BR102014011041A2

BR102014011041A2 - Fontes de pressão compensada

Info

Publication number: BR102014011041A2
Application number: BRBR102014011041-0A
Authority: BR
Inventors: Julie Slaughter Zrostlik; Todd Allan Reinders
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2015-07-14
Also published as: CA2848690A1; EA029634B1; AU2014202440B2; AU2014202440A1; MX347845B; EA201490718A1; MY180852A; EP2801843A3; CN104142515A; US9645264B2; EP2801843A2; US20140334254A1; CN104142515B; MX2014005452A

Abstract

Fontes de pressão compensada. A presente invenção refere-se a modalidades relacionadas com fontes sonoras para pesquisas geofísicas marinhas. Uma modalidade fornece uma fonte sonora, compreendendo: um envoltório externo contendo um primeiro gás em uma primeira pressão de gás, e uma câmara de conformidade em comunicação indireta de fluido com o primeiro gás, a câmara de conformidade contendo um segundo gás em uma segunda pressão de gás, onde a segunda pressão de gás é inferior à primeira pressão de gás. Uma modalidade fornece uma fonte sonora para pesquisas geofísicas marinhas, compreendendo: um envoltório externo; uma massa acoplada ao envoltório externo; e um acionador acoplado ao envoltório externo. O aparelho e métodos adicionais são descritos aqui.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FONTES DE PRESSÃO COMPENSADA".

[001] O presente pedido reivindica os benefícios do pedido provisório dos U.S. #No. 61/820.645, depositado em 7 de maio de 2013, intitulado "Sound Source Passive Compliance Chamber", a totalidade da descrição do qual é incorporada aqui por referência. FUNDAMENTOS [002] As modalidades se referem geralmente a fontes de som para pesquisas geofísicas marinhas. Mais particularmente, as modalidades se referem ao uso de mecanismos tais como massas adicionadas ou câmaras de conformidade em fontes de som para compensar as mudanças de volume do gás interno à fonte de som durante a operação. [003] As fontes de som são geralmente dispositivos que geram energia acústica. Um uso das fontes de som está na pesquisa sísmica marinha na qual as fontes de som podem ser empregadas para gerar energia acústica que percorre descendentemente através da água e para dentro da rocha de subsuperfície. Depois da interação com a rocha de subsuperfície, por exemplo, nos limites entre diferentes camadas de subsuperfície, parte da energia acústica pode ser retornada na direção da superfície da água e detectada por sensores especializados. A energia detectada pode ser utilizada para inferir determinadas propriedades da rocha de subsuperfície, tal como a estrutura, composição mineral e conteúdo de fluido, fornecendo, assim, a informação útil na recuperação de hidrocarbonetos. [004] A maior parte das fontes de som empregada hoje em dia em pesquisa sísmica marinha é do tipo impulsivo, onde esforços são feitos para gerar o máximo de energia possível durante uma abrangência de tempo menor possível. O tipo mais comumente utilizado de fontes do tipo impulsivo são pistolas de ar que utilizam tipicamente ar comprimido para gerar uma onda sonora. Outro tipo de fonte sonora que pode ser utilizada na pesquisa sísmica inclui fontes de vibração, tal como fontes hidraulicamente energizadas, vibradores eletromecâni-cos, vibradores sísmicos marinhos elétricos e fontes empregando material eletroestritivo (por exemplo, piezelétrico) ou magnetoestritivo. Fontes de vibração geram tipicamente vibrações através de uma faixa de frequências em um padrão conhecido como "varredura" ou "chirp". [005] As fontes sonoras anteriores para uso na pesquisa sísmica marinha eram tipicamente projetadas para operação de frequência relativamente alta (por exemplo, acima de 10 Hz). No entanto, é bem sabido que à medida que as ondas sonoras percorrem através da á-gua e através das estruturas geológicas de subsuperfície, ondas sonoras de frequência mais alta podem ser atenuadas mais rapidamente do que ondas sonoras de frequência mais baixa, e, consequentemente, ondas sonoras de frequência mais baixa podem ser transmitidas através de distâncias maiores através da água e estruturas geológicas do que as ondas sonoras de frequência mais alta. Dessa forma, esforços foram realizados para se desenvolver as fontes sonoras que podem operar em frequências baixas. Fontes de frequência muito baixa ("VLFS") têm sido desenvolvidas e possuem tipicamente pelo menos uma frequência de ressonância de cerca de 10 Hz ou menos. VLFS's são tipicamente caracterizadas por terem um tamanho de fonte que é muito pequeno em comparação com um comprimento de onda sonora para VLFS. O tamanho da fonte para uma VLFS é tipicamente muito inferior a 1/10 de um comprimento de onda e mais tipicamente da ordem de 1/100 de um comprimento de onda. Por exemplo, uma fonte com uma dimensão máxima de 3 metros operando a 5 Hz é 1/100 de um comprimento de onda em tamanho. [006] A fim de se alcançar um nível determinado de saída na á-gua, uma fonte sonora marinha precisa tipicamente sofrer uma mu- dança em volume. A fim de funcionar em profundidade enquanto minimiza o peso estrutural, a fonte pode ser equilibrada em termos de pressão com pressão hidrostática externa. À medida que o gás interno (por exemplo, ar) na fonte aumenta em pressão, o módulo de volume (rigidez) do gás interno também sobe. Esse aumento no módulo de volume do gás interno tende a ser uma função da profundidade operacional da fonte. Adicionalmente, a rigidez da estrutura e gás interno são fatores determinantes primários na frequência de ressonância de fonte. De acordo, a ressonância da fonte pode mudar com base na profundidade operacional da fonte, especialmente nas fontes sonoras marinhas onde o volume interno da fonte pode ser equilibrado em termos de pressão com a pressão hidrostática externa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [007] Esses desenhos ilustram determinados aspectos de algumas das modalidades da presente invenção e não devem ser utilizados para limitar ou definir a invenção. [008] A Figura 1 ilustra uma modalidade ilustrativa de uma fonte sonora em seção transversal parcial, o som contendo múltiplas câmaras de conformidade; [009] a Figura 2 ilustra outra modalidade ilustrativa de uma fonte sonora contendo uma câmara de conformidade; [0010] a Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando a rigidez do envoltório externo, gás interno, e câmara de conformidade para uma fonte sonora de acordo com as modalidades ilustrativas; [0011] a Figura 4 é um espectro de amplitude simulado ilustrando o efeito da utilização de uma câmara de conformidade de acordo com as modalidades ilustrativas; [0012] a Figura 5 ilustra uma pilha de mola que pode ser empregada em uma câmara de conformidade nas modalidades ilustrativas; [0013] a Figura 6 ilustra o emprego de múltiplas pilhas de mola em uma câmara de conformidade nas modalidades ilustrativas; [0014] a Figura 7 é um diagrama de um gráfico de desvio de força simulado para uma pilha de arruelas de mola Belleville de acordo com as modalidades ilustrativas; [0015] as Figuras 8A e 8B ilustram outra modalidade ilustrativa de uma fonte de som contendo uma câmara de conformidade; [0016] a Figura 9 ilustra outra modalidade ilustrativa de uma fonte sonora contendo uma câmara de conformidade; [0017] a Figura 10 ilustra uma modalidade ilustrativa de uma fonte de som possuindo massa adicionada no envoltório externo; [0018] a Figura 11 é um espectro de amplitude simulado ilustrando o efeito de adição de massas ao envoltório externo de uma fonte de som de acordo com as modalidades ilustrativas; [0019] a Figura 12 é um espectro de amplitude simulado ilustrando o efeito da utilização de uma câmara de conformidade em combinação com a massa adicionada no envoltório externo da fonte de acordo com as modalidades ilustrativas; [0020] a Figura 13 é uma modalidade ilustrativa de um sistema de pesquisa sísmica marinha utilizando uma fonte de som.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0021] Deve-se compreender que a presente descrição não está limitada a dispositivos ou métodos particulares, que podem, obviamente, variar. É compreendido também que a terminologia utilizada aqui serve à finalidade de descrever modalidades particulares apenas, e não devem ser limitador. Todos os números e faixas descritos aqui podem variar em alguma quantidade. Sempre que uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior é descrita, qualquer número e qualquer faixa incluída que se encontre dentro da faixa é especificamente descrito. Apesar de modalidades individuais serem discutidas, a invenção cobre todas as combinações de todas essas modalidades.

