイプと、前記掘削孔の周囲地層を検層する上記の光ファイバ式音波検層システムとを備え、前記ソニックモジュールが、前記ケーシングパイプの所定位置に添設されていることを特徴とする（請求項９）。この構成によれば、油田の試掘等に際して、掘削孔の周囲の地層の素性を探知できるコンパクトな土質検層構造を提供することができる。
【００１８】
この場合、前記掘削孔の周壁と前記ケーシングパイプ外周面との間に隙間が存在し、前記ソニックモジュールが、前記ケーシングパイプの外周部に添設され、前記固定手段が、前記隙間を埋めるセメントであることが望ましい（請求項１０）。この構成によれば、地層からソニックモジュールへの伝音性を良好なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光ファイバによる音波検知技術を用いて、構成がシンプルで、コンパクトな音波検層システム、及びこれが適用された土質検層構造を提供することができる。従って、油田の試掘等に際して行われる検層作業の効率化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバ式音波検層システムの概略構成を示す図である。
【図２】ソニックモジュールの一例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図３】ソニックモジュールの他の例を示す側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、油井の掘削手順を示す模式的な側断面図である。
【図５】油井の構造を示す模式的な側断面図である。
【図６】ソニックモジュールの敷設態様を示す側断面図である。
【図７】光ファイバ式音波検層システムの構成を示すブロック図である。
【図８】ＦＯＤセンサ方式による音波検出を説明するためにブロック図である。
【図９】光ファイバ式音波検層システムの他の構成を示すブロック図である。
【図１０】ＦＢＧセンサ方式のソニックモジュールの例を示す側面図である。
【図１１】ＦＢＧセンサ方式による音波検出を説明するためにブロック図である。
【図１２】ソニックモジュールによる音波検層を説明するための模式図である。
【図１３】従来の音波検層を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバ式音波検層システムＤ（土質検層構造）の概略構成を示す図である。本実施形態では、油田の試掘において掘削されるボーリング孔Ｈ（掘削孔）の周囲地層を検知対象として検層する場合に適用される光ファイバ式音波検層システムＤを例示する。音波検層システムＤは、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光源１０、ソニックモジュール２０、計測装置３０（計測手段）、中継光ファイバ４０及び音源装置５０を含む。ＷＤＭ光源１０及び計測装置３０はユニット化され、一つの検層装置１００内に組み付けられている。この検層装置１００は、地上に配置される。
【００２２】
ＷＤＭ光源１０は、波長が異なる複数の検知光を発生する光源である。このＷＤＭ光源１０としては、異なる発光波長を有するレーザダイオード（ＬＤ）が複数搭載された多波長光源、同種のＬＤを複数搭載した光源であって、各ＬＤの素子温度、駆動電流或いはフィルタ条件を異ならせることで多波長化した光源を用いることができる。若しくは、スーパーコンティウム（ＳＣ）光源、ＡＳＥ光源等も用いることができる。中継光ファイバ４０としてシングルモード光ファイバが用いられる場合は、伝送損失を抑制できる１．３μｍ帯域又は１．５μｍ帯域において複数の波長の光を発生できる光源であることが望ましい。
【００２３】
ソニックモジュール２０は、複数の音波検知用の光ファイバセンサ部（図２、図３に基づき後述する）を有する、音響情報検出のためのモジュールである。本実施形態では、ソニックモジュール２０は、ボーリング孔Ｈの周囲地層（検知対象物）を伝搬する音波を検出する。このため、ソニックモジュール２０は、ボーリング孔Ｈの検層対象箇所に、該ボーリング孔Ｈの周壁からの伝音が良好に行われるように、前記周壁に対して固定される。この固定構造については、図６に基づき後述する。
【００２４】
計測装置３０は、ソニックモジュール２０の各光ファイバセンサ部を通過（経由）した複数の検知光を検出し、各光ファイバセンサ部が音波を検知したか否かを、時間情報に関連付けて測定する。本実施形態では、光ファイバセンサ部として、ドップラー効果を利用した光ファイバ振動センサ（ＦＯＤセンサ）が用いられる例を先ず示す。この場合、計測装置３０は、ＦＯＤセンサを通過した前記検知光の周波数変調を検出することで、音波を検知する（詳細は図７、図８に基づき後述する）。なお、光ファイバセンサ部として、ファイバーブラッググレーティングセンサ（ＦＢＧセンサ）が用いられる他の実施形態では、ＦＢＧセンサで反射された前記検知光の反射光のブラッグ波長シフトを検出することで、音波を検知する（詳細は図９〜図１１に基づき後述する）。
