BR102014023305A2 - compensação de mola pneumática em um vibrador marítimo do tipo pistão - Google Patents

Abstract

compensação de mola pneumática em um vibrador marítimo do tipo pistão. a presente invenção refere-se a modalidades relacionadas à restrição de fluxo de gás em um vibrador marítimo do tipo pistão para compensar os efeitos de mola pneumática. uma modalidade fornece um vibrador marítimo que compreende: um alojamento de contenção; uma placa de pistão; um acessório acoplado ao alojamento de contenção; um elemento de mola mecânica acoplado à placa de pistão e ao acessório; um acionador acoplado à placa de pistão e ao acessório; e um restritor de fluxo de gás variável disposto em um volume interno do vibrador marítimo, em que o vibrador marítimo tem uma frequência de ressonância selecionada com base pelo menos em parte no restritor de fluxo de gás variável.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPENSAÇÃO DE MOLA PNEUMÁTICA EM UM VIBRADOR MARÍTIMO DO TIPO PISTÃO".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido reivindica a prioridade do Pedido Não Provisório n- U.S. 14/284.847, depositado em 22 de maio de 2014, o qual reivindica a prioridade do Pedido Provisório n- U.S. 61/880.561, depositado em 20 de setembro de 2013, cujo conteúdo está incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência. ANTECEDENTES [0002] As modalidades referem-se de forma geral a vibradores marítimos do tipo pistão para pesquisas geofísicas marítimas. Mais particularmente, as modalidades se referem à restrição de fluxo de gás em um vibrador marítimo do tipo pistão para compensar por efeitos de mola pneumática. [0003] Fontes de som são, de forma geral, dispositivos que geram energia acústica. Um dos usos das fontes de som é na topografia marítima sísmica, em que as fontes de som podem ser empregadas para gerar energia acústica que viaja direcionada para baixo através da á-gua e para dentro da rocha de subsuperfície. Após interagir com a rocha de subsuperfície, por exemplo, nos limiares entre diferentes camas de subsuperfície, uma porção da energia acústica pode ser refletida de volta em direção à superfície da água e detectada por sensores especializados, na água, tipicamente ou no fundo da água ou rebocados por um ou mais cabos sismográficos. A energia detectada pode ser usada para deduzir certas propriedades da rocha de subsuperfície, tais como estrutura, composição mineral e teor de fluido, o que dessa forma fornece informações úteis na recuperação de hidrocarbonetos. [0004] A maior parte das fontes de som empregada hoje em topografia marítima sísmica é do tipo impulsivo, no qual se faz esforços para gerar a maior quantidade possível de energia durante o período de tempo mais curto possível. As mais comumente usadas dentre essas fontes do tipo impulsivo são canhões de ar que tipicamente utilizam ar comprimido para gerar uma onda sonora. Outros exemplos de fontes do tipo impulsivo incluem fontes impulsivas explosivas e de derrubada de peso. Outro tipo de fonte de som que pode ser usada em topografia marítima sísmica inclui vibradores marítimos, tais como fontes alimentadas hidraulicamente, vibradores eletromecânicos, vibradores sísmicos marítimos elétricos e fontes que empregam material pie-zoelétrico ou magnetostritivo. Vibradores marítimos tipicamente geram vibrações através de uma faixa de frequências em um padrão conhecido como uma "varredura" ou "chilro". [0005] As fontes de som anteriores para uso em topografia marítima sísmica foram tipicamente projetadas para a operação em uma frequência relativamente alta (por exemplo, acima de 10 Hz). Entretanto, é bem conhecido que conforme ondas sonoras viajam através da água e através de 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 pelo decorrer de distâncias mais longas através da água e de estruturas geológicas do que as ondas sonoras de frequência mais alta. Assim, fizeram-se esforços para desenvolver fontes de som que podem operar em frequências mais baixas. Foram desenvolvidas fontes de frequências muito baixas ("VLFS") que tipicamente têm pelo menos uma frequência de ressonância de cerca de 10 Hz ou menor. VLFSs são tipicamente caracterizadas por ter um tamanho de fonte que é muito pequeno conforme comparado a um comprimento de onda de som para as VLFS. O tamanho de fonte para uma VLFS é tipicamente muito menor do que 1/10 de um comprimento de onda e mais tipicamente na 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. [0006] A fim de atingir um dado nível de emissão na água, um vi-brador marítimo necessita tipicamente passar por uma alteração no volume. A fim de trabalhar em profundidade enquanto se minimiza o peso estrutural, o vibrador marítimo pode ter sua pressão equilibrada com a pressão hidrostática externa. Conforme o gás interno (por e-xemplo, ar) no vibrador marítimo aumenta em pressão, o módulo de compressibilidade (ou "rigidez") do gás interno também se eleva. Aumentar o módulo de compressibilidade do gás interno também aumenta o efeito de mola pneumática dentro do vibrador marítimo. Conforme usado no presente documento, o termo "mola pneumática" é definido como um volume enclausurado de gás (por exemplo, ar) que pode absorver choque ou flutuações de carga devido à capacidade do volume de gás enclausurado de resistir à compressão e descompressão. Aumentar a rigidez do gás no volume enclausurado aumenta o efeito de mola pneumática e, assim, a capacidade do volume de gás enclausurado de resistir à compressão e descompressão. O aumento no efeito de mola pneumática do gás interno tende a ser uma função da profundidade operacional da fonte. Além disso, a rigidez dos componentes acústicos do vibrador marítimo e do gás interno são os fatores determinantes primários na frequência de ressonância do vibrador marítimo. Em conformidade, a frequência de ressonância gerada pelo vibrador marítimo pode aumentar indesejavelmente quando o vibrador marítimo é rebocado em profundidade, especialmente em vibradores marítimos nos quais o volume interno do vibrador marítimo pode ter a pressão equilibrada com a pressão hidrostática externa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0007] Esses desenhos ilustram certos aspectos de algumas das modalidades da presente invenção e não devem ser usados para limitar ou definir a invenção. [0008] A Figura 1 ilustra uma modalidade exemplificativa de um vibrador marítimo com um restritor de fluxo de gás variável. [0009] A Figura 2 ilustra a alteração no efeito de mola pneumática conforme a pressão e o volume do gás interno são alterados de acordo com modalidades exemplificativas. [0010] A Figura 3 ilustra a alteração na frequência de ressonância devido ao efeito de mola pneumática conforme o vibrador marítimo é rebocado mais ao fundo de acordo com modalidades exemplificativas. [0011] A Figura 4 ilustra espectros de amplitude simulados que mostram o efeito esperado de gás comprimido que gera uma mola pneumática conforme o vibrador marítimo está sendo rebocado mais ao fundo de acordo com modalidades exemplificativas. [0012] A Figura 5 ilustra uma modalidade exemplificativa de um restritor de fluxo de gás variável para uso com um vibrador marítimo. [0013] A Figura 6 ilustra uma vista parcial em corte transversal de uma modalidade exemplificativa de um vibrador marítimo. [0014] A Figura 7 ilustra uma vista em corte transversal do vibrador marítimo da Figura 6 tomada ao longo da linha 1-1. [0015] A Figura 8 ilustra uma vista em corte transversal do vibrador marítimo da Figura 6 tomada ao longo da linha 2-2. [0016] A Figura 9 ilustra uma vista em corte transversal de uma modalidade de um vibrador marítimo com uma modalidade alternativa de um elemento de mola mecânica tomada ao longo da linha 3-3 da Figura 6. [0017] A Figura 10 ilustra outra modalidade exemplificativa do vibrador marítimo da Figura 6 com um restritor de fluxo de gás variável em corte transversal.