Como utilizado aqui, as formas no singular "um", "uma" e "o", "a" incluem referências no singular e plural a menos que o conteúdo dite o contrário. Adicionalmente, a palavra "pode" é utilizada por todo esse pedido em um sentido permissivo (isso é, possuindo o potencial de, sendo capaz de), não em um sentido mandatório (isso é deve). O termo "inclui", e derivações do mesmo, significa "incluindo, mas não limitado a". O termo "acoplado" significa conectado direta ou indiretamente. Se houver qualquer conflito nas utilizações de uma palavra ou termo nessa especificação e uma ou mais patentes ou outros documentos que possam ser incorporados aqui por referência, as definições que são consistentes com essa especificação devem ser adotadas para fins de compreensão dessa invenção. [0022] As modalidades se referem geral mente a fontes sonoras para pesquisas geofísicas marinhas. Mais particularmente, em uma ou mais modalidades, a massa adicionada ou câmaras de conformidade são utilizadas em fontes sonoras para compensar as mudanças de volume de gás interno para a fonte de som durante a operação. Como discutido em maiores detalhes abaixo, a massa adicionada ou câmara de conformidade pode mudar a frequência de ressonância da fonte de som inferior enquanto também aumenta a saída de som nas frequências mais baixas. [0023] As fontes sonoras podem ser utilizadas em pesquisa geofísica marinha para gerar energia acústica que percorre descendentemente através da água e descendentemente para dentro da rocha de subsuperfície. As modalidades das fontes sonoras podem incluir um envoltório externo que contém um gás possuindo uma pressão de gás. Por meio de exemplo, uma fonte sonora pode incluir um envoltório externo que define um volume interno no qual um gás pode ser disposto. Exemplos de fontes sonoras adequadas incluem vibradores marinhos, fontes de dobra, ou fontes acústicas. Vibradores marinhos adequados podem ser vibradores energizados hidraulicamente, vibradores eletro-mecânicos, vibradores sísmicos marinhos elétricos, e vibradores empregando material eletroestritivo (por exemplo, piezelétrico) ou magne-toestritivo. Um material que quando ativado envolve dobra por flexão da fonte com relação à superfície plana da fonte quando não ativada. Em algumas modalidades, a fonte sonora pode ser uma fonte tipo envoltório flextensional. Dispositivos flextensional incluindo acionadores e transdutores agem como transformadores mecânicos, que transformam e amplificam o deslocamento e força gerada no elemento ativo para corresponder às demandas de diferentes aplicativos. Fontes tipo envoltório flextensional são geralmente vibradores marinhos possuindo um envoltório externo que vibra e flexiona para gerar energia acústica. Exemplos de fontes tipo envoltório flextensional podem ser encontrados na patente dos U.S. #No. 8.446.798, que é incorporada aqui por referência. [0024] Em algumas modalidades, a fonte sonora pode ter um sistema de compensação de pressão. O sistema de compensação de pressão pode ser utilizado, por exemplo, para equalizar a pressão de gás interna do envoltório externo da fonte sonora com a pressão externa. A pressão de gás interno do envoltório externo da fonte sonora será referida aqui como "pressão de gás interno do envoltório". A compensação de pressão pode ser utilizada, por exemplo, com fontes sonoras marinhas, onde a fonte precisa sofrer uma mudança no volume para alcançar um nível determinado de saída. À medida que a profundidade da fonte sonora aumenta, a pressão de gás interno do envoltório pode ser aumentada para equalizar a pressão com a pressão de água crescente devido à profundidade. O ar ou outro gás adequado pode ser introduzido no envoltório externo da fonte, por exemplo, para aumentar a pressão de gás interno do envoltório. Exemplos adicionais de gases adequados podem incluir gases inertes que podem ter um módulo de volume baixo (por exemplo, menor módulo de volume do que o ar). [0025] No entanto, o aumento da pressão de gás interno do envoltório pode criar um impacto indesejável na frequência de ressonância da fonte sonora. Em particular, a frequência de ressonância pode aumentar à medida que a pressão de gás interno do envoltório aumenta. O gás pressurizado dentro de uma fonte sonora pode ter uma rigidez maior do que a do envoltório externo da fonte sonora em algumas modalidades. Os versados na técnica, com o beneficio dessa descrição, devem apreciar que um aumento na pressão do gás interno do envoltório também pode resultar em um aumento do módulo de volume (rigidez) do gás (por exemplo, ar) no envoltório externo. Visto que a frequência de ressonância da fonte de som é baseada na combinação de rigidez do envoltório externo e a rigidez do gás no envoltório externo, esse aumento de módulo de volume causa um impacto na frequência de ressonância. Dessa forma, a frequência de ressonância da fonte de som pode mudar com base em sua profundidade operacional, por e-xemplo, devido a mudanças na pressão de gás interno do envoltório com base na profundidade. [0026] Para compensar essas mudanças na pressão de gás interno do envoltório, uma câmara de conformidade pode ser empregada. De acordo com as presentes modalidades, a câmara de conformidade pode conter um gás (por exemplo, ar ou outro gás adequado) com uma pressão de gás interno que é inferior à pressão de gás interno do envoltório. Exemplos adicionais de gases adequados utilizados na câmara de conformidade podem incluir gases inertes que podem ter um módulo de volume baixo (por exemplo, um módulo de volume inferior ao do ar). A pressão de gás interno da câmara de conformidade será referida aqui como "pressão de gás interno da câmara". Nas modalidades ilustrativas, a pressão de gás interno de câmara pode ser inferi- or a 1 atmosfera. Em algumas modalidades, um vácuo ou essencialmente um vácuo pode ser estabelecido na câmara de conformidade. [0027] Em algumas modalidades, a câmara de conformidade pode