【００２５】
中継光ファイバ４０は、ＷＤＭ光源１０が発する複数の検知光を、ＷＤＭ光源１０及び前記計測装置３０（地上に配置）と、ソニックモジュール２０の光ファイバセンサ部（ボーリング孔Ｈ内に配置）との間で伝送する。本実施形態では、中継光ファイバ４０は、ＷＤＭ光源１０からソニックモジュール２０の光ファイバセンサ部へ前記検知光を伝送する第１中継光ファイバ４１と、前記光ファイバセンサ部を通過した前記検知光を、計測装置３０へ伝送する第２中継光ファイバ４２とを含む。
【００２６】
音源装置５０は、ボーリング孔Ｈの周囲地層に伝搬させる音波を発生する。音源装置５０としては、２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ程度の超音波パルスを電気的に発生する超音波発信器を用いることができる。勿論、可聴音を発生する音源装置５０であっても良い。音源装置５０は、ボーリング孔Ｈの適所に配置することができ、例えば図１で示しているように孔底に配置したり、ボーリング孔Ｈの周壁に取り付けたり、或いは吊止部材でボーリング孔Ｈ内に吊設したりすることができる。音源装置５０に対する電気供給は、電線のボーリング孔Ｈへの敷設、電池電源の内蔵の手段を採用することができる。或いは、中継光ファイバ４０としてメタルコート光ファイバを用いるようにし、そのメタル層を音源装置５０に対する給電経路として用いるようにしても良い。
【００２７】
図２は、光ファイバセンサ部としてＦＯＤセンサを備えたソニックモジュール２０Ａ（２０）の一例を示す図であって、（ａ）はその側面図、（ｂ）は上面図である。このソニックモジュール２０Ａは、保持部材２１と、第１光合分波器２２及び第２光合分波器２３（光合分波手段）と、複数のＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎとを含む。
【００２８】
保持部材２１は、複数のＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎを互いに離間させた状態で保持する部材であり、後述するケーシングパイプに外嵌可能なサイズを有する円筒型の部材である。保持部材２１を構成素材としては種々の材料を用いることが出来るが、ボーリング孔Ｈの周囲地層よりも明らかに伝音性が低い弾性部材を用いることが好ましい。例えばカーボン繊維を用いて円筒型に成型された部材は、好ましい保持部材の一つである。このような保持部材２１であれば、該保持部材２１の伝音性を低下させ、ＦＯＤ部センサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎ間における音波の伝搬を周囲地層に依存させることができる。
【００２９】
第１光合分波器２２及び第２光合分波器２３は、例えばＷＤＭ通信用に用いられるアレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ）を用いた光合分波器である。第１光合分波器２２は、第１中継光ファイバ４１とＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎとの接続部に介在され、第１中継光ファイバ４１を伝送される複数の検知光を、それぞれのＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎに一つの検知光が伝送されるように分波する。また、第２光合分波器２３は、ＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎと第２中継光ファイバ４２との接続部に介在され、ＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎを通過した複数の検知光を合波し、第２中継光ファイバ４２に伝送させる。第１光合分波器２２及び第２光合分波器２３は、それぞれ保持部材２１の外周面に取り付けられた台座２２１、２３１に固定されている。
【００３０】
ＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎは、それぞれ、保持部材２１の外周面に所定ターン数だけ巻回された光ファイバ４３１、４３２、４３３、４３４・・・４３ｎからなる。ＦＯＤセンサ部Ｓ１を構成する光ファイバ４３１は、一端が第１光合分波器２２に、他端が第２光合分波器２３に各々接続され、その中間部分が保持部材２１の外周面に巻回されている。また、ＦＯＤセンサ部Ｓ２を構成する光ファイバ４３２も、同様に一端が第１光合分波器２２に、他端が第２光合分波器２３に各々接続され、その中間部分が、光ファイバ４３１の巻回位置に対して所定間隔を置いて、保持部材２１の外周面に巻回されている。その他の光ファイバ４３３、４３４・・・４３ｎも同様である。
【００３１】