[0018] A Figura 11 é uma modalidade exemplificativa de um sistema de pesquisa sísmica marinha com o uso de um vibrador marítimo. DESCRIÇÃO DETALHADA [0019] Deve ser compreendido que a presente revelação não é limitada a dispositivos ou métodos particulares que podem, obviamente, variar. Deve ser compreendido também que a terminologia usada no presente documento é somente para o propósito de descrição de modalidades particulares e não se destina a ser limitante. Todos os números e faixas revelados no presente documento podem variar em certa quantidade. Sempre que uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior for revelada, qualquer número e qualquer faixa incluídos dentro daquela faixa são especificamente revelados. Apesar de modalidades individuais serem discutidas, a invenção engloba todas as combinações de todas essas modalidades. Conforme usado no presente documento, as formas singulares "um", "uma", "o" e "a" incluem referências no singular e no plural a menos que o conteúdo claramente dite o contrário. Além disso, a palavra "pode(m)" é usada no decorrer desse pedido em um sentido permissivo (isto é, com um potencial para, com capacidade de), não em um sentido mandatório (isto é, deve). O termo "inclui(em)" e derivações do mesmo significam "incluindo, mas sem limitação a". O termo "acoplada(o)" significa conecta-da(o) direta ou indiretamente. Se houver qualquer conflito nas utilizações de uma palavra ou termo entre esse relatório descritivo e uma ou mais patentes ou outros documentos que podem estar incorporados ao presente documento a título de referência, as definições que forem consistentes com esse relatório descritivo são para serem adotadas para os propósitos da compreensão dessa invenção. [0020] As modalidades se referem de forma geral a vibradores marítimos para pesquisas geofísicas marítimas que incorporam uma ou mais placas de pistão que podem agir na água circundante para pro- duzir energia acústica. Nas modalidades, os vibradores marítimos podem compreender adicionalmente um ou mais acionadores acoplados às placas de pistão para fazer com que as placas de pistão se movam para frente e para trás. Os vibradores marítimos podem também incluir uma ou mais molas acopladas às placas de pistão e a um acessório. Os vibradores marítimos definem um volume interno no qual um gás pode ser disposto. O gás pode ser qualquer gás ou combinação de gases (por exemplo, ar, oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono, etc.) que seja selecionado com base nos requerimentos operacional esperados do dispositivo. Uma pessoa de habilidade comum na técnica com o benefício da presente revelação deveria ser capaz de selecionar um gás ou combinação de gases apropriados para uso no vibrador marítimo. Em uma ou mais modalidades, o fluxo de gás pode ser restringido em um vibrador marítimo para compensar por efeitos de mola pneumática (também conhecidos como "mola a gás"). Conforme discutido em maiores detalhes abaixo, o fluxo de gás no vibrador marítimo pode ser restringido para tornar a mola pneumática mais ou menos dura para, desse modo, ajustar a primeira frequência de ressonância à profundidade. [0021] . A Figura 1 ilustra uma modalidade exemplificativa de um vibrador marítimo 5 que inclui um restritor de gás variável 10, por e-xemplo, para restringir o fluxo de gás e, dessa forma, compensar por efeitos de mola pneumática. Na modalidade ilustrada, o vibrador marítimo 5 é um vibrador marítimo do tipo pistão. Conforme ilustrado, o vibrador marítimo 5 pode incluir as placas de pistão 15. A título de simplificação, essa modalidade exemplifi cativa generalizada fornece uma modalidade geral do formato e localização das placas de pistão 15; adicionalmente, mais alguns dos componentes internos do vibrador marítimo 5 são removidos de forma a não obscurecer completa ou parcialmente os componentes ilustrados. Como exemplo, as placas de pistão 15 e o alojamento de contenção (conforme visto melhor nas Figuras 6 a 8) podem pelo menos parcialmente definir um volume interno no qual um gás pode ser disposto, sendo assim, o gás disposto dentro do vibrador marítimo 5 pode compreender uma pressão de gás interno. Em algumas modalidades, o vibrador marítimo 5 pode compreender um sistema de compensação de pressão. O sistema de compensação de pressão pode ser usado, por exemplo, para igualar a pressão de gás interno do vibrador marítimo 5 com a pressão externa. A compensação de pressão pode ser usada, por exemplo, quando o vibrador marítimo 5 necessitar ser rebocado em profundidade para a-tingir um dado nível de emissão. Conforme a profundidade do vibrador marítimo 5 aumenta, a pressão de gás interno pode ser aumentada para igualar a pressão com a pressão externa em aumento. Um gás (por exemplo, ar) pode ser introduzido no vibrador marítimo 5, por e-xemplo, para aumentar a pressão de gás interno. [0022] Conforme ilustrado, o vibrador marítimo 5 pode incluir adicionalmente um ou mais acionadores 20, que podem ser acionadores eletrodinâmicos, por exemplo. Os acionadores 20 podem ser acoplados a placas de pistão 15. Conforme ilustrado, o vibrador marítimo 5 pode incluir adicionalmente um acessório 25 com capacidade para suspender os acionadores 20 dentro do vibrador marítimo 5. Na modalidade ilustrada, o acessório 25 pode ser na forma de um quadro. [0023] Na modalidade ilustrada da Figura 1, o restritor de fluxo de gás variável 10 é disposto dentro do volume interno de vibrador marítimo 5. Conforme ilustrado, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser preso ao acessório 25. Nas modalidades exemplificativas, o restritor de fluxo de gás variável 10 tem uma estrutura de placa deslizante que pode ser móvel entre uma posição fechada e uma posição aberta. Na posição fechada ou parcialmente fechada, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser usado para restringir o fluxo de gás no vibra- dor marítimo 5. Em algumas modalidades, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode vedar completamente uma porção do volume interno de vibrador marítimo 5. Em conformidade, o fluxo de gás pode ser restringido quando desejado para tornar a mola pneumática mais dura, o que pode ser desejado em algumas modalidades. Como exemplo, pode ser desejado tornar a mola pneumática mais dura e dessa forma aumentar a primeira frequência de ressonância a profundidades rasas. Esse tipo de compensação de mola pneumática pode ser efetivada, por exemplo, quando uma frequência de ressonância substancialmente constante é desejada independentemente da profundidade. Sem a compensação de mola pneumática, a mola pneumática tem uma tendência a endurecer conforme o vibrador marítimo 5 é abaixado na á-gua, o que desse modo faz com que a primeira frequência de ressonância varie com a profundidade. Entretanto, as presentes modalidades podem fornecer uma frequência de ressonância para o vibrador marítimo 5 selecionada pelo menos em parte no restritor de fluxo de gás variável 10, de forma que o vibrador marítimo 5 possa ter uma frequência de ressonância substancialmente constante independentemente da profundidade. [0024] Pessoas de habilidade comum na técnica, com o benefício dessa revelação, perceberíam que um aumento na pressão de gás interno do vibrador marítimo 5 pode também resultar em um aumento do módulo de compressibilidade, ou efeito de mola pneumática, do gás (por exemplo, ar) no vibrador marítimo 5. Entre outras coisas, a frequência de ressonância do vibrador marítimo 5 é baseada na combinação da mola pneumática do gás no vibrador marítimo 5 e na constante de mola da mola mecânica (por exemplo, elementos de mola mecânica 110 nas Figuras 6 a 10). Assim, aumentar o efeito de mola pneumática do gás interno do vibrador marítimo 5 pode também resultar em um aumento na frequência de ressonância. Sendo assim, a fre- quência de ressonância de um vibrador marítimo 5 rebocado à profundidade pode variar de forma indesejável quando rebocado em profundidades variadas. [0025] As Figuras 2 e 3 ilustram o efeito de uma mola pneumática em um vibrador marítimo 5 em várias profundidades de acordo com modalidades exemplificativas. Na Figura 2, o volume do gás interno definido pelo vibrador marítimo 5 é representado pela referência numérica 30. Para ilustrar o efeito de mola pneumática, o volume 30 do gás interno é mostrado à pressão ambiente em 35, sob compressão em 40 e sob expansão em 45. Portanto, a Figura 2 ilustra a relação entre pressão e volume em relação ao efeito de mola pneumática. Sendo assim, e presumindo uma temperatura constante, conforme o volume 30 do gás interno aumenta, a pressão do gás interno diminuirá, assim como irá o efeito de mola pneumática. Inversamente, conforme o volume 30 do gás interno diminui, a pressão do gás interno irá diminuir assim como o endurecimento da mola pneumática. Com relação à Figura 3, a curva mostrada em 50 é uma representação