compreender um volume vedado com uma pressão de gás interno de câmara de menos de 1 atmosfera quando na superfície da água (menos de cerca de 1 metro de profundidade). Alternativamente, a pressão de gás interno de camada pode ser a pressão atmosférica quando na superfície da água. Nas presentes modalidades, quando a fonte sonora está em profundidade operacional, a pressão de gás interna da câmara pode ser inferior à pressão de gás interna do envoltório. Em algumas modalidades, a fonte sonora pode ser operada, por exemplo, a uma profundidade de cerca de 1 metro a cerca de 375 metros, e, mais particularmente, de cerca de 1 metro a cerca de 100 metros. As modalidades das câmaras de conformidade podem compreender um conjunto de pistão e mola em um tubo com a pressão de gás interno de câmara inferior à pressão de gás interno do envoltório. Modalidades alternativas da câmara de conformidade podem compreender um conjunto de pistão e mola em uma sanfona flexível que pode ser uma estrutura mecânica flexível com uma pressão de gás interno de câmara inferior à pressão do gás interno de envoltório, de modo que a combinação de estrutura e gás interno seja mais conforme do que o gás interno do envoltório. A câmara de conformidade pode estar em comunicação indireta de fluido com a pressão de gás interno do envoltório. O termo "comunicação indireta de fluido" como utilizado aqui, se refere geralmente a pelo menos uma parte da câmara de conformidade sendo exposta à pressão de gás interno do envoltório sem misturar o gás interno da câmara com o gás interno do envoltório. Uma ampla variedade de diferentes técnicas pode ser utilizada para colocar a câmara de conformidade em comunicação indireta por fluido com a pressão de gás interno do envoltório. Por meio de exemplo, a câmara de confor- midade pode ser disposta no envoltório externo da fonte sonora. Em modalidades alternativas, a câmara de conformidade pode estar em comunicação indireta de fluido com a pressão de gás contida no envoltório externo por meio de um tubo, porta ou outro mecanismo adequado. Nas presentes modalidades, o gás interno de câmara pode não estar em comunicação direta de fluido com o gás interno de envoltório. [0028] As fontes de energia externa não são geralmente necessárias para a operação da câmara de conformidade, de acordo com as modalidades ilustrativas. Ao invés disso, as modalidades da câmara de conformidade podem operar devido a uma mudança no diferencial de pressão (por exemplo, através de um pistão vedado contido na câmara de conformidade) entre a pressão de gás interno de envoltório e a pressão de gás interno de câmara. Em algumas modalidades, a força resultante devido ao diferencial de pressão pode ser reagida por uma força aplicada a um lado posterior do pistão (por exemplo, uma força aplicada por uma mola, tal como uma mola de compressão). O equilíbrio de força pode ocorrer para ambas aplicações estática (por exemplo, pressão causada devido ao aumento da profundidade de fonte) e dinâmica (operação acústica da fonte sonora). O aumento da pressão de gás interno do envoltório resulta tipicamente em uma exigência maior de força pela câmara de conformidade. Em modalidades que empregam uma mola de compressão, por exemplo, a força aumentada pode ser alcançada através de um deslocamento, portanto, uma mudança de volume pode ocorrer dentro da câmara de conformidade devido a mudanças de pressão dentro da fonte sonora. Vantajosamente, a mudança de volume pode compensar a mudança de volume interno da fonte sonora, quando está irradiando som, resultando em uma redução dos efeitos de rigidez do gás interno do envoltório na frequência de ressonância de fonte, por exemplo. Outros benefícios fornecidos por algumas modalidades podem ser uma redução da rigi- dez de gás contida dentro do volume interno da fonte sonora. A câmara de conformidade pode ser dimensionada adequadamente para compensar toda a mudança de volume interno da fonte sonora resultando na mesma frequência de ressonância independentemente da profundidade da água. A redução da rigidez do sistema pode ser realizada como a câmara de conformidade combina com o gás interno da fonte sonora em uma configuração em série. A combinação de ambos esses benefícios da câmara de conformidade (por exemplo, compensação de volume e redução de rigidez) pode resultar tipicamente na amplificação do desempenho de baixa frequência de uma fonte sonora. Outra vantagem da câmara de conformidade pode ser que possui sua própria ressonância que pode aumentar a saída acústica da fonte sonora e possivelmente aumentar a largura de banda. [0029] Em algumas modalidades, a fonte sonora pode produzir a exibição de pelo menos uma frequência de ressonância (quando submersa em água) entre cerca de 1 Hz e cerca de 200 Hz. Em modalidades alternativas, a fonte sonora pode exibir pelo menos uma frequência de ressonância (quando submersa em água entre cerca de 0,1 Hz e cerca de 100 Hz, alternativamente, entre cerca de 0,1 Hz e cerca de 10 Hz, e alternativamente, entre cerca de 0,1 Hz e cerca de 5 Hz). Uma fonte sonora é tipicamente referida como uma VLFS onde possui pelo menos uma frequência de ressonância de cerca de 10 Hz ou menos. [0030] A Figura 1 ilustra uma modalidade ilustrativa de uma fonte sonora 2 que emprega uma ou mais câmaras de conformidade 4, por exemplo, para compensar as mudanças de pressão da pressão de gás interno do envoltório. A fonte sonora 2 da Figura 1 é ilustrada em seção transversal parcial. Na modalidade ilustrada, a fonte sonora 2 é uma fonte tipo envoltório flextensional. Como ilustrado, a fonte sonora 2 é montada dentro de uma estrutura 6. Um suporte 8 pode ser mon- tado no topo da estrutura 6. O suporte 8 pode ser utilizado para desenvolver a fonte sonora 2 em um corpo de água. A fonte sonora 2 pode compreender um envoltório externo 10. Como ilustrado, as câmaras de conformidade 4 podem ser dispostas dentro do envoltório externo 10. Enquanto a Figura 1 