ＦＯＤセンサは、検知対象物の振動に合わせて光ファイバが伸縮することに伴い、伝送光の波長が伸縮する現象を利用している。すなわち、周波数ｆ０の検査光が伝送されている状態において光ファイバが伸縮し経路長が変化すると、当該光ファイバの一端から他端までの間に存在する検査光の波数は一定であることから、検査光の波長が伸縮することになる。つまり、検査光の伝搬速度は一定であるので、周波数がｆｄだけ変化するようになる（レーザドップラー効果）。この周波数変調量ｆｄは、光ファイバの伸縮時の変位速度に比例する。
【００３２】
従って、ＦＯＤセンサ部分の光ファイバ長を可及的に長くすれば、音波振動が与えられた際に、光ファイバの伸縮変位速度を早くしてセンシング感度を高くすることができる。このため、光ファイバ４３１、４３２、４３３、４３４・・・４３ｎは、なるべく保持部材２１へのターン数を増やし、各ＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎにおける光ファイバ長を長尺化することが望ましい。
【００３３】
光ファイバ４３１、４３２、４３３、４３４・・・４３ｎを保護するために、地層からの伝音性を阻害しないシート類若しくは熱収縮チューブ等で、光ファイバが巻回された保持部材２１の周囲を覆うようにしても良い。或いは、保持部材２１の内部に、光ファイバ４３１、４３２、４３３、４３４・・・４３ｎを埋め込むようにしても良い。
【００３４】
図３は、ＦＯＤセンサを備えた他の態様のソニックモジュール２０Ｂ（２０）を示す図である。このソニックモジュール２０Ｂにおいて、保持部材２１と、第１光合分波器２２及び第２光合分波器２３とは、図２のソニックモジュール２０Ａと同じである。相違するのは、複数のＦＯＤセンサ部Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３・・・Ｓ１ｎにおける光ファイバ４４１、４４２、４４３・・・４４ｎの設置態様である。
【００３５】
ＦＯＤセンサ部Ｓ１１に用いられている光ファイバ４４１は、一端が第１光合分波器２２に、他端が第２光合分波器２３に各々接続され、その中間部分に、保持部材２１の周面上でループ状に巻回された受感部４４１Ｒが設けられている。また、ＦＯＤセンサ部Ｓ１２に用いられている光ファイバ４４２も同様に、一端が第１光合分波器２２に、他端が第２光合分波器２３に各々接続され、その中間部分に、受感部４４１Ｒに対して所定間隔を置いた位置に形成されたループ状の受感部４４２Ｒを有している。他の光ファイバ４４３、・・・４４も同様であり、それぞれのループ状の光ファイバ巻回部からなる受感部４４３Ｒ、・・・４４ｎＲを有している。
【００３６】
図２のソニックモジュール２０Ａでは、円筒状の保持部材２１の全周に光ファイバをターンさせているので、そのターンの径方向はボーリング孔Ｈの延伸方向と直交する方向である。従って、ソニックモジュール２０ＡのＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎは、ボーリング孔Ｈを水平に横切る方向に伝搬する横波（せん断波）に感度が高い。一方、図３のソニックモジュール２０Ｂでは、保持部材２１の周面上の一部に光ファイバのループを形成しているので、そのループの径方向はボーリング孔Ｈの延伸方向と平行な方向である。従って、ソニックモジュール２０ＢのＦＯＤセンサ部Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３・・・Ｓ１ｎは、ボーリング孔Ｈの延伸方向に伝搬する縦波に感度が高い。
【００３７】
好ましいソニックモジュール２０の態様は、このような２つのソニックモジュール２０Ａ、２０Ｂを、一つの保持部材２１に設置することである。例えば、ターン型ＦＯＤセンサ部Ｓ１の配置位置の近傍にループ型ＦＯＤセンサ部Ｓ１１を、ターン型ＦＯＤセンサ部Ｓ２の配置位置の近傍にループ型ＦＯＤセンサ部Ｓ１２を各々配置するというように、一つの検音ポイントにおいて、図２のターン型及び図３のループ型の光ファイバの双方を配置する。このことは、各検音ポイントにおいて、横波及び縦波に感度が高いセンサ部を具備させることになるので、音波の検知感度を高めることができる。
【００３８】
このようなソニックモジュール２０は、ボーリング孔Ｈの周囲地層から音波が伝搬されるように、ボーリング孔Ｈの周壁面に固着される。本実施形態では、この固着のためにコンクリートＣｅ（図６参照）が用いられる。かかる固着構造を説明する前に、一般的な油井の構造について説明する。図４の（ａ）〜（ｃ）は、油井の掘削手順を示す模式的な側断面図である。
【００３９】
先ず、図４（ａ）に示すように、地上面Ｇから地中に向けて、例えばロータリー掘削法により第一次孔Ｈ１（ボーリング孔Ｈの一部）が掘削される。ロータリー掘削法は、先端に岩盤を破壊するビットが取り付けられたドリルストリングを軸回りに回転させつつ、掘削流体の循環によって掘り屑を除去して地層を掘り進む掘削法である。所定の深度の第一次孔Ｈ１が掘削されたら、一旦ドリルストリングが引き上げられる。
