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中科院首次利用光纤布拉格光栅传感技术监测不同状态的二氧化碳

文章来源: 环球网       发布时间:2019-01-11

把二氧化碳封存到地下,被认为是解决日益严重的温室效应的一种安全而有效的方法。如何应对二氧化碳在封存过程中存在的泄漏风险是一个棘手的难题。我国在二氧化碳驱替过程实时动态监测方面取得重要进展,有助于解决这一难题。


中科院首次利用光纤布拉格光栅传感技术监测不同状态的二氧化碳


据新华社报道,中国科学院武汉岩土力学研究所宣布,该所科研人员首次利用光纤布拉格光栅传感技术对不同状态二氧化碳的驱替过程进行实时动态监测,揭示了在二氧化碳注入压力诱导下的应力场变化特征和运移前缘规律。


据该研究负责人介绍,地下深部咸水层因具有分布广泛、储存量大等特点而被视为二氧化碳长期封存的最优场地。然而,由于储层应力场改变以及存在的天然裂缝、断层等地质结构、构造,二氧化碳在封存过程中存在泄漏风险。


基于此,对二氧化碳运移过程进行实时监测成为国际学界的一个热门课题。但是,此前的研究缺乏在封存条件下针对二氧化碳实时运移过程中应力场变化及运移前缘的同步监测。


中国科学院武汉岩土力学研究所科研人员在实验室利用岩芯驱替夹持器模拟超临界二氧化碳的稳定驱替过程。实验结果表明,岩芯表面动态应变响应与二氧化碳注入压力相关且保持线性增长关系。


据介绍,光纤布拉格光栅传感器是近年来发展起来的一种新型光纤传感器。该研究负责人说,依据实验中的光纤布拉格光栅测量结果可知,这种监测技术可观测二氧化碳流体运移路径及相应前缘信息,因而可应用于二氧化碳封存现场渗漏监测。


布拉格光纤光栅可以作为一种光纤传感器,它和光纤传感器一样,与传统的电传感器相比有着许多不可替代的优点,如:不受电磁干扰,重量轻,体积小,不受腐蚀等。且由于它是波长编码的,使得它与传统的光纤传感器相比,又有许多优点,如:精度不受光源强度影响,受环境影响小,更加容易复用和实现分布式传感等。利用光纤布拉格光栅传感系统复用能力强,重量轻,体积小等优点,埋入监测材料中可以方便地实现准分布式测量,因而是最有希望的智能传感网络技术。


中科院首次利用光纤布拉格光栅传感技术监测不同状态的二氧化碳


光纤光栅传感器的应用范围非常广,民用工程中的结构监测是光纤光栅传感器应用的一个热点,在桥梁、建筑、海洋石油平台、油田及航空、大坝等工程都可以进行实时安全的温度及应变监测。基础结构的状态,力学参数的测量对于桥梁、大坝、隧道、高层建筑和运动场馆的维护是至关重要的,通过测量建筑物的分布应变,可以预知局部荷载的状态。光纤光栅传感器既可以贴在现存结构的表面,也可以在浇筑的时候埋入结构中对结构进行实时测量,监视结构缺陷的形成和生长。另外,多个光纤光栅传感器可以串接成一个网络对结构进行准分布式检测,传感信号可以传输很长距离送到中心监控室进行遥测。因此在民用工程中,光纤光栅传感器成为结构监测的最重要手段。


目前,该研究相关成果已发表于国际知名学术期刊《温室气体:科学与技术》。


文章来源:环球网

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