ilustra duas câmaras de conformidade 4 dispostas no envoltório externo 10, deve ser compreendido que a invenção é aplicável ao uso de qualquer número de câmaras de conformidade 4 em uma fonte sonora 2. Por meio de exemplo, as modalidades podem incluir o uso de uma, duas, três, quatro ou mais câmaras de conformidade 4 para a fonte sonora 2. [0031] Na modalidade ilustrada, o envoltório externo 10 pode ser elíptico em formato ou outro formato adequado, incluindo convexo, côncavo, plano ou combinações dos mesmos. Enquanto não ilustrado, o envoltório externo 10 pode ser formado, por exemplo, por duas partes laterais de envoltório que podem ser imagens espelhadas uma da outra. A fonte sonora 2 pode ser um vibrador hidraulicamente energi-zado, um vibrador eletromecânico, ou um vibrador sísmico marinho elétrico, ou, alternativamente, a fonte sonora 2 pode empregar um material eletroestritivo (por exemplo, piezelétrico) ou magnetoestritivo. Em modalidades particulares, a fonte sonora 2 pode compreender adicionalmente um acionador linear 12, que pode ser um acionador eletrodi-nâmico. Em algumas modalidades, o acionador linear 12 pode ser um acionador de "espiral em movimento" ou "espiral de voz". Um acionador linear 12 que emprega um único acionador linear bidirecional, um ou mais acionadores unidirecionais, uma pluralidade de acionadores dispostos em paralelo, ou outra disposição adequada são contemplados dentro do escopo da presente invenção. O acionador linear 12 pode ser operado para causar vibração e flexionamento do envoltório externo 10 para gerar energia acústica. [0032] A Figura 2 ilustra outra modalidade ilustrativa de uma fonte sonora 2 que emprega uma câmara de conformidade 4. Como ilustrado, a fonte sonora 2 pode compreender um envoltório externo 10 no qual a câmara de conformidade 4 pode ser disposta. Na modalidade ilustrada, o envoltório externo 10 possui um volume interno de envoltório 14, que pode conter um gás, tal como ar, para fornecer uma pressão de gás interno de envoltório. A câmara de conformidade 4 pode estar em comunicação indireta de fluido com o volume interno do envoltório 14. A câmara de conformidade 4 também pode ter um volume interno de câmara 16, que pode fornecer um volume de gás interno de câmara. Em algumas modalidades, o volume interno de câmara 16 pode conter um gás, tal como ar. Como descrito previamente, a pressão de gás interno de câmara deve ser inferior à pressão de gás interno de envoltório. A pressão de gás interno de câmara pode ser inferior a 1 atmosfera. De acordo com as presentes modalidades, o volume interno de câmara 16 pode ser vedado. [0033] Como ilustrado, a câmara de conformidade 4 pode compreender um tubo 18, um pistão 20, e um elemento de mola 22. O volume interno de câmara 16 pode ser definido pelo tubo 18 e o pistão 20. O pistão 20 pode ser deslizante no tubo 18 de modo que, quando acionado para dentro ou para fora do tubo 10, o volume interno da câmara 16 é alterado. O pistão 20 pode ser projetado com deslocamento suficiente no tubo 10 para compensar a mudança na pressão decorrente da profundidade mais a mudança no volume decorrente da operação da fonte sonora 2. O pistão 20 pode ser vedado no tubo 20, por exemplo, com um anel em O ou uma sanfona. Enquanto o pistão 20 é ilustrado como um disco ou outro elemento cilíndrico, deve-se compreender que outras configurações para o pistão 20 podem ser utilizadas para realizar a mudança de volume desejada no tubo 18. Por exemplo, o pistão 20 pode ter uma configuração diferente, incluindo quadrada, retangular ou oblonga entre outras. Um pistão de mola pode ser for- mado pelo pistão 20 e o elemento de mola 22. O pistão 20 pode ser carregado no tubo 20 com o elemento de mola 22. Como ilustrado, o elemento de mola 22 pode ser disposto no volume interno da câmara 16 para exercer uma ação de orientação no pistão 20. O elemento de mola 22 pode ser qualquer mola adequada para exercer uma ação de orientação no pistão 20, incluindo ambas as molas linear e não linear. Por meio de exemplo, o elemento de mola 22 pode ser uma mola de compressão, uma mola de torção, ou outra mola adequada para exercer a ação de orientação desejada. Exemplos específicos das molas que podem ser utilizados para o elemento de mola 22 incluem molas espiraladas, molas laminares, e arruelas de mola Belleville, entre outras. As molas não lineares (tal como as arruelas de mola Belleville) podem ser vantajosas em determinadas modalidades pelo fornecimento de uma resposta suavizada à medida que a pressão aumenta. Outras estruturas usinadas flexíveis também podem ser utilizadas como o elemento de mola 22. Por meio de exemplo, o pistão 20 e o elemento de mola 22 podem ser substituídos por uma estrutura usinada com um volume interno. Alguma parte da estrutura usinada pode agir como o elemento de mola 22 e alguma parte do elemento usinado pode agir como o pistão 20. Por exemplo, uma placa fina e flexível (por exemplo, placa flexível 34 nas Figuras 8A e 8B) com um volume vedado atrás da mesma (o gás no volume vedado sendo inferior à pressão de gás interno do envoltório) onde a placa flexiona quando existe um diferencial de pressão através da mesma fazendo com que a placa flexível realize as funções de ambos o elemento de mola 22 e o pistão 20. [0034] A operação da câmara de conformidade 4 ilustrada na Figura 2 será descrita agora de acordo com uma modalidade ilustrativa. A câmara de conformidade pode operar devido a uma mudança no diferencial de pressão através do pistão 20 entre o volume interno do envoltório 14 e o volume interno da câmara 16. Por meio de exemplo, a mudança pode ser decorrente de um aumento na pressão devido à profundidade aumentada ou operação acústica da fonte de som 2. Na modalidade ilustrada, a força resultante decorrente do diferencial de pressão pode ser reagida por uma força aplicada ao pistão 20 pelo e-lemento de mola 22. O aumento da pressão de gás intero do envoltório dentro do