【００４０】
所定の深度の第一次孔Ｈ１が掘削されたら、図４（ｂ）に示すように、第一次孔Ｈ１内に第１ケーシングパイプＣａ１が挿入される。この第１ケーシングパイプＣａ１は、掘削した第一次孔Ｈ１の保護のために挿入されるもので、シームレス鉄パイプ等からなり、その外径は第一次孔Ｈ１の孔径よりもやや小さい。その後、第１ケーシングパイプＣａ１と第一次孔Ｈ１との間の隙間にセメント液が圧入され、第１セメント層Ｃｅ１が第１ケーシングパイプＣａ１の周囲に形成される。このセメンチングによって、第１ケーシングパイプＣａ１が固定化される。
【００４１】
続いて、図４（ｃ）に示すように、同様な手法でさらに深い掘削孔が形成される。すなわち、第１ケーシングパイプＣａ１内を通して上記ドリルストリングが下降され、第一次孔Ｈ１の底面からさらに深部へ地層が掘り進められ、第二次孔Ｈ２が掘削される。第二次孔Ｈ２は、第１ケーシングパイプＣａ１の内径とほぼ同じである。この第二次孔Ｈ２内に第２ケーシングパイプＣａ２が挿入されると共に、第二次孔Ｈ２と第２ケーシングパイプＣａ２との間の隙間にセメント液が圧入され、第２セメント層Ｃｅ２が形成される。以下、同様な手順で、所望の深度まで掘り進められる。近年では、深いもので５０００ｍ以上の深さの孔が掘削される。
【００４２】
図５は、油井の構造を示す模式的な側断面図である。ｎ番目に掘削された第ｎ次孔Ｈｎの周囲地層に油層が存在したとする。この場合、第ｎ次孔Ｈｎに挿入されている第ｎケーシングパイプＣａｎ、及びその周囲の第ｎセメント層Ｃｅｎの一部が爆破され、パーフォレーション部Ｃａ−Ｐが形成される。油層に含浸されている原油は、パーフォレーション部Ｃａ−Ｐを通して第ｎ次孔Ｈｎ内に進入する。
【００４３】
その後、ボーリング孔Ｈ内に、原油の汲み上げのためのチューブＴｕが挿入される。チューブＴｕの下端は、パーフォレーション部Ｃａ−Ｐの近傍に配置される。されに、パーフォレーション部Ｃａ−Ｐよりも上方位置においてチューブＴｕの周囲にパッカーＰ（蓋）が配置される。
【００４４】
以上が、油井の一般的な構造であるが、上記の油層の探知のために、同様な手法で試掘ボーリング孔が掘削される。すなわち、該試掘ボーリング孔も、ケーシングパイプと、その周囲のセメント層を有している。実施形態に係る光ファイバ式音波検層システムＤは、このような試掘ボーリング孔に適用され、音波の伝搬速度に基づき孔周囲に油層が存在するか否かを探知する。
【００４５】
図６は、ソニックモジュール２０の試掘用のボーリング孔ＨＡに対する敷設態様を示す側断面図である。このボーリング孔ＨＡには、ケーシングパイプＣａが挿入されている。このケーシングパイプＣａの外周に、ソニックモジュール２０（ここでは、図２に示したソニックモジュール２０Ａを例示している）が添設されている。具体的には、ケーシングパイプＣａの外周に保持部材２１が被嵌され、該保持部材２１の外周に配置されているＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がボーリング孔ＨＡの周壁と対向している。
【００４６】
この状態で、ケーシングパイプＣａとボーリング孔ＨＡとの間の隙間が、セメント層Ｃｅで埋められている。結果として、ＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とボーリング孔ＨＡの周壁面との間には実質的に空隙が存在せず、両者はセメント層Ｃｅを介して地続きになっている。この構成により、ソニックモジュール２０の、ボーリング孔ＨＡ周辺の地層に対する固着性、つまり地層からのＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に対する伝音性を良好なものとすることができる。
【００４７】
ソニックモジュール２０の敷設に際しては、予めケーシングパイプＣａの所定位置にソニックモジュール２０を外嵌して固定しておくことが望ましい。そうすれば、ソニックモジュール２０付きのケーシングパイプＣａをボーリング孔ＨＡに挿入し、しかる後、セメント液を該ケーシングパイプＣａとボーリング孔ＨＡとの間の隙間に注入するという掘削孔形成の通常の手法で、ソニックモジュール２０を敷設することができる。
【００４８】
図７は、光ファイバ式音波検層システムＤの構成を示すブロック図である。システムＤは、先に説明したＷＤＭ光源１０、ソニックモジュール２０、計測装置３０、中継光ファイバ４０、第１光合分波器２２及び第２光合分波器２３に加えて、第１ハーフミラー１１、第２ハーフミラー１２、周波数変調器（ＡＯＭ）１３、第３光合分波器２４及び第４光合分波器２５を備えている。これらのエレメントは、ソニックモジュール２０及び中継光ファイバ４０を除いて、検層装置１００の内部に組み付けられている。検層装置１００はさらに、ＣＰＵ１０１と、このＣＰＵ１０１で動作されるコントローラ１０２とを含んでいる。ここでは、ソニックモジュール２０として、図２に示したソニックモジュール２０Ａが適用され、これに対応した計測装置３０Ａが備えられている例を示している。