hipotética da emissão de um vibrador marítimo 5 a D metros de profundidade sem compensação de pressão. A curva mostrada no numeral 55 representa a emissão do vibrador marítimo 5 em D + x metros de profundidade com compensação de pressão. A compensação de pressão pode causar um aumento na pressão de gás interno e, assim, um aumento resultante no efeito de mola pneumática. Conforme ilustrado pela Figura 3, a frequência de ressonância do vibrador marítimo 5 pode se elevar por comutação com compensação de pressão, o que mostra assim como um aumento no efeito de mola pneumática pode resultar em uma frequência de ressonância mais alta. Conforme ilustrado, o aumento na frequência de ressonância se torna mais pronunciado em maiores profundidades. [0026] A Figura 4 ilustra espectros de amplitude simulados de uma simulação de elemento finito que mostra o efeito da mola pneumática como uma função da profundidade. As curvas na Figura 4 representam a emissão de um vibrador marítimo rebocado em profundidades variadas com compensação de pressão. Em particular, as curvas na Figura 4 representam a emissão do vibrador marítimo rebocado a 0 metro, 50 metros, 100 metros e 120 metros, respectivamente, mostradas em 60, 65, 70 e 75. Conforme ilustrado, o aumento na frequência de ressonância pode ser mais pronunciado em maiores profundidades, o que dessa forma indica que a frequência de ressonância aumenta conforme a mola pneumática endurece. [0027] De acordo com presentes modalidades, a constante de mola da mola pneumática pode ser ajustada restringindo-se o fluxo de gás no vibrador marítimo 5. Como exemplo, um restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser disposto dentro do volume interno do vibrador marítimo, de forma que restritor de fluxo de gás variável 10 possa alterar o volume do gás interno 30 restringindo-se o fluxo do gás interno pelo decorrer de pelo menos uma porção do volume de vibrador marítimo 5. Essa restrição no fluxo pode tornar a mola pneumática mais ou menos dura. Dado que a dureza da mola pneumática impacta a frequência de ressonância, a dureza da mola pneumática pode ser ajustada para, desse modo, ajustar a frequência de ressonância. Isso pode ser particularmente desejável caso o vibrador marítimo 5 seja para ser rebocado em diferentes profundidades. Em algumas modalidades, pode ser desejável que a frequência de ressonância permaneça substancialmente constante (por exemplo, que não varie em mais do que 5%) independentemente da profundidade. Entretanto, conforme previamente descrito, quando o vibrador marítimo 5 é rebocado em profundidade, a pressão do gás interno pode ser aumentada pelo sistema de compensação de pressão de forma que a mola pneumática possa se tornar mais dura conforme a profundidade aumenta. Por exemplo, se o vibrador marítimo 5 tiver uma ressonância de 2,5 Hz a 120 metros, o mesmo pode ter uma ressonância muito mais baixas (isto é, de menos do que 2,5 Hz) a 50 metros. Para compensar por esse endurecimento da mola pneumática, o fluxo de gás no vibrador marítimo 5 pode ser restringido em profundidades mais rasas para tornar a mola pneumática mais dura, aumentando dessa forma a frequência de ressonância para ser mais consistente com as maiores frequências de ressonância que ocorrem com profundidade crescente. [0028] Com referência agora à Figura 5, uma modalidade exempli-ficativa de um restritor de fluxo de gás variável 10 será agora descrito em maiores detalhes. Conforme ilustrado, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ter uma estrutura de placa deslizante que compreende uma primeira placa 80 e uma segunda placa 85. A primeira placa 80 e a segunda placa 85 podem ambas compreender orifícios 90. A primeira placa 80 e segunda placa 85, conforme ilustrado, podem cada uma ter um formato geralmente retangular em algumas modalidades; entretanto, outras configurações de placa podem ser adequadas, incluindo estruturas de formato quadrado, circular, elíptico ou irregular. A quantidade de orifícios 90 na primeira placa 80 e na segunda placa 85 pode ser selecionada a fim de obter a quantidade desejada de fluxo de gás. Cada um dos orifícios 90 pode ter um diâmetro e espaçamento selecionados com base na quantidade desejada de fluxo de gás e na frequência de ressonância desejada, entre outros. Por exemplo, o tamanho do orifício pode ser reduzido com um espaçamento aumentado se menos fluxo de gás for desejado, enquanto o tamanho do orifício pode ser aumentado com um espaçamento reduzido se mais fluxo de gás for desejado. Os orifícios 90 podem, mas não necessariamente são, de um tamanho ou formato consistente dentro de uma placa única ou em relação dos de uma placa com os de outra. [0029] O restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser ajustado sendo retirado (ou colocado) em uma posição fechada ou parcialmente fechada (por exemplo, o lado esquerdo da Figura 5) ou sendo colocado em (ou retirado de) uma posição aberta (por exemplo, o lado direito da Figura 5). Na posição aberta, os orifícios 90 na primeira placa 80 podem ser alinhados aos orifícios 90 na segunda placa 85 de forma que as aberturas 95 sejam formadas no restritor de fluxo de gás variável 10 e, consequentemente, permita-se o fluxo do gás interno entre as aberturas 95. Na posição fechada, os orifícios 90 na primeira placa 80 podem ser pelo menos parcialmente fechados pela segunda placa 85, restringindo dessa forma o fluxo interno de gás através das aberturas 95. Pelo movimento da segunda placa 85, o tamanho das aberturas 95 pode ser reduzido, o que restringe o fluxo de gás. Em outras palavras, a segunda placa 85 pode ser posicionada para efetivamente limitar o tamanho das aberturas 95. Em algumas modalidades, conforme mostrado, na Figura 5, a segunda placa 85 pode ser posicionada para fechar parcialmente o restritor de fluxo de gás variável 10 de forma que os orifícios 90 na primeira placa 80 sejam substancialmente bloqueados. Um acionador elétrico, um acionador pneumático, um acionador hidráulico ou outro acionador adequado pode ser usado para ajustar as aberturas 95 no restritor de fluxo de gás variável 10. Uma ligação (não mostrada) pode acoplar o restritor de fluxo de gás variável 10 a um sistema de controle, que pode operar para controlar a posição da segunda placa 85 e, consequentemente, o fluxo de gás através das aberturas 95. O restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser controlado ativa ou passivamente, por exemplo, para manter uma frequência de ressonância substancialmente constante conforme a profundidade do vibrador marítimo 5 se altera. Por exemplo, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser fechado em profundidades mais rasas para restringir o fluxo de gás, endurecendo dessa forma a mola pneumática e aumentando a frequência de forma que a frequência constante de ressonância seja mantida conforme a profundidade do vibrador marítimo 5 varia. Em algumas modalidades, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser ajustado passivamente, por exemplo, com base em um sensor de pressão. Em algumas modalidades, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser remotamente controlado a partir do navio de reboque ou de uma embarcação de trabalho (por exemplo, o navio topográfico 225 na Figura 11). Em algumas modalidades, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser fixado no lugar em algumas operações. Deve ser compreendido que a primeira placa 80 pode ser móvel em algumas modalidades embora a segunda placa 85 permaneça estacionária. Alternativamente, a segunda placa 85 pode ser móvel em algumas modalidades embora a primeira placa 80 permaneça estacionária. Como uma alternativa ao uso de uma segunda placa 85, cada um dos orifícios 90 na primeira placa 80 pode, em vez disso, ser adaptado com clarabóias ou qualquer outra cobertura adequada (por e-xemplo, palhetas, dispositivo de guilhotina, etc.) que possa ser ajustada para permitir ou restringir o fluxo do gás interno do vibrador marítimo através dos orifícios 90. Embora a Figura 5 ilustre um restritor de fluxo de gás variável 10 como uma estrutura de placa deslizante, outros mecanismos adequados para restringir o fluxo de gás no vibrador marítimo 5 podem ser usados de acordo com modalidades exemplifi-cativas, incluindo portas com dobradiça, portas de rolagem vertical e similares. Por exemplo, um dispositivo (por exemplo, uma placa, uma porta, etc.) pode ser usado para isolar uma porção do volume interno do vibrador marítimo disponível à mola pneumática. [0030] Voltando agora às Figuras 6 a 8 e com referência adicional à Figura 1, as modalidades exemplificativas do vibrador marítimo 5 serão agora descritas. A Figura 6 é uma vista parcial em corte transversal de uma modalidade exemplificativa do vibrador marítimo 5. A Figu- ra 7 é uma vista em corte transversal da modalidade do vibrador marítimo 5 da Figura 6 tomada ao