volume interno do envoltório 14 resulta tipicamente em uma exigência de força aumentada pela câmara de conformidade 4. Nas modalidades onde uma mola de compressão é utilizada para o elemento de mola 22 a força aumentada pode ser alcançada através de um deslocamento, portanto, uma mudança de volume pode ocorrer dentro do volume interno da câmara 16 devido a mudanças de pressão dentro da fonte sonora 4. A mudança de volume dentro da câmara de conformidade 4 pode compensar as mudanças no volume interno do envoltório 14. Como resultado disso, os efeitos de rigidez na frequência de ressonância de fonte podem ser reduzidos, por exemplo. [0035] A Figura 3 é uma representação mecânica ilustrativa da rigidez do envoltório externo 10, mola de ar e câmara de conformidade 4. O ar no volume interno do envoltório 14 geralmente pode funcionar como um amola de ar em sua resistência à compressão. Na modalidade ilustrativa, a mola de ar possui uma rigidez (kajr) que deve funcionar em série com a rigidez da câmara de conformidade 4 (kchamber)· A mola de ar em algumas modalidades possui uma rigidez (kair) que é superior à rigidez da câmara de conformidade 4 (kchamber)· Nas modalidades i-lustrativas, múltiplas câmaras de conformidade 4 podem agir em série (kchamber totai = kchamber/N, onde Néo número de câmaras de conformidade 4). O envoltório externo 10 geralmente possui uma rigidez (ksheii) que funciona em paralelo com a rigidez da mola de ar (Kair) e a rigidez da câmara de conformidade 4 (kchamber)· Um elemento de mola rígido 22 pode ser necessário na câmara de conformidade 4 para reagir à mudança de pressão decorrente da profundidade, onde F = pressão * área de pistão = kchamber*x), onde x é o deslocamento do pistão. No entanto, um elemento de mola macio 22 pode ser necessário para reagir à mola de ar de modo que (kchamber) seja menor em rigidez do que a mola de ar (kair). [0036] A Figura 4 ilustra os resultados de uma simulação de elemento finito para avaliar o uso de câmaras de conformidade 4 em uma fonte sonora 2 de acordo com as modalidades ilustrativas. A saída da fonte sonora 2 com a adição de quatro câmaras de conformidade 4 é ilustrado em 24 na Figura 4. A saída da mesma fonte sonora 2 sem uma câmara de conformidade 4 é ilustrado em 26 na Figura 4. As curvas representam a saída de fonte quando rebocada em uma profundidade de cerca de 50 metros. Cada câmara de conformidade 4 possui uma constante de mola (parte dinâmica apenas) de 1,0E + 5 Newtons por metro. A mola de ar no volume interno de envoltório 14 possui uma constante de mola de 2,86E + 6, calculada a partir do módulo volumoso. O pistão 20 possui uma área de 0,32 metros quadrados. Como i-lustrado pela Figura 5, o emprego da câmara de conformidade 4 reduz a frequência de ressonância de 3,4 Hz para 2,7 Hz. Adicionalmente, a saída em todas as frequências abaixo da frequência de ressonância foi aumentada por cerca de 4 decibéis para cerca de 5 decibéis. [0037] A Figura 5 ilustra uma modalidade ilustrativa de uma pilha de mola 28 que pode ser utilizada de acordo com as modalidades ilustrativas. Na modalidade ilustrada, a pilha de mola 28 compreende uma pilha de arruelas de mola Belleville 30. Exemplos de arruelas de mola Belleville adequadas podem incluir as molas Belleville Série AM disponíveis a partir da Rolex Springs, Baltimore, Maryland, tal como Rolex Spring AM-25012770. Um elemento de mola 22 (por exemplo, ilustrado na Figura 2) pode incluir uma ou mais pilhas de mola 28. Os versados na técnica apreciarão que múltiplas arruelas de mola Belleville 30 podem ser empilhadas para modificar a constante de mola. O empi- Ihamento na mesma direção adicionará a constante de mola em paralelo para criar uma mola mais rígida. O empilhamento em uma direção alternada é similar à adição de molas em série e pode criar uma constante de mola inferior com mais desvio. O empilhamento de múltiplas arruelas de mola Belleville 30 em direções alternadas e diferentes configurações pode permitir um desenho de um elemento de mola 22 com uma constante de mola específica. [0038] Na modalidade ilustrada, a pilha de mola 28 compreende cinquenta arruelas de mola Belleville dispostas em uma pilha em série. Como ilustrado, pares adjacentes de arruelas de mola 30 são dispostos em paralelo de modo que a pilha de mola 28 compreenda vinte e cinco pares de arruelas de mola 30 dispostas em série. No entanto, deve-se compreender que o número e configuração das arruelas de mola 30 podem variar para fornecer uma constante de mola selecionada para a pilha de mola 28. Em uma modalidade particular, cada arruela de mola 30 possui um diâmetro externo de 245 milímetros e uma massa de 2 quilos. Mais de uma pilha de mola 28 pode ser utilizada de acordo com as modalidades ilustrativas. [0039] A Figura 6 ilustra uma câmara de conformidade ilustrativa 4 que emprega múltiplas pilhas de mola 28. Como ilustrado, o elemento de mola 22 pode compreender duas pilhas de mola 28. As pilhas de mola 28 podem ser dispostas no volume interno de câmara 16. Como descrito previamente, as modalidades podem incluir o elemento de mola 22 exercendo uma ação de orientação no pistão 20, que é deslizante no tubo 18. [0040] A Figura 7 é um diagrama de uma curva de desvio de força para a pilha de mola 28 ilustrada na Figura 5. A curva de desvio de força modela a resposta de duas pilhas de mola 28 para forças encontradas quando empregadas em uma câmara de conformidade 4 nas modalidades ilustrativas. A compressão inicial das pilhas de mola 28 durante a descida da fonte de som 2 de uma profundidade de 0 metros para cerca de 50 metros ao longo da seta 32a. A compressão das pilhas de mola 28 durante a operação da fonte sonora 2 em uma profundidade de cerca de 50 metros é ilustrada ao longo da seta 32b. As pilhas de mola 28 possuem uma margem de segurança como ilustrado ao longo da seta 32c. Como ilustrado pela Figura 7, as pilhas de mola 28 podem ser vantajosas em algumas modalidades devido