【００４９】
第１ハーフミラー１１は、ＷＤＭ光源１０と第３光合分波器２４との間において、ＷＤＭ光源１０が発生する各チャンネルの検知光λ１、λ２、λ３、λ４、・・・λｎが伝送される出力光ファイバ４１１に組み付けられ、各検知光λ１、λ２、λ３、λ４、・・・λｎの一部を出力光ファイバ４１１から分岐させる。その分岐光は、チャンネル毎の分岐光ファイバ４１３により導出される。
【００５０】
第２ハーフミラー１２は、第４光合分波器２５と計測装置３０Ａとの間において、ソニックモジュール２０Ａを通過した各検知光λ１′、λ２′、λ３′、λ４′、・・・λｎ′が伝送される入力光ファイバ４１２に組み付けられ、各チャンネルの分岐光ファイバ４１３を入力光ファイバ４１２に合流させる。
【００５１】
ＡＯＭ１３は、一定周波数（例えば８０ＭＨｚ）の基準光を発生する発信回路を備え、分岐光ファイバ４１３の中間に配置されている。ＡＯＭ１３は、分岐光ファイバ４１３により導出された各検知光λ１、λ２、λ３、λ４、・・・λｎに基準光を加え、各検知光λ１、λ２、λ３、λ４、・・・λｎの周波数を変調する。変調後の各検知光λ１、λ２、λ３、λ４、・・・λｎは、第２ハーフミラー１２を介して、入力光ファイバ４１２を伝送する各検知光λ１′、λ２′、λ３′、λ４′、・・・λｎ′に重畳される。これらの構成は、光ヘテロダイン方式で、ドップラー効果により生じる検知光の周波数変調を検出するための構成である。
【００５２】
第３、第４光合分波器２４、２５は、第１、第２光合分波器２２と同様に、ＡＷＧを用いた光合分波器である。第３光合分波器２４は、出力光ファイバ４１１と第１中継光ファイバ４１との接続部に介在され、ＷＤＭ光源１０が発生する各チャンネルの検知光λ１、λ２、λ３、λ４、・・・λｎを合波し、第１中継光ファイバ４１に伝送させる。第４光合分波器２５は、第２中継光ファイバ４２と入力光ファイバ４１２の接続部に介在され、第２中継光ファイバ４２で伝送される各検知光λ１′、λ２′、λ３′、λ４′、・・・λｎ′が、各チャンネルの入力光ファイバ４１２でそれぞれ伝送されるよう分波する。
【００５３】
計測装置３０Ａは、光電変換部（Ｏ／Ｅ）３１、周波数／電圧変換部（Ｆ／Ｖ）３２及び表示装置３３を含む。Ｏ／Ｅ３１は、フォトダイオード等からなり、入力光ファイバ４１２を介して計測装置３０Ａに入射される検知光を電気信号に変換する。Ｏ／Ｅ３１の出力信号は、周波数変調情報を有するドップラー信号を含む。Ｆ／Ｖ３２は、周波数変調情報を電圧値に変換し復調信号を生成する素子である。表示装置３３は、Ｆ／Ｖ３２が出力する復調信号に基づき音波検知信号を生成し、これを画像表示させる装置である。
【００５４】
コントローラ１０２は、ＷＤＭ光源１０及び計測装置３０Ａの他、検層装置１００の各種機器の動作を制御する。ＣＰＵ１０１は、予め記憶されたプログラムに従い、コントローラ１０２を所定のシーケンスで動作させる。ユーザから操作信号が与えられると、ＣＰＵ１０１はコントローラ１０２を起動させ、コントローラ１０２はシーケンスに基づいてＷＤＭ光源１０、計測装置３０Ａ及びその周辺機器を動作させて音波検層動作を実行させる。
【００５５】
次に、光ファイバ式音波検層システムＤの動作を図８に基づき説明する。図８は、ＦＯＤセンサ方式による音波検出を説明するためにブロック図である。ここでは、ＦＯＤセンサ部Ｓの一つのチャンネルを抜き出して模式的にシステム構成を表しており、ＦＯＤセンサ部Ｓに音波が到来することに伴う検知光の周波数変調量を、ヘテロダイン干渉法により検出するシステムを示す。
【００５６】
ＷＤＭ光源１０から出射された周波数ｆ０のレーザ光（検知光）は、第１ハーフミラー１１により、第１中継光ファイバ４１を通してソニックモジュール２０ＡのＦＯＤセンサ部Ｓに向かう光と、ＡＯＭ１３へ向かう光とに分波される。ＦＯＤセンサ部Ｓにおける光ファイバの経路長をＬとすると、音波振動により生じる経路長Ｌの時間変化ｄＬ／ｄｔに比例した周波数変調ｆｄが、ＦＯＤセンサ部Ｓを通過する検知光に発生する。従って、音波振動が与えられた状態のＦＯＤセンサ部Ｓを通過し、第２中継光ファイバ４２を伝送される検知光は、その周波数がｆ０−ｆｄとなる。
【００５７】
一方、ＡＯＭ１３へ向かう検知光には、ＡＯＭ１３により周波数ｆＭの基準光（８０ＭＨｚ）が重畳され、ｆ０＋ｆＭに変調される。このｆ０＋ｆＭの変調光と、上記のＦＯＤセンサ部Ｓを経由したｆ０−ｆｄの変調光とは、第２ハーフミラー１２で合流され、両者の周波数差が顕在化したｆＭ＋ｆｄの変調光が検波される。かかる変調光ｆＭ＋ｆｄは、Ｏ／Ｅ３１で光電変換され、ドップラー信号に変換される。そしてドップラー信号は、Ｆ／Ｖ３２により周波数変調量に応じた電圧信号（復調信号）に変換され、該復調信号の波形が表示装置３３に表示されるものである。