longo da linha 1-1. A Figura 8 é uma vista em corte transversal da modalidade do vibrador marítimo 5 da Figura 6 tomada ao longo da linha 2-2. [0031] Na modalidade ilustrada, o vibrador marítimo 5 inclui um alojamento de contenção 100. As placas de pistão 15 podem ser acopladas de forma flexível ao alojamento de contenção 100, por exemplo, por meio de vedações de borracha 105. Conforme visto melhor nas Figuras 6 a 8, as placas de pistão 15 podem, cada uma, ter elementos de mola mecânica 110 afixados às mesmas. Um ou mais acio-nadores 20 podem ser dispostos no alojamento de contenção 100 para fazer com que as placas de pistão 15 se movam para frente e para trás. Esse movimento de placas de pistão 15 pode ser beneficiado pela flexibilidade das vedações de borracha 105. Conforme seria compreendido por uma pessoa de habilidade comum na técnica com o benefício dessa revelação, as vedações de borracha 105 não precisam ser feitas de borracha, mas podem ser feitas em vez disso de qualquer material que permita um acoplamento flexível das placas de pistão 15 ao alojamento de contenção 100 conforme discutido adicionalmente abaixo. [0032] O alojamento de contenção 100 pode ter uma primeira superfície 115 e uma segunda superfície 120, que podem ser opostas uma à outra. Conforme visto melhor nas Figuras 6 a 8, a primeira abertura 125 e a segunda abertura 130 podem ser formadas respectivamente na primeira superfície 115 e na segunda superfície 120. Embora não ilustrado, as modalidades podem incluir as janelas ou aberturas 125, 130 que são maiores ou menores do que as placas de pistão 15. O vibrador marítimo 5 compreende adicionalmente um volume interno 135 que pode ser pelo menos parcialmente definido pelo alojamento de contenção 100 e pelas placas de pistão 15. Em algumas modalida- des, os elementos de mola mecânica 110 e acionadores 20 podem ser pelo menos parcialmente dispostos dentro do volume interno 135. Em modalidades alternativas, os elementos de mola mecânica 110 e os acionadores 20 podem ser inteiramente dispostos dentro do volume interno 135. Embora não ilustrado, em modalidades alternativas adicionais, os elementos de mola mecânica 110 podem ser dispostos no exterior do alojamento de contenção 100 conquanto que os elementos de mola mecânica 110 sejam acoplados ao acessório 25. Em algumas modalidades, o vibrador marítimo 5 pode ter compensação de pressão de forma que a pressão dentro do volume interno 135 possa ser mantida a mesma que a pressão externa (isto é, a pressão no lado de placa de pistão 15 oposto aquele do volume interno 135), o que possibilita assim a operação em maior profundidade, por exemplo, em até cerca de 300 metros ou mais. O alojamento de contenção 100 junto com as placas de pistão 15 e as vedações de borracha 105 pode formar um alojamento a prova d'água para os outros componentes do vibrador marítimo 5, tais como os elementos de mola mecânica 110 e os acionadores 20. O alojamento de contenção 100 pode ser construído a partir de qualquer material adequado incluindo, sem limitação, aço (por exemplo, aço inoxidável), alumínio, uma fibra de cobre, plástico reforçado com fibra de vidro (por exemplo, epóxi reforçado com fibra de vidro), plástico reforçado com fibra de carbono e combinações dos mesmos. De maneira similar, o alojamento de contenção 100 conforme mostrado nas Figuras 6 a 8, pode ter o formato geral de uma caixa retangular. Deve ser compreendido que outras configurações de alojamento de contenção 100 podem ser adequadas, incluindo aquelas que têm o formato geral de uma caixa quadrada ou outros formatos adequados. [0033] Conforme ilustrado, o vibrador marítimo 5 compreende as placas de pistão 15. As placas de pistão 15 podem tipicamente ser construídas de um material que não irá deformar, dobrar ou flexionar quando em uso. A título de exemplo, as placas de pistão 15 pode compreender, sem limitação, aço (por exemplo, aço inoxidável), alumínio, uma fibra de cobre, plástico reforçado com fibra de vidro (por exemplo, epóxi reforçado com fibra de vidro), plástico reforçado com fibra de carbono e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, as placas de pistão 15 podem ser substancialmente planas e retangulares em formato. A título de exemplo, as placa de pistão 15 mostradas na Figura 1 é retangular em formato. Em algumas modalidades, as placas de pistão 15 podem ter arestas arredondadas ou lisas. Em algumas modalidades, as placas de pistão 15 podem ser na forma de discos planos circulares. A título de exemplo, as placas de pistão 15 podem, cada uma, ser um disco circular plano que têm uma espessura substancialmente uniforme. Entretanto, outras configurações, incluindo tanto as que são axialmente simétricas e as que não são, de placas de pistão 15, podem ser adequadas a aplicações particulares. A título de exemplo, as placas de pistão 15 podem ser quadradas, elípticas ou de outro formato adequado para fornecer a energia acústica desejada. Nas modalidades alternativas, as placas de pistão 15 podem ser curvadas, tanto de forma convexa se projetando para dentro do volume interno 135 quanto de forma côncava expandindo o volume interno 135. Em geral, as placas de pistão 15 têm uma espessura que fornece rigidez e também resiste a pressões previstas. Conforme será percebido por pessoas de habilidade comum na técnica com o benefício dessa revelação, a espessura de placa pode variar com base no material de construção, entre outros fatores. Conforme será discutido em maiores detalhes abaixo, a carga de massa de placas de pistão 15 e a constante de mola de elementos de mola mecânica 110 podem ser selecionadas (isto é, ajustadas) de uma maneira a produzir uma primeira frequência de ressonância dentro da faixa de frequência sísmica desejada quando o vibrador marítimo 5 é submerso em água a uma profundidade de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros. Embora uma única placa de pistão 15 seja ilustrada em qualquer um dos lados do acessório 25, as modalidades podem incluir mais do que uma placa de pistão 15 em qualquer um dos lados do acessório 25. Além disso, as modalidades podem incluir placas de pistão 15 que são menores em tamanho em relação ao alojamento de contenção 100 conforme comparado àquelas ilustradas nas Figuras 1 e 6 a 8. [0034] Com referência continuada às Figuras 1 e 6 a 8, as placas de pistão 15 podem, cada uma, ser presa ao alojamento de contenção 100 de uma maneira que permita o movimento das placas de pistão 15 em relação ao alojamento de contenção 55 substancialmente sem qualquer dobra ou flexão das placas de pistão 15. Na modalidade da Figura 1, um par de placas de pistão 15 é mostrado. Uma das placas de pistão 15 pode ser disposta em um lado do alojamento de contenção 100 enquanto as outras placas de pistão 15 podem ser dispostas no lado oposto do alojamento de contenção 100. Conforme ilustrado, uma das placas de pistão 15 pode ser acoplada ao alojamento de contenção 100 na ou próxima à primeira superfície 115 e a outra placa de pistão 15 pode ser acoplada ao alojamento de contenção 100 na ou próxima à segunda superfície 120. As placas de pistão 15 podem, cada uma, cobrir uma correspondente dentre a primeira abertura 125 e a segunda abertura 130 na respectiva primeira superfície 115 e segunda superfície 120 do alojamento de contenção 100. Na modalidade ilustrada, as placas de pistão 15 são acopladas ao alojamento de contenção 100 por meio de vedações de borracha 105. As vedações de borracha 105 podem não segurar as placas de pistão 15 no lugar, mas em vez disso podem se flexionar (ou de outra forma se mover) para permitir o movimento das placas de pistão 10 em suas arestas externas. Nas modalidades particulares, as placas de pistão 15 podem fun- cionar como transdutores de pistão, em que cada uma das placas de pistão 15 se move para trás e para frente atuando-se os acionadores 20. O movimento das placas de pistões 15 é ilustrado nas Figuras 7 e 8 pelas setas 136. Em contraste a vibradores marítimos do tipo casco flextensional, as placas de pistão 15 podem não se dobrar ou flexionar em operação, mas em vez disso podem se mover para frente e para trás agindo contra a água circundante. [0035] Os acionadores 20 podem ser de vários tipos de acionadores 20, por exemplo, acionadores eletrodinâmicos. Em algumas modalidades, os acionadores 20 podem ser acionadores de "bobina móvel" ou de "bobina de voz", o que pode fornecer a capacidade de gerar amplitudes muito grandes de energia acústica. Apesar das modalidades particulares descritas no presente documento mostrarem quatro acionadores unidirecionais utilizados em paralelo, as modalidades nas quais um ou mais acionadores bidirecionais, modalidades com um ou mais acionadores unidirecionais, ou modalidades nas quais mais ou menos do que quatro acionadores unidirecionais são utilizados, estão todas dentro do escopo da invenção. Conforme visto melhor