à sua resposta de suavização à medida que a força aumenta. Entre outras vantagens, isso pode reduzir a rigidez da câmara de conformidade 4 resultando no desempenho acústico aperfeiçoado para a fonte sonora 2. [0041] As Figuras 8A e 8B ilustram outra modalidade ilustrativa de uma fonte sonora 2 que emprega uma câmara de conformidade 4. Como ilustrado, a fonte sonora 2 pode compreender um envoltório externo 10 no qual a câmara de conformidade 4 pode ser disposta. Na modalidade ilustrada, a câmara de conformidade 4 possui um volume interno de câmara 16 que pode fornecer um volume de gás interno da câmara possuindo uma pressão de gás interno de câmara inferior à pressão de gás interno de envoltório. Como ilustrado, a câmara de conformidade 4 pode compreender uma placa flexível 34 possuindo o volume interno de câmara 16 atrás da mesma. A placa flexível 34 pode ser disposta através da abertura de um tubo 18 ou outro recipiente a-dequado, por exemplo. Em resposta às mudanças na pressão de gás interno de envoltório, a placa flexível 34 pode flexionar, como mais bem observado na Figura 8B, de modo que a mola de ar formada pela pressão de gás interno da câmara aplique uma força de orientação à placa flexível 34. De acordo, a aplicação de um diferencial de pressão através da placa flexível 34 deve resultar em uma mudança de volume para a câmara de conformidade 4. [0042] A Figura 9 ilustra outra modalidade ilustrativa de uma fonte sonora 2 que emprega uma câmara de conformidade 4. Como ilustra- do, a fonte sonora 2 pode compreender um envoltório externo 10 no qual a câmara de conformidade 4 pode ser disposta. Na modalidade ilustrada, a câmara de conformidade 4 compreende uma estrutura mecânica flexível, tal como uma sanfona flexível 36, possuindo uma pressão de gás inferior à pressão de gás interno do envoltório. A combinação de sanfonas flexíveis 36 e o gás interno da câmara pode ser mais conforme do que o gás interno de envoltório de modo que a aplicação de um diferencial de pressão através da sanfona flexível 36 possa resultar em uma mudança de volume para a câmara de conformidade 4. [0043] De acordo, uma ou mais câmaras de conformidade 4 podem ser utilizadas para ajustar a frequência de ressonância da fonte sonora 2, compensando, assim, as mudanças de pressão da pressão de gás interno de envoltório. Vantajosamente, uma ou mais câmaras de conformidade podem ser utilizadas para mudar a frequência de ressonância para uma faixa inferior e aumentar a saída de som, por exemplo, em frequências mais baixas. O uso de múltiplas câmaras de conformidade 4 e/ou um elemento de mola mais macio 22 pode aperfeiçoar o desempenho ainda mais. As possíveis desvantagens incluem que o elemento de mola 22 possa aumentar indesejável mente a massa de fonte sonora 2 em algumas modalidades. Por meio de exemplo o número e o tamanho de arruelas de mola Belleville 30 podem precisar ser maiores, o que pode aumentar de forma significativa a massa da fonte sonora 2. A dinâmica na pilha de mola 28 das arruelas de mola 30 também pode causar impacto no desempenho e pode haver preocupações de fricção com a pilha de mola 28 em algumas modalidades. [0044] De acordo com modalidades adicionais, uma técnica alternativa para compensar as mudanças de pressão da pressão de gás interno do envoltório pode incluir a mudança da massa da fonte sonora 2'. Por meio de exemplo, a massa pode ser adicionada ao envoltório externo 10 (por exemplo, ilustrado nas Figuras 1 e 2) para mudar a frequência de ressonância. Em algumas modalidades, essa abordagem de massa adicionada pode ser combinada com a câmara de conformidade descrita previamente 4, como descrito com relação às Figuras de 1 a 9, por exemplo. [0045] A figura 10 ilustra uma fonte sonora 2' que inclui uma massa adicionada 38. Como ilustrado, a fonte sonora 2 pode incluir um envoltório externo 10 possuindo um volume interno 14. O envoltório externo 10 pode ser similar em construção ao envoltório externo 10 descrito acima com relação à Figura 1. N modalidade ilustrada, a massa 38 é acoplada a uma superfície externa do envoltório externo 10, por exemplo no volume de água. Nas modalidades alternativas (não ilustradas), a massa 38 pode ser acoplada ao interior do envoltório externo 10, por exemplo, no volume interno 14. A massa 38 que é adicionada pode incluir uma variedade de objetos adequados para adição de massa 38 ao envoltório externo 10, incluindo estruturas metálicas simples, partes do acionador eletromecânico também podem ser fixadas ao envoltório externo 10, ou qualquer objeto contendo massa que pode ser anexado ao envoltório externo 10. Por meio de exemplo, todo ou uma parte do acionador (por exemplo, partes magnéticas) pode ser fixado ao envoltório externo 10 para adicionar a massa 38. Em algumas modalidades, a massa 38 pode ser concentrada na seção intermediaria do envoltório externo 10. Por meio de exemplo, a massa 38 é ilustrada na Figura 10 fixada à seção intermediária do envoltório externo 10. Dessa forma, a massa 38 pode ter um impacto relativamente pequeno na rigidez de envoltório. As modalidades podem incluir o aumento de densidade ara mudar a massa 38. A massa 38 pode ser fixada ao envoltório externo 10 utilizando-se qualquer uma dentre uma variedade de técnicas adequadas, incluindo a fixação mecânica (por exemplo, fixadores) e adesivos, entre outros. Enquanto não ilustrada na Figura 10, a fonte de som 2' pode compreender adicionalmente um acionador (por exemplo, acionador linear 12 na Figura 2) disposto pelo menos parcialmente no envoltório externo 10 e acoplado ao envoltório externo 10. O acionador pode ser operado para causar vibração e fle-xão ao envoltório externo 10 para gerar energia acústica. [0046] A Figura 11 ilustra os resultados de uma simulação de elemento finito para fixação de massas variáveis a uma fonte sonora 2' de acordo com as modalidades ilustrativas. As curvas na Figura 11 representam a saída da fonte sonora 2’ rebocada