【００５８】
以上の通りの原理で、ソニックモジュール２０Ａの各ＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎに対する音波の到達が検知される。計測装置３０Ａでは、各ＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎへの音波到達時刻が特定される。そして、ＦＯＤセンサ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎ間の到達時間差をセンサ間周辺地層の音波伝搬時間と扱い、当該音波伝搬時間に基づき周辺地層の構成物質が推定される。
【００５９】
続いて、他の実施形態として、ＦＢＧ方式を用いた光ファイバ式音波検層システムＤ１について説明する。図９は、光ファイバ式音波検層システムＳ１の構成を示すブロック図である。システムＤ１は、先に説明したＷＤＭ光源１０、ＦＢＧ方式の光ファイバセンサ部を備えたソニックモジュール２０Ｃ、計測装置３０Ｂ、第３中継光ファイバ４４、第５光合分波器２６、第６光合分波器２７、第７光合分波器２８、サーキュレータ１４及び分岐光ファイバ４５を備えている。
【００６０】
ソニックモジュール２０Ｃは、光ファイバセンサ部として、並列的に配置された複数のＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎを備えている。ＦＢＧセンサは、光ファイバコアの長手方向に、屈折率が周期的に変化したブラッグ反射部（回折格子）が形成され、格子間ピッチに応じた波長（ブラッグ波長）の光を反射させる。光ファイバのブラッグ反射部の形成部分に歪み等の外力が加わると、格子間ピッチが変化することに伴い、当該ブラッグ反射部で反射される反射光の波長が変化する。この波長変化はブラッグ波長シフトと呼ばれ、そのシフト量は与えられた歪みの大きさに比例する。
【００６１】
各ＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎは、１つのブラッグ反射部を有し、それぞれ検知光λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、・・・λ１ｎが入射される。各々のブラッグ反射部は、これらの波長の検知光をブラッグ波長とする格子間ピッチを有している。検知光λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、・・・λ１ｎは、各々のブラッグ反射部で反射され、反射光λ１１′、λ１２′、λ１３′、λ１４′、・・・λ１ｎ′が発生する。ＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎに、音波の到来に伴う歪みが加わると、格子間ピッチは音波の大きさに応じて変化し、反射光λ１１′、λ１２′、λ１３′、λ１４′、・・・λ１ｎ′の中心波長がブラッグ波長シフトする。一方、歪みが与えられない場合は、イニシャルのブラッグ波長の光が反射光となる。
【００６２】
変形実施形態として、各ＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎは、２つ以上のブラッグ反射部を有していても良い。例えばＦＢＧセンサ部Ｓ２１は、センサ部用光ファイバの長手方向に、所定間隔を置いて、検知光λ１１に対応した複数のブラッグ反射部を備えていても良い。
【００６３】
図１０に示すように、ソニックモジュール２０Ｃは、先に図２に例示したものと同様な円筒型の保持部材２１Ｃを含む。保持部材２１Ｃの外周面には、それぞれＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎが形成された光ファイバ４６１、４６２、４６３、４６４・・・４６ｎが縦添えされている。各ＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎは、ボーリング孔Ｈの延伸方向に所定間隔を置いて配置されている。この保持部材２１ＣもケーシングパイプＣａに外嵌され、図６に示したと同様に、セメント層Ｃｅで固定化される。
【００６４】
第５、第６、第７光合分波器２６、２７、２８は、第１光合分波器２２と同様に、ＡＷＧを用いた光合分波器である。第５光合分波器２６は、ＷＤＭ光源１０の出力端に接続された出力光ファイバ４１４と第３中継光ファイバ４４との接続部に介在され、ＷＤＭ光源１０が発生する各チャンネルの検知光λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、・・・λ１ｎを合波し、第３中継光ファイバ４４に伝送させる。第６光合分波器２７は、第３中継光ファイバ４４とＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎとの接続部に介在され、第３中継光ファイバ４４を伝送される複数の検知光を、それぞれのＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎに一つの検知光が伝送されるように分波する。第７光合分波器２８は、分岐光ファイバ４５と計測装置３０Ｂの入力端に接続された入力光ファイバ４１５との接続部に介在され、分岐光ファイバ４５で伝送される各反射光λ１１′、λ１２′、λ１３′、λ１４′、・・・λ１ｎ′が、各チャンネルの入力光ファイバ４１５でそれぞれ伝送されるよう分波する。