nas Figuras 7 e 8, um par de acionadores 20 pode ser acoplado a uma superfície interior 140 de uma placa de pistão 15, enquanto outro par de a-cionadores 20 pode ser acoplado a uma superfície interior 140 da outra placa de pistão 15. Os acionadores 20 podem também ser acoplados ao acessório 25. [0036] Conforme ilustrado, os acionadores 20 podem, cada um, compreender um acionador unidirecional solenoide que compreende uma bobina elétrica 145, um elemento de transmissão 150 e um conjunto de circuito elétrico 155 que funcionam juntos para gerar um campo magnético. Conforme ilustrado, um conjunto de circuito magnético 155 pode ser conectado ao acessório 25, enquanto o elemento de transmissão 150 pode se conectar à placa de pistão 15 corresponden- te. Em algumas modalidades (não ilustradas), essa disposição pode ser revertida (isto é, o conjunto de circuito elétrico 155 se conecta à placa de pistão 15 correspondente, enquanto o elemento de transmissão 150 se conecta ao acessório 25). Conforme ilustrado, cada elemento de transmissão 150 pode transferir o movimento da bobina elétrica 145 correspondente à superfície interior 140 da placa de pistão 15 correspondente. Quando a corrente elétrica I é aplicada à bobina elétrica 145, uma força F que age na bobina elétrica 145 pode ser gerada conforme segue: F=IIB (Eq. 1) [0037] Em que I é a corrente, I é o comprimento do condutor na bobina elétrica 145 e B é o fluxo magnético gerado por um conjunto de circuito magnético 155. Variando-se a magnitude da corrente elétrica e consequentemente a magnitude da força que age na bobina elétrica 145, o comprimento do curso do acionador pode variar. Cada aciona-dor 20 pode fornecer comprimentos de curso de vários centímetros -até e incluindo aproximadamente 25,4 cm (10 polegadas) - o que pode permitir ao vibrador marítimo 5 gerar uma amplitude de emissão de energia acústica aprimorada na faixa de frequências baixas, por e-xemplo, entre aproximadamente 1 Hz e certa de 100 Hz e, mais particularmente, entre aproximadamente 1 Hz e cerca de 10 Hz quando o vibrador marítimo 5 é submerso em água a uma profundidade de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros. Um conjunto de circuito magnético 155 pode compreender imas permanentes, apesar de qualquer dispositivo capaz de gerar um fluxo magnético poder ser incorporado. [0038] Na modalidade ilustrada, os elementos de mola mecânica 110 (por exemplo, na forma de molas helicoidais) são dispostas no alojamento de contenção 100 em qualquer um dos lados de acessório 25. Conforme visto melhor na Figura 6, pares de elementos de mola mecânica 110 podem ser localizados em qualquer um dos lados de acessório 25, sendo que um primeiro par de elementos de mola mecânica 110 disposto em um lado do acessório 25 e um segundo par de elementos de mola mecânica 110 pode ser disposto no lado oposto do acessório 25. Os elementos de mola mecânica 110 no primeiro par podem ser dispostos nos lados opostos dos acionadores 20 um do outro, enquanto o outro par de elementos de mola mecânica 110 pode também ser disposto no lado oposto dos acionadores 20 um do outro. Os elementos de mola mecânica 110 podem, cada um, se estender entre uma correspondente dentre as placas de pistão 15 e o acessório 25. Os elementos de mola mecânica 110 podem ser acoplados ao a-cessório 25 e a pelo menos uma das placas de pistão 15 para exercer uma ação enviesante contra as placas de pistão 15. Uma ampla variedade de diferentes elementos de mola mecânica 110 podem ser usados que são adequados para exercer a ação enviesante desejada contra as placas de pistão 15, incluindo tanto molas lineares e não lineares. Nas modalidades particulares, os elementos de mola mecânica 110 podem ser de qualquer tipo dentro de uma variedade de tipos diferentes de molas, incluindo molas de compressão, molas de torção ou outras molas adequadas para exercer a ação enviesante desejada. Exemplos específicos de elementos de mola mecânica 110 que podem ser usadas incluem molas helicoidais, molas planas, molas em arco e molas em lâmina, entre outras. Os elementos adequados de mola mecânica 110 podem ser construídos a partir de mola de aço ou outro material resistente adequado, tal como plástico reforçado por fibra de vidro (por exemplo, epóxi reforçado com fibra de vidro), plástico reforçado com fibra de carbono e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, as dimensões, constituição material e o formato dos e-lementos de mola mecânica 110 podem ser selecionados para fornecer uma constante de mola suficiente para vibrações na faixa de frequência sísmica pertinente quando o vibrador marítimo 5 é submerso em água a uma profundidade de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros. [0039] Na modalidade ilustrada, o vibrador marítimo 5 adicionalmente inclui o restritor de fluxo de gás variável 10 disposto dentro do volume interno 135 do vibrador marítimo 5. Conforme ilustrado, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser preso ao acessório 25. Conforme previamente descrito, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser móvel entre uma posição aberta e uma posição fechada para restringir o fluxo de gás no vibrador marítimo 5. Como exemplo, a restrição de fluxo de gás pode ser usada para aumentar a primeira frequência de ressonância endurecendo-se a mola pneumática. [0040] Em algumas modalidades, um acessório 25 suspende os acionadores 20 dentro do alojamento de contenção 100. Por exemplo, na modalidade ilustrada, o acessório 25 se estende ao longo dos eixos geométricos principais do alojamento de contenção 100 e pode ser acoplado a ambas extremidades do alojamento de contenção 100. O acessório 25 pode ser circular, quadrado, retangular ou de outro corte transversal adequado conforme desejado para uma aplicação particular. Um exemplo de um acessório 25 adequado pode incluir uma haste, viga, placa, ou outro quadro adequado para sustentar componentes internos tais como os acionadores 20 no alojamento de contenção 100. Nas modalidades particulares, o acessório 25 deve ser fixado ao alojamento de contenção 100 de uma maneira que restrinja o movimento e, portanto, impeça contração indesejada dos eixos geométricos principais do alojamento de contenção 100. Nas modalidades particulares, as placas de pistão 15 podem funcionar em simetria acima e abaixo do acessório 25. Em outras palavras, em algumas modalidades, o acessório 25 pode dividir o vibrador marítimo 5 em metades simétricas em relação pelo menos às placas de pistão 15, aos elementos de mola mecânica 110 e aos acionadores 20. [0041] Na modalidade ilustrada, o acoplamento das vedações de borracha 105 às placas de pistão 15 é mostrado. As vedações de borracha 105 podem também ser acopladas ao alojamento de contenção 100, por exemplo, para formar uma vedação à prova d'água entre as placas de pistão 15 e o alojamento de contenção 100. Em geral, as vedações de borracha 105 podem ser configuradas para permitir o movimento das placas de pistão 15 enquanto também mantêm a vedação adequada. As vedações de borracha 105 podem ter uma curvatura significativa para permitir uma amplitude de movimento significativa. A título de exemplo, esse movimento permitido pode adicionalmente tornar possível que as placas de pistão 15 tenham vários centímetros de espaço de percurso, por exemplo, as placas de pistão 15 podem se mover para frente e para trás em relação ao alojamento de contenção 100 uma distância de cerca de 2,5 cm (1 polegada) a cerca de 25,4 centímetros (10 polegadas) (ou mais). Outras técnicas para permitir que o movimento possa ser usado, incluindo o uso de vedações com configurações do tipo fole ou do tipo acordeão. [0042] Conforme seria compreendido por uma pessoa de habilidade comum na técnica, a impedância total pela qual um vibrador marítimo 5 pode passar pode ser colocada como segue: (Eq. 2) [0043] em que Zrê a impedância total, Rré a impedância de radiação eXréa impedância reativa. [0044] Em uma análise de transferência de energia do vibrador marítimo 5, o sistema pode ser aproximado como um pistão com aran-dela. Na expressão da impedância total que será experimentada, a impedância de radiação Rr de um pistão com arandela pode ser: (Eq. 3) [0045] e a impedância reativa pode ser: (Eq. 4) [0046] em que (Eq. 5) [0047] e em que (Eq. 6) (Eq. 7) [0048] em que pQéa densidade da água, ω = frequência radial, k = o número de onda, a = raio do pistão, c = velocidade do som, λ = comprimento de onda e J-ι = função de Bessel da primeira ordem. [0049] Usando a expansão na série de Taylor nas equações acima, rende-se o seguinte: (Eq. 8) (Eq. 9) [0050] Para baixas frequências, quando x=2ka é muito menor do que 1, a parte real e a imaginária da expressão de impedância total podem ser aproximadas com o primeiro termo da expressão de Taylor. As expressões para baixas frequências, quando o comprimento de onda é muito maior do que o raio do pistão, se tornam: (Eq. 10) (Eq. 11) [0051] Segue-se que, para baixas frequências, R será um número pequeno quando comparado a X, o que sugere uma geração de sinal de muito baixa eficiência. Entretanto, as modalidades podem introduzir uma ressonância na extremidade inferior do espectro de frequência de forma que energia acústica de baixa frequência possa ser gerada de forma mais eficiente. Na ressonância, a parte imaginária (reativa) da impedância é cancelada e o vibrador marítimo 5 pode ter a capacidade de transmitir eficientemente a energia acústica para dentro do corpo de água. [0052] A Figura 9 ilustra uma vista em corte transversal de uma modalidade do vibrador marítimo 5 que compreende uma modalidade alternativa de elementos de mola mecânica 110. Essa vista em corte transversal é tomada ao longo da linha 3-3 da Figura. 