em 50 metros. As curvas na Figura 11 representam a saída da fonte sonora 2' com a fixação de 0 quilos ("kg"), 1000 kg, 1500 kg e 2000 kg, respectivamente, ilustrados em 40, 42, 44 e 46 na Figura 11. Como ilustrado, a ressonância da fonte sonora 2' foi mudada de 3,4 Hz apara 2,7 Hz com a adição de 2000 kg. Abaixo de 2 Hz, houve muito pouca diferença na saída de som. [0047] De acordo, a adição de uma massa 38 pode ser utilizada de acordo com as modalidades ilustrativas para ajustar a frequência de ressonância de uma fonte sonora 2' descendentemente para uma faixa desejada. Vantajosamente, a adição da massa 38 pode ser uma técnica relativamente simples para mudar a frequência de ressonância. Em algumas modalidades, mais massa de acionador (por exemplo, acionamento linear 12 na Figura 1) pode ser adicionada ao envoltório externo, adicionando, assim, pouca massa adicional à fonte de som 2' e pouca complexidade ao desenho. No entanto, desvantagens dessa técnica incluem o baixo impacto na saída de som das frequências a-baixo da frequência de ressonância, além de uma possível redução na saída de som acima da frequência de ressonância. [0048] A Figura 12 ilustra os resultados de uma simulação de elemento finito para determinar o efeito de combinação de múltiplas câmaras de conformidade 4 com uma massa adicionada 38. A saída de uma fonte sonora com a adição de quatro câmaras de conformidade 4 e uma massa 38 de 1000 kg é ilustrada em 48 na Figura 12. A saída da mesma fonte sonora sem uma câmara de conformidade 4 ou massa adicionada 38 é ilustrada em 50 na Figura 12. As curvas representam a saída de fonte em 50 metros. A massa 38 foi adicionada ao exterior do envoltório externo 10 a sua seção intermediária. Cada câmara de conformidade 4 possui uma constante de mola (parte dinâmica a-penas) de 1,0E + 5 Newtons por metro. A mola de ar volume interno do envoltório 14 possui uma constante de mola de 2,86E + 6, calculada a partir do módulo de volume. O pistão 20 possui uma área de 0,32 metros quadrados. Como ilustrado pela Figura 12, o emprego de câmaras de conformidade 4 em combinação com a massa adicionada 38 reduz a ressonância de 3,4 Hz para 2,4 Hz. Adicionalmente, a saída em todas as frequências abaixo da frequência de ressonância foi aumentada por cerca de 4 decibéis para cerca de 5 decibéis. Enquanto não ilustrado, a massa adicionada 38 pode ser utilizada para compensar as profundidades aumentadas de acordo com as modalidades ilustrativas. [0049] A Figura 13 ilustra uma técnica ilustrativa para aquisição de dados sísmicos marinhos que podem ser utilizados com modalidades das presentes técnicas. Na modalidade ilustrada, uma embarcação de pesquisa 52 move ao longo da superfície de um corpo de água 54, tal como um lago ou oceano. A embarcação de pesquisa 52 pode incluir equipamento, ilustrado geralmente por 56 e coletivamente referido a-qui como um "sistema de gravação". O sistema e gravação 56 pode incluir dispositivos (nenhum dos quais é ilustrado separadamente) para detecção e realização de um registro indexado por tempo dos sinais gerados por cada um dos sensores sísmicos 58 (explicado adicionalmente abaixo) e para o acionamento de uma fonte sonora 2 em momentos selecionados. O sistema de gravação 56 também pode incluir dispositivos (nenhum dos quais é ilustrado separadamente) para determinação da posição geodésica da embarcação de pesquisa 52 e dos vários sensores sísmicos 58. [0050] Como ilustrado, a embarcação de pesquisa 52 (ou uma embarcação diferente) pode rebocar a fonte sonora 2 no corpo de á-gua 54. Um cabo de fonte 60 pode acoplar a fonte sonora 2 (ou fonte sonora 2') à embarcação de pesquisa 52. A fonte sonora 2 (ou fonte sonora 2') pode ser rebocada no corpo de água 54 a uma profundidade que varia de 0 metros a cerca de 120 metros, por exemplo. Enquanto apenas uma única fonte de som 2 é ilustrada na Figura 13, é contemplado que as modalidades podem incluir mais de uma fonte sonora 2 (ou fonte sonora 2') rebocada pela embarcação de pesquisa 52 em uma embarcação diferente. Em algumas modalidades, um ou mais conjuntos de fontes sonoras 2 podem ser utilizados. Em momentos selecionados, a fonte sonora 2 pode ser acionada, por exemplo, pelo sistema de gravação 56, para gerar a energia acústica. A embarcação de pesquisa 52 (ou uma embarcação diferente) pode rebocar adicionalmente pelo menos um sequenciador de sensor 62 para detectar a energia acústica depois de ter interagido, por exemplo, com as formações rochosas 64 abaixo do fundo da água 66. Como ilustrado, ambas a fonte sonora 2 e o sequenciador de sensor 62 podem ser rebocados acima do fundo da água 66. Em algumas modalidades, mais de um sequenciador de sensor 310 pode ser rebocado pela embarcação de pesquisa, que pode ser espaçada lateralmente, verticalmente ou ambas lateral mente e vertical mente. O sequenciador sísmico 62 pode conter sensores sísmicos 58 em locais espaçados. Os sensores sísmicos 58 podem ser qualquer tipo de sensor sísmico conhecido da técnica, incluindo hidrofones, sensores de velocidade de partícula, sensores de deslocamento de partícula, sensores de aceleração de partícula, ou sensores de gradiente de pressão, por exemplo. Por meio de exemplo, os sensores sísmicos 58 podem gerar sinais de resposta, tal como sinais elétricos ou óticos, em resposta à energia acústica detectada. Sinais gerados pelos sensores sísmicos 58 podem ser comunicados para o sistema de gravação 56. A energia detectada pode ser utilizada para inferir determinadas propriedades da rocha de subsuper-fície, tal como estrutura, composição mineral e conteúdo de fluido, fornecendo, assim, informação útil na recuperação de hidrocarbonetos. [0051] As Figuras acima e a discussão não devem incluir todas as características das presentes técnicas para acomodar um comprador ou vendedor, e para descrever o sistema, nem tais Figuras e discussão são limitadoras, mas ilustrativas e dentro do espírito das técnicas atuais.