【００６５】
サーキュレータ１４は、入射光と射出光とがその端子番号に循環関係を有する非可逆性の光部品である。すなわち、第１端子に入射した光は、第２端子から射出される一方で第３端子からは射出されず、第２端子に入射した光は、第３端子から射出される一方で第１端子からは射出されず、第３端子に入射した光は、第１端子から射出される一方で第２端子からは射出されない。サーキュレータ１４の第１端子には第５光合分波器２６から延出する第３中継光ファイバ４４が、第２端子には第６光合分波器２７へ向かう第３中継光ファイバ４４が、第３端子には分岐光ファイバ４５が夫々接続されている。従って、ＷＤＭ光源１０が発生する検査光は、第３中継光ファイバ４４を通してソニックモジュール２０Ｂに向かい、その反射光は、ＷＤＭ光源１０には向わず、第７光合分波器２８（計測装置３０Ｂ）に入射される。
【００６６】
計測装置３０Ｂは、光電変換部（Ｏ／Ｅ）３４、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３５及び表示装置３６を含む。Ｏ／Ｅ３４は、フォトダイオード等からなり、入力光ファイバ４１５を介して計測装置３０Ｂに入射される反射光を電気信号に変換する。ＢＰＦ３５は、ブラッグ波長周辺の信号を抽出するフィルタ回路である。表示装置３３は、ＢＰＦ３５が出力する電気信号に基づき、波長−光強度特性を示すグラフを生成し、これを画像表示させる装置である。
【００６７】
次に、光ファイバ式音波検層システムＤ１の動作を図１１に基づき説明する。図１１は、ＦＢＧセンサ方式による音波検出を説明するためにブロック図である。ここでは、ＦＢＧセンサ部ＳＢの一つのチャンネルを抜き出して模式的にシステム構成を表しており、ＦＢＧセンサ部ＳＢに音波が到来することに伴う反射光のブラッグ波長シフトを検出するシステムを示す。
【００６８】
ＷＤＭ光源１０から出射された波長λのレーザ光（検知光）は、サーキュレータ１４を経て、第３中継光ファイバ４４を通してソニックモジュール２０ＣのＦＢＧセンサ部ＳＢに向かう。前記検知光は、ＦＢＧセンサ部ＳＢで反射され、ブラッグ波長λＢの反射光が第３中継光ファイバ４４を通して伝送される。この反射光は、サーキュレータ１４を経て分岐光ファイバ４５へ入射され、Ｏ／Ｅ３４で受光され、光電変換される。その後、ＢＰＦ３５を経て、表示装置３６で波長λＢの反射光の波形が表示される。
【００６９】
ここで、ＦＢＧセンサ部ＳＢに音波振動に起因する歪みが与えられると、上述の通り反射光の中心波長がブラッグ波長シフトする。すなわち、表示装置３６で観察されている反射光の波長λＢが、ΔλＢだけシフトして波長λＢ′の反射光が観測されるようになる。従って、音波振動のＦＢＧセンサ部ＳＢへの到来を知見することができる。
【００７０】
以上の通りの原理で、ソニックモジュール２０Ｃの各ＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎに対する音波の到達が検知される。計測装置３０Ｂでは、各ＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎへの音波到達時刻が特定される。そして、ＦＢＧセンサ部Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎ間の到達時間差をセンサ間周辺地層の音波伝搬時間と扱い、当該音波伝搬時間に基づき周辺地層の構成物質が推定される。
【００７１】
図１２は、ソニックモジュール２０Ａ、２０Ｂ又２０Ｃによる音波検層を説明するための模式図である。ボーリング孔Ｈの底部に音源装置５０が配置され、ボーリング孔Ｈの延伸方向に沿って、ソニックモジュールの光ファイバセンサ部Ｓ１〜Ｓ７が等ピッチで配置されているものとする。音源装置５０から超音波パルスが発せられると、該超音波パルスは音波伝搬の臨界角度でボーリング孔Ｈの周壁面に入射し、ボーリング孔Ｈの周囲地層に沿って伝搬する。そして、音源装置５０に近いセンサ部Ｓ７、Ｓ６、Ｓ５・・・の順に、超音波パルスに基づく振動が順次時刻を追って検知される。
【００７２】