6. Em contraste aos elementos de mola mecânica 100 das Figuras 6 a 8 que são ilustradas como molas bobinadas, a Figura 9 ilustra elementos de mola mecânica 110 na forma de uma mola em arco. Nesse vista em corte transversal da Figura 9, certos elementos do vibrador marítimo 5, tais como os acionadores 20, não estão visíveis. [0053] A seguinte descrição é para um dos elementos de mola mecânica 110; entretanto, devido ao fato de que o acessório 25 fornece uma linha de simetria, essa descrição é igualmente aplicável a ambos os elementos de mola mecânica 110. Conforme ilustrado na Figura 9, um dos elementos de mola mecânica 65 pode ser acoplado a uma das placas de pistão 15 e ao acessório 25. O elemento de mola mecânica 110 pode ser acoplado à placa de pistão 10 no ponto de fixação 160, que pode ser uma conexão fixa, por exemplo, que não permita movimento. O elemento de mola mecânica 110 pode ser acoplado ao acessório suplementar 165, que pode ser na forma de uma viga, haste, ou outro quadro adequado para sustentar o elemento de mola mecânica 110 no alojamento de contenção 100. O elemento de mola mecânica 110 pode ser acoplado ao acessório suplementar 165 por meio de rolamentos 170. Nas modalidades particulares, os rolamentos 170 podem ser rolamentos lineares que permitam o movimento linear das extremidades do elemento de mola mecânica 110 conforme representado pelas setas 175. Dessa maneira, o elemento de mola mecânica 110 pode ter a capacidade de flexionar e fornecer uma força de direcionamento à placa de pistão 15 mediante seu movimento. O acessório suplementar 165 pode ser acoplado ao acessório 25 em um ou mais dentre os pontos de fixação 180 do acessório, que po- dem ser conexões ficas que não permitem movimento. Adicionalmente, o vibrador marítimo 5 da Figura 9 é ilustrado com um restritor de fluxo de gás variável 10 fixado ao acessório 25 de uma maneira substancialmente similar conforme foi ilustrado nas Figuras 1 e 6 a 8. Conforme nas Figuras 1 e 6 a 8, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser usado para variar a primeira frequência de ressonância variando-se o fluxo de gás e, dessa forma, a dureza da mola pneumática. Portanto, a frequência de ressonância para o vibrador marítimo 5 é selecionada com base pelo menos parcialmente no restritor de fluxo de gás variável 10. [0054] Voltando agora à Figura 10, o vibrador marítimo 5 é ilustrado compreendendo adicionalmente dois elementos de mola de massa 185 com pesos 190 fixados aos mesmos. Os elementos de mola de massa 185 mostrados na Figura 10 podem também ser usados em conjunto com os elementos de mola mecânica 110 mostrados na Figura. 9 (ou outro tipo adequado de elemento de mola mecânica 110). Conforme ilustrado, os elementos de mola de massa 185 podem ser, de forma geral, de formato elíptico. Conforme ilustrado, os elementos de mola de massa 185 podem ser acoplados ao acessório 25 e às placas de pistão 15. Na modalidade ilustrada, um par de elementos de mola de massa 185 é mostrado em qualquer um dos lados de acessório 25 de forma que o vibrador marítimo 5 compreenda quatro elementos de mola de massa 185. Entretanto, deve ser compreendido que mais ou menos do que quatro elementos de mola de massa 185 podem ser utilizados para uma aplicação particular. Conforme será descrito abaixo, em várias modalidades, a constante de mola dos elementos de mola de massa 185 e a massa dos pesos 190 podem ser selecionadas de uma maneira a atingir uma segunda frequência de ressonância de sistema dentro da faixa de frequência sísmica pertinente quando o vibrador marítimo 5 é submerso em água a uma profundida- de de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros. Em uma modalidade particular, o vibrador marítimo 5 pode exibir uma primeira frequência de ressonância de cerca de 2,5 Hz e uma segunda frequência de ressonância de cerca de 4,5 Hz quando submerso em água a uma profundidade de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros. Apesar de um vibrador marítimo 5 que não inclui os elementos de mola de massa 185, conforme mostrado na modalidade ilustrada nas Figuras 6 a 8, poder exibir uma segunda frequência de ressonância, a segunda frequência de ressonância tipicamente seria muito maior e, assim, fora da faixa de frequência sísmica pertinente. Adicionalmente, o vibrador marítimo 5 da Figura 10 é ilustrado com um restritor de fluxo de gás variável 10 fixado ao acessório 25 de uma maneira substancialmente similar conforme foi ilustrado nas Figuras 1 e 6 a 8. Conforme nas Figuras 1 e 6 a 8, o restritor de fluxo de gás variável 10 pode ser usado para variar a primeira frequência de ressonância variando-se o fluxo de gás e, dessa forma, a dureza da mola pneumática. Portanto, a frequência de ressonância para o vibrador marítimo 5 é selecionada com base pelo menos parcialmente no restritor de fluxo de gás variável 10. [0055] Em algumas modalidades, o vibrador marítimo 5 pode exibir pelo menos uma frequência de ressonância (quando submerso em água a uma profundidade de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros) entre aproximadamente 1 Hz a cerca de 200 Hz. Nas modalidades alternativas, o vibrador marítimo 5 pode exibir pelo menos uma frequência de ressonância (quando submerso em água a uma profundidade de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros) entre aproximadamente 0,1 Hz e cerca de 100 Hz, alternativamente, entre aproximadamente 0,1 Hz e cerca de 10 Hz e, alternativamente, entre aproximadamente 0,1 Hz e cerca de 5 Hz. Em algumas modalidades, o vibrador marítimo 5 pode exibir pelo menos duas frequências de ressonância de cerca de 10 Hz ou menor. Em algumas modalidades, a primeira frequência de ressonância pode ser ajustada restringindo-se o fluxo de gás no volume interno 135 do vibrador marítimo 5. Em modalidades particulares, a primeira frequência de ressonância pode ser aumentada pela restrição do fluxo de gás no vibrador marítimo 5. Como exemplo, a primeira frequência de ressonância pode ser ajustada para ser substancialmente constante independentemente da profundidade. Na Figura A primeira frequência de ressonância pode resultar substancialmente da interação da placa de pistão externa 15 com o elemento de mola mecânica 110. A segunda frequência de ressonância pode resultar substancialmente a partir da interação dos elementos de mola de massa 185 com os pesos adicionados 190. [0056] Na avaliação de efeitos de mola pneumática, a análise de elemento finito pode ser utilizada conforme conhecido por pessoas de habilidade comum na técnica. Em tal análise, os seguintes princípios podem ser relevantes. A placa de pistão 15 do vibrador marítimo 5 é aproximada como um pistão com arandela, então, para baixas frequências, a carga de massa ou a massa de fluido equivalente que age na placa de pistão pode ser: (Eq. 12) [0057] em que Mpistão é a carga de massa que age na placa de pistão 15, Po é a densidade da água que circunda o vibrador marítimo 5 e a é o raio equivalente para a placa de pistão que corresponde ao tamanho da placa de pistão 15. [0058] A dureza do gás incorporado (mola pneumática) pode ser descrita pela seguinte fórmula geral: (Eq. 13) [0059] em que: Km0|apneumaticavariávei é o valor de mola pneumática, Volume é o volume interno de vibrador marítimo 5, AVolume é a alteração no volume devido à ação do vibrador marítimo 5, P é a pressão absoluta do gás dentro do vibrador marítimo 5 e γ é a constante adia- bática, que é a propriedade única dependente da composição química do gás. [0060] Portanto, ao contabilizar os efeitos de mola pneumática, a primeira frequência de ressonância fressonância-i devido à interação da placa de pistão 15 com o elemento de mola mecânica 110 pode ser substancialmente determinada pela seguinte relação de mola de massa: (Eq. 14) [0061] em que Km0ia de pistão é a constante de mola dos elementos de mola mecânica 110, Km0iaPneumaticavanávei é o valor de mola a gás determinado pela alteração no volume de gás com o uso, por exemplo, da Equação 13 acima, e Mpistão é a carga