Claims

1. Fonte sonora para pesquisas geofísicas marinhas, compreendendo: um envoltório externo contendo um primeiro gás em uma primeira pressão de gás; e uma câmara de conformidade em comunicação indireta de fluido com o primeiro gás, a câmara de conformidade contendo um segundo gás em uma segunda pressão de gás, onde a segunda pressão de gás é inferior à primeira pressão de gás.

2. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 1, na qual a fonte sonora é uma fonte tipo envoltório flextensional.

3. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 1, na qual a fonte sonora possui pelo menos uma frequência de ressonância de cerca de 10 Hz ou menos.

4. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 1, na qual a câmara de conformidade é disposta no envoltório externo.

5. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente uma ou mais câmaras de conformidade adicionais em comunicação indireta de fluido com o primeiro gás.

6. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 1, na qual a câmara de conformidade compreende um tubo, um pistão deslizante dentro do tubo, e um elemento de mola que exerce uma força de orientação contra o pistão.

7. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 6, na qual o tubo e o pistão definem um volume vedado que contém o segundo gás, onde o elemento de mola é disposto no volume vedado.

8. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 6, na qual o elemento de mola compreende uma mola não linear.

9. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 6, na qual o elemento de mola compreende uma pilha de arruelas de mola Bellevil- le.

10. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 9, na qual a pilha de arruelas de mola Belleville é disposta em uma pilha em série, e onde os pares adjacentes de arruelas de mola Belleville na pilha em série são dispostos em paralelo.

11. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 1, na qual a câmara de conformidade compreende uma placa flexível que juntamente com um recipiente define um volume interno vedado que contém o segundo gás.

12. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 1, na qual a câmara de conformidade compreende uma sanfona flexível que define um volume interno vedado que contém o segundo gás.

13. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 1, na qual o envoltório externo compreende adicionalmente uma massa adicionada.

14. Fonte sonora para pesquisas geofísicas marinhas, compreendendo: um envoltório externo; uma massa acoplada ao envoltório externo; e um acionador acoplado ao envoltório externo.

15. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 14, na qual a fonte sonora é uma fonte tipo envoltório flextensional.

16. Fonte sonora, de acordo com a reivindicação 14, na qual a massa é adicionada a uma superfície externa da fonte sonora.

17. Método, compreendendo: a disposição de uma fonte sonora em um corpo de água, a fonte sonora compreendendo: um envoltório externo contendo um primeiro gás em uma primeira pressão de gás; e uma câmara de conformidade em comunicação indireta de fluido com o primeiro gás, a câmara de conformidade contendo um segundo gás em uma segunda pressão de gás, onde a segunda pressão de gás é inferior à primeira pressão de gás; e a alteração da segunda pressão de gás em resposta às mudanças na primeira pressão de gás para ajustar a frequência de ressonância da fonte sonora.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, no qual a câmara de conformidade compreende um tubo, um pistão deslizante dentro do tubo, e um elemento de mola que exerce uma força de orientação contra o pistão, onde o ajuste da segunda pressão de gás compreende o deslocamento do pistão no tubo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, no qual o elemento de mola compreende uma pilha de arruelas de mola Bellevil-le de modo que o deslocamento do pistão no tubo compreenda a compressão da pilha de arruelas de mola Belleville.

20. Método, de acordo com a reivindicação 17, compreendendo adicionalmente o acionamento da fonte sonora para gerar energia acústica; e detecção de alguma energia acústica depois de ter interagido com uma ou mais formações rochosas abaixo de um fundo do corpo de água.

21. Método, de acordo com a reivindicação 17, no qual a frequência de ressonância é inferior a cerca de 10 Hz ou menos.

22. Método, compreendendo: a disposição de uma fonte sonora em uma profundidade em um corpo de água, a fonte sonora compreendendo: um envoltório externo contendo um primeiro gás em uma primeira pressão de gás; e uma câmara de conformidade em comunicação indireta de fluido com o primeiro gás, a câmara de conformidade compreendendo um volume interno vedado; a alteração da profundidade de fonte sonora no corpo de água; a alteração da primeira pressão de gás em resposta à alteração da profundidade de fonte sonora; e a alteração do volume interno vedado da câmara de conformidade em resposta à alteração da primeira pressão de gás.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22, no qual a câmara de conformidade compreende um tubo, um pistão deslizante no tubo, e um elemento de mola que exerce uma força de orientação contra o pistão, onde a alteração do volume interno vedado compreende o deslocamento do pistão no tubo.

24. Método, de acordo com a reivindicação 22, no qual o elemento de mola compreende uma pilha de arruelas de mola Bellevil-le de modo que o deslocamento d pistão no tubo compreenda a compressão da pilha das arruelas de mola Belleville.

25. Método, de acordo com a reivindicação 22, no qual a fonte sonora possui pelo menos uma frequência de ressonância de cerca de 10 Hz ou menos.