一般に、ソリッドな岩盤地層では、音波の伝搬速度は速く、原油を含有するようなポーラスな岩盤地層（孔隙率が高い地層）では音波の伝搬速度は遅くなる。例えば、図１２に示すように、センサ部Ｓ３の周辺地層に油層が存在し、その他の地層は孔隙率が低い地層である場合を想定する。この場合、センサ部Ｓ７、Ｓ６、Ｓ５及びＳ４までは、比較的高速で超音波パルスが伝搬する。しかし、センサ部Ｓ４−Ｓ３間、Ｓ３−Ｓ２間については、油層の存在により超音波パルスの伝搬速度が低下することから、センサ部Ｓ３、Ｓ２への超音波パルスの到着が遅延する。一方、センサ部Ｓ２−Ｓ１間については、油層が存在しないので、比較的高速で超音波パルスが伝搬する。
【００７３】
超音波パルスは、以上のような挙動でボーリング孔Ｈの周辺地層を伝搬するので、各センサ部Ｓ７〜Ｓ１への超音波パルスの到着時刻を解析することで、油層の存在を知見することができる。なお、油層の深さ方向の幅は数ｍ〜１０数ｍ程度の場合が多いので、光ファイバセンサ部Ｓ１〜Ｓ７の配置ピッチは、これに合わせて数ｍ〜１０数ｍ程度とすることが望ましい。
【００７４】
なお、音源装置５０の使用を省き、ボーリング孔Ｈの周辺地層を伝搬させる音波として、微小地震を活用しても良い。マグネチュード２．０〜２．９クラスの微小地震は、年間１４０万回程度発生している。このように、高い頻度で自然発生する微小地震を利用して、検層を行うことも出来る。この場合、震源がボーリング孔Ｈの底部よりも深い場合は、最深のセンサ部Ｓ７を基準センサとして、センサ部Ｓ７から他のセンサ部Ｓ６〜Ｓ１への音波振動の伝搬速度を検知すれば良い。この構成によれば、音源装置４０のシステムＤへの組み入れを省くことができるので、システムＤを簡素化することができる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば以下のような変形実施形態をとることができる。
【００７６】
（１）上記実施形態では、保持部材２１に光ファイバセンサ部を構成する光ファイバを巻回する態様を例示したが、保持部材２１の使用を省き、ケーシングパイプに光ファイバを直に巻回又は添設するようにしても良い。また、円筒型の保持部材２１を例示したが、円弧型、短冊型の保持部材２１を用いるようにしても良い。
【００７７】
（２）上記実施形態では、保持部材２１をケーシングパイプＣｅの外周に配置する例を示した。これに代えて、ケーシングパイプＣｅの内周壁面に保持部材２１を添設するようにしても良い。また、保持部材２１を、鋼材のような伝音性の高い部材で構成する場合は、光ファイバセンサ部の間にスリットのような遮音部を設け、保持部材２１自体の伝音性を低下させることが望ましい。
【００７８】
（３）上記実施形態では、ＦＯＤセンサを用いたソニックモジュール２０Ａ、２０Ｂと、ＦＢＧセンサを用いたソニックモジュール２０Ｃとを例示した。これらＦＯＤセンサ及びＦＢＧセンサを併用したソニックモジュールとしてもよい。すなわち、一つの保持部材２１に、ＦＯＤセンサ方式の光ファイバと、ＦＢＧセンサ方式の光ファイバとを搭載させるようにしても良い。
【００７９】
（４）上記実施形態では、油井の試掘のために掘削されるボーリング孔Ｈの周辺地層の検層に本発明の光ファイバ式音波検層システムＤ、Ｄ１が適用される例を示した。検知対象物はこれに限られるものではなく、油田開発以外の用途で掘削されるボーリング孔Ｈの周辺地層の検層、表面地層や深海表層の検層、或いは地層以外の構造物の非破壊検層等にも本発明のシステムＤ、Ｄ１を適用することができる。
【００８０】
（５）上記実施形態では、検知対象物にソニックモジュールを固着させる固定手段としてセメント層を例示した。これは一例であり、例えば溶融樹脂で検知対象物にソニックモジュールを溶着したり、機械的な押圧力を付加して検知対象物にソニックモジュールを押し当てたりする態様であっても良い。
【符号の説明】
【００８１】
Ｄ、Ｄ１  光ファイバ式音波検層システム（土質検層構造）
Ｈ  ボーリング孔（掘削孔）
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・Ｓｎ、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４・・・Ｓ１ｎ  ＦＯＤ部センサ部（光ファイバセンサ部）
Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４・・・Ｓ２ｎ  ＦＢＧセンサ部（光ファイバセンサ部）
Ｃａ  ケーシングパイプ
Ｃｅ  セメント層（固定手段）
１０  ＷＤＭ光源
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  ソニックモジュール
２２、２３  第１光合分波器及び第２光合分波器（光合分波手段）
３０、３０Ａ、３０Ｂ  計測装置（計測手段）
４０  中継光ファイバ
４１  第１中継光ファイバ
４２  第２中継光ファイバ
５０  音源装置
【図１】
2011027533.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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