de massa de placa de pistão 15. Em conformidade, pode ser possível, conforme mostrado acima, ajustar a primeira frequência de ressonância compensando-se pela mola pneumática. Pela restrição do fluxo de gás, o volume efetivo de gás pode ser alterado, o que resulta em uma alteração no valor de mola a gás. A primeira frequência de ressonância também deve se alterar conforme o valor de mola pneumática também tiver se alterado. Por exemplo, uma mola pneumática mais dura devido a um aumento na pressão ou a uma redução no volume básico de gás terá um valor maior de mola a gás, o que causa dessa forma um aumento correspondente na primeira frequência de ressonância. [0062] Para atingir uma transmissão de energia eficiente na faixa sísmica da frequência pertinente, pode ser desejável atingir uma segunda frequência de ressonância dentro da faixa sísmica da frequência pertinente. Na ausência dos elementos de mola de massa 185 (conforme mostrado na Figura 10) com pesos adicionados 190 (também conforme mostrado na Figura 10), a segunda frequência de ressonância tipicamente ocorrería quando a placa de pistão 10 tiver seu segundo modo normal. Essa frequência de ressonância, entretanto, é normalmente muito maior do que a primeira frequência de ressonância e não é desejável e, consequentemente, tipicamente estaria fora da faixa sísmica da frequência pertinente. Conforme é evidente na equação antecedente, a frequência de ressonância será reduzida se a carga de massa nas placas de pistão 15 for aumentada. Entretanto, a fim de adicionar massa suficiente para atingir uma segunda frequência de ressonância dentro da faixa sísmica de frequência pertinente, a quantidade de massa necessária para atingir uma segunda frequência desejável de ressonância pode tornar tal sistema menos prático para uso em operações de pesquisa sísmica marinha. [0063] Portanto, em algumas modalidades, os elementos de mola de massa 185 podem ser incluídos dentro do vibrador marítimo 5 com pesos adicionados 190 no lado dos elementos de mola de massa 185. Os elementos de mola de massa 185 podem ter um fator de transformação Tmola entre os eixos geométricos longo e curto de sua elipse, de forma que a deflexão das duas porções de lado tenha uma amplitude mais alta do que a deflexão da extremidade fixada às placas de pistão 15 e aos acionadores 20. [0064] O efeito de tais pesos adicionados 190 é equivalente à adição de massa na extremidade do acionador 20 onde o mesmo está acoplado à placa de pistão 15. (Eq. 14) [0065] O uso dos elementos de mola de massa 185 com pesos adicionados 190 pode permitir que a segunda frequência de ressonância do sistema seja personalizada de forma que a segunda frequência de ressonância esteja dentro da faixa sísmica de frequência pertinente, desse modo aprimorando a eficiência do vibrador marítimo 5 na faixa sísmica de frequência pertinente. (Eq. 15) [0066] em que Kmola é a constante de mola dos elementos de mola de massa 185 e κητοία dgpisti0 é a constante de mola de elementos de mola mecânica 110 fixados à placa de pistão 15. [0067] Em conformidade, pode ser possível, conforme mostrado acima, selecionar os pesos 190 nos elementos de mola de massa 185 para personalizar a segunda frequência de ressonância. Pode também ser possível selecionar até que ponto a influência da segunda frequência de ressonância pode ir no sistema. Como exemplo, se os elementos de mola de massa 185 tiverem constantes de mola baixas em comparação com o elemento de mola mecânica 110 acoplado à placa de pistão 15 e um peso 190 correspondente for adicionado aos elementos de mola de massa 185, os elementos de mola de massa 185 com os pesos 190 funcionarão de forma relativamente independente do elemento de mola mecânica 110 fixado à placa de pistão 15. Em tais casos, a segunda frequência de ressonância pode ser conforme segue: (Eq. 16) [0068] Da mesma maneira, pode também ser possível em algumas modalidades tornar a segunda frequência de ressonância bastante grande selecionando-se uma constante de mola alta para os elementos de mola de massa 185 com um peso 190 correspondente, de forma que a segunda frequência de ressonância terá uma amplitude maior do que a primeira frequência de ressonância. [0069] A Figura 11 ilustra uma técnica exemplificativa para adquirir dados geofísicos que podem ser usados com modalidades das presentes técnicas. Na modalidade ilustrada, um navio topográfico 225 se move pelo decorrer da superfície de um corpo de água 230, tal como um lago ou oceano. O navio topográfico 225 pode incluir nos próprios equipamentos mostrados de forma geral em 235 e chamados coletivamente no presente documento de "sistema de gravação". O sistema de gravação 235 pode incluir dispositivos (em que nenhum é mostrado separadamente) para detectar e formar uma gravação com índice temporal de sinais gerados por cada um dos sensores sísmicos 240 (explicado adicionalmente abaixo) e para atuar um vibrador marítimo 5 em momentos selecionados. O sistema de gravação 235 pode também incluir dispositivos (em que nenhum é mostrado separadamente) para determinar a posição geodésica do navio topográfico 225 e dos vários sensores sísmicos 240. [0070] Conforme ilustrado, o navio topográfico 225 (ou um navio diferente) pode rebocar o vibrador marítimo 5 no corpo de água 230. O cabo fonte 245 pode acoplar o vibrador marítimo 5 ao navio topográfico 225. O vibrador marítimo 5 pode ser rebocado no corpo de água 230 a uma profundidade que varia de 0 metro a cerca de 300 metros, por exemplo. Embora somente um único vibrador marítimo 5 seja mostrado na Figura 11, contempla-se que modalidades podem incluir mais do que um vibrador marítimo 5 (ou outro tipo de fonte de som) rebocados pelo navio topográfico 225 ou por um navio diferente. Em algumas modalidades, uma ou mais matrizes de vibradores marítimos 5 podem ser usadas. Em momentos selecionados, o vibrador marítimo 5 pode ser acionado, por exemplo, pelo sistema de gravação 235 para gerar energia acústica. O navio topográfico 225 (ou um navio diferente) pode rebocar adicionalmente pelo menos um cabo sismográfico sensor 250 para detectar a energia acústica que originou no vibrador marítimo 5 após o mesmo ter interagido, por exemplo, com formações rochosas 255 abaixo do fundo da água 260. Conforme ilustrado, tanto o vibrador marítimo 5 quanto o cabo sismográfico sensor 250 podem ser rebocados para acima do fundo da água 260. O cabo sismográfico sensor 250 pode conter sensores sísmicos 240 no mesmo em localizações separadas. Em algumas modalidades, mais do que um cabo sismográ-fico sensor 250 pode ser rebocado pelo navio topográfico 225, que pode ser separado lateral mente, vertical mente, ou tanto lateral mente e vertical mente. Embora não mostrados, algumas realizações de topografia sísmica marítima têm os sensores sísmicos 240 localizados em cabos ou nós no fundo do oceano adicionalmente a, ou em vez de, um cabo sismográfico sensor 250. Os sensores sísmicos 240 podem ser de qualquer tipo de sensores sísmicos conhecido na técnica, incluindo hidrofones, geofones, sensores de velocidade de partículas, sensores de deslocamento de partículas, sensores de aceleração de partículas ou sensores de gradiente de pressão, por exemplo. A título de exemplo, os sensores sísmicos 240 podem gerar sinais de resposta, tais como sinais elétricos ou ópticos, em resposta à energia acústica detectada. Os sinais gerados pelos sensores sísmicos 240 podem ser comunicados ao sistema de gravação 235. A energia detectada pode ser usada para deduzir certas propriedades da rocha de subsuperfície, tais como estrutura, composição mineral e teor de fluido, o que dessa forma fornece informações úteis na recuperação de hidrocarbonetos. [0071] De acordo com uma modalidade da invenção, um produto de dados geofísicos pode ser produzido. O produto de dados geofísi-cos pode incluir dados geofísicos que são obtidos por um processo que inclui detectar a energia acústica que se origina do vibrador marítimo 5. O produto de dados geofísicos pode ser armazenado em um meio tangível não transitório legível por computador. O produto de dados geofísicos pode ser produzido em alto mar (isto é, por um equipamento ou navio) ou em terra firme (isto é, em uma instalação na terra) tanto dentro dos Estados Unidos quanto em outro país. Se o produto de dados geofísicos para produzido em alto mar ou em outro país, o mesmo pode ser importado para terra firme em uma instalação nos Estados Unidos. Quando em terra firme nos Estados Unidos, a análise geofísica, incluindo processamento adicional de dados, pode ser efetivada no produto de dados. [0072] As Figuras e a discussão antecedente não se destinam a incluir todos os recursos das presentes técnicas, a acomodar um comprador ou vendedor, ou a descrever o sistema, nem são tais Figuras e discussão limitantes, mas exempiificativas e incluídas no espírito das presentes técnicas.

Claims (20)

1. Vibrador marítimo caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento de contenção; uma placa de pistão; um acessório acoplado ao alojamento de contenção; um elemento de mola mecânica acoplado à placa de pistão e ao acessório; um acionador acoplado à placa de pistão e ao acessório; e um restritor de fluxo de gás variável disposto em um volume interno do vibrador marítimo, em que o vibrador marítimo tem uma frequência de ressonância selecionada com base pelo menos em parte no restritor de fluxo de gás variável.

2. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, em que o vibrador marítimo é caracterizado pelo fato de ter pelo menos uma frequência de ressonância de cerca de 10 Hz ou menor quando submerso em água a uma profundidade de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros.

3. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acionador é um acionador solenoide ou um servo-motor linear.

4. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende outro restritor de fluxo de gás variável disposto no volume interno do vibrador marítimo.

5. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o restritor de fluxo de gás variável compreende uma primeira placa e uma segunda placa, em que a primeira placa compreende orifícios e a segunda placa compreende orifícios e em que a primeira placa ou a segunda placa é móvel para cobrir pelo menos parcialmente os orifícios na outra placa.

6. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o restritor de fluxo de gás compreende uma estrutura de placa deslizante.

7. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o restritor de fluxo de gás variável é remotamente controlado.

8. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de mola mecânica compreende pelo menos um tipo de mola selecionado a partir do grupo que consiste em uma mola em arco, uma mola helicoidal, uma mola plana e uma mola em lâmina.

9. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo elemento de mola mecânica disposto em um lado oposto do acionador do elemento de mola mecânica.

10. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa de pistão está acoplada ao alojamento de contenção por meio de uma vedação de borracha, em que a placa de pistão cobre uma abertura em uma primeira superfície do alojamento de contenção.

11. Vibrador marítimo, de acordo com a reivindicação 1, em que o vibrador marítimo é caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um elemento de mola de massa que tem pesos fixados ao mesmo, em que o elemento de mola de massa está acoplado entre o acessório e a placa de pistão.

12. Método caracterizado pelo fato de que compreende: rebocar um vibrador marítimo em um corpo de água em conjunto com uma pesquisa sísmica marinha; e disparar o vibrador marítimo para fazer com que uma ou mais placas de pistão no vibrador marítimo se movam para frente e para trás, em que um ou mais elementos de mola mecânica exercem uma força de direcionamento contra a uma ou mais placas de pistão, em que o um ou mais elementos de mola mecânica estão acoplados a uma ou mais placas de pistão e a um acessório no vibrador marítimo; e variar um fluxo de gás em um volume interno do vibrador marítimo.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o vibrador marítimo é rebocado a uma primeira profundidade de cerca de 0 metro a cerca de 300 metros, em que o método compreende adicionalmente rebocar o vibrador acústico a uma segunda profundidade e em que o fluxo de gás é restrito no vibrador marítimo quando rebocado à primeira profundidade de modo que uma primeira frequência de ressonância do vibrador acústico seja substancialmente constante quando a profundidade de reboque variar da primeira profundidade para a segunda profundidade.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a variação do fluxo de gás compreende restringir o fluxo de gás através de um restritor de fluxo de gás variável limitando-se o tamanho de uma ou mais aberturas no restritor de fluxo de gás variável.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a variação do fluxo de gás compreende adicionalmente mover uma placa para obstruir pelo menos parcialmente a uma ou mais aberturas no restritor de fluxo de gás variável.

16. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente abaixar o vibrador marítimo no corpo de água e abrir um restritor de fluxo de gás variável para permitir fluxo aumentado de gás no vibrador marítimo conforme o vibrador marítimo é abaixado no corpo de água.

17. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o vibrador marítimo gera uma primeira frequência de ressonância dentro de uma faixa de frequência de cerca de 1 Hz e cerca de 10 Hz.

18. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: obter dados geofísicos; e processar os dados geofísicos para gerar um produto de dados geofísicos, em que o produto de dados geofísicos é obtido por meio de um processo que inclui detectar energia acústica proveniente do vibrador marítimo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente gravar o produto de dados geofísicos em um meio legível em computador não volátil tangível adequado para importação por via terrestre.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente realizar a análise geofísica terrestre no produto de dados geofísicos.