BR112015029382B1

BR112015029382B1 - Sistema e método para a realização de pesquisas sísmicas com uma fonte controlada utilizando varreduras de máxima potência

Info

Publication number: BR112015029382B1
Application number: BR112015029382-4A
Authority: BR
Inventors: Dellinger Joseph Anthony; Harper Mark Francis Lucien
Original assignee: Bp Corporation North America Inc.
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2022-08-23
Also published as: MX361367B; BR112015029382A2; AU2014327346B2; EA201592084A1; US20150092517A1; WO2015047784A1; CA2913224A1; EP3049831A1; EA031052B1; CA2913224C; US9702991B2; AU2014327346A1

Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA A REALIZAÇÃO DE PESQUISAS SÍSMICAS COM UMA FONTE CONTROLADA UTILIZANDO VARREDURAS DE MÁXIMA POTÊNCIA. O espectro de saída de uma fonte acústica de varredura de frequência controlável para uma determinada frequência pode ser controlado fazendo a razão de variação de frequência igual ao espectro de potência de saída desejado dividido pelo quadrado da amplitude do invólucro do sinal de salda da fonte, ambas as medidas no tempo após o inicio da varredura da frequência de varredura passar através da dada frequência. O sistema e método podem também ser utilizados para corrigir o efeito de propagação fora da fonte pela divisão do espectro desejada pelo efeito de propagação. O método pode adicionalmente ser usado para obter um espectro de saída de uma forma desejada de uma fonte operando a saída máxima ou para projetar uma varredura de duração mínima viável que resultará em um espectro de saída de uma forma especificada e com uma amplitude especificada.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica prioridade para 35 USC § 119(e)(1) do anterior pedido de Patente Provisório U.S. Número de Série 61/883,437, depositado em 27 de setembro de 2013, que é inteiramente incorporado neste documento por referência.

CAMPO TÉCNICO

[0002] Esta revelação relata para o tema geral de exploração e vigilância sismica e, em particular, para métodos para aquisição sismica e outros sinais que são representativos do subsolo para o propósito de exploração sismica e/ou vigilância.

ANTECEDENTES

[0003] Uma pesquisa sísmica representa uma tentativa para imagem ou mapa de subsolo da terra pelo envio de energia sonora para abaixo da terra e gravar os "ecos" que retornam a partir das camadas de rocha abaixo. A fonte de energia sonora indo para baixo pode vir, por exemplo, de explosões ou vibradores sísmicos na terra, ou pistola de ar em ambientes marinhos. Durante uma pesquisa sismica, a fonte de energia é colocada em vários locais próximos da terra acima de uma estrutura geológica de interesse. Cada vez que a fonte é ativada, gera um sinal sísmico que se desloca para baixo através da terra. "Ecos" de sinais são então gravados em um grande número de localizações na superfície. Múltiplas fontes combinações de gravações são então combinadas para criar um perfil continuo perto do subsolo que podem se estender por muitas milhas. Em uma pesquisa sísmica de duas dimensões(2- D) , os registros de localizações são geralmente X colocados ao longo de uma única linha, enquanto que em uma pesquisa tri dimensional (3-D) os registros de localizações são distribuídos através da superfície em um padrão de grade. Em termos mais simples, uma linha sísmica 2-D pode ser pensada como dando uma imagem de seção transversal (fatia vertical) das camadas da terra tal como elas existem diretamente sob as localizações registradas. Uma pesquisa 3-D produz os dados em um "cubo" ou volume que é, pelo menos conceitualmente, uma imagem 3-D do subsolo que se encontram abaixo da área de levantamento. Na realidade, no entanto, tanto pesquisas de 2-D e 3-D interrogam alguns volume da terra situada debaixo da área coberta pela pesquisa. Finalmente, uma pesquisa 4-D (ou time-lapse) é uma que é gravada sobre a mesma área em duas ou mais vezes diferentes. Obviamente, se imagens sucessivas do subsolo são comparadas a quaisquer trocas que são observadas (assumindo diferenças na assinatura fonte, receptores, gravadores, condições de ruído ambiente, etc.,) serão atribuíveis a alterações no subsolo.

[0004] A pesquisa sísmica é composta por um número muito grande de registros sísmicos individuais ou traços. As amostras digitais em rastreamento de dados sísmicos são usualmente adquiridos a 0,002 segundos (2 milissegundos ou "ms")de intervalos, embora amostras de 4 milissegundos e 1 milissegundo de intervalos também são comuns. Comprimentos de traço tipico quando fontes impulsivas convencionais são usadas são 5-16 segundos, que corresponde a amostra de 2500 - 8000 a um intervalo de 2 milissegundos. Se uma fonte não impulsiva é usada, o tempo de ativação estendido da fonte precisa ser acomodado, de modo que os comprimentos de rastreamento sejam geralmente mais longos. Convencionalmente cada rastreamento regista uma ativação de fonte sismica, para que haja um rastreamento para cada localização de fonte viva - ativação do receptor. Em algumas circunstâncias, múltiplas fontes físicas podem ser ativadas simultaneamente, mas a fonte de sinal composto será referida como a "fonte" neste documento, quer gerada por uma ou várias fontes físicas.

[0005] Em uma típica pesquisa 2-D, usualmente haverá várias dezenas de milhares de rastreamentos, enquanto que em uma pesquisa 3-D o número de rastreamentos individual pode funcionar em múltiplos milhões de rastreamentos.

[0006] Embora um número de fontes sísmicas esteja disponível, fontes controláveis têm sido utilizadas por muitos anos para obter dados sísmicos terrestres e marinhos para uso em exploração, avaliação de depósito, etc. Para o propósito do momento de revelação, o termo "fonte controlável" será usado como referência para uma fonte sísmica acústica que irradia som como um sinal de frequência de varredura, cujo perfil de frequência versus tempos após o iníco da verrudura é controlável e contínuo, e cujas limitações físicas impõem um limite para a amplitude de sua potência de saída que varia normalmente com a frequência.

[0007] As fontes controláveis podem ser usadas em circunstâncias desejáveis para explorar um ambiente via sua resposta acústica. Por exemplo, em exploração de sinais de sismologia são irradiados para a terra e os ecos que retornam para a superfície são gravados e usados para investigar a geologia do subsolo para identificar possíveis localizações de reservas de óleo e gás. As fontes controláveis incluem, somente por meio de exemplo, fontes vibratórias (vibroseis) na terra e no mar, ressoadores marinhos, etc. Informação geral relacionado a ressoadores marinho podem ser encontrados em, por exemplo, Pedido de Patente U.S. Nos. De Série 12/980,527 e 12/995,763, a revelação das quais estão incorporadas neste documento por referência como se plenamente estabelecido neste ponto.

[0008] Em tais circunstâncias é desejável para controlar a forma do espectro do sinal acústico transmitido pela fonte. É tipicamente também desejável para maximizar a potência de saída da fonte acústica, que será limitada pelas suas capacidades físicas. A potência de saída pode ser maximizada, naturalmente, pela execução simples da fonte no nível máximo de saída que for capaz. Em geral, no entanto, este nível pode variar fortemente com a frequência, de modo que, se o dispositivo tem uma varredura com frequência a uma razão constante produzirá um espectro cuja forma, ou a variação em magnitude relativa com a frequência (doravante seu "perfil de frequência”) é ditada pelas limitações físicas da fonte e pode não ser ótima para a aplicação. Por exemplo, a saída de uma fonte do pistão a baixas frequências é limitada pelo curso do pistão e é inversamente proporcional ao quadrado da frequência, enquanto que para o propósito de exploração sísmica é tipicamente desejável ter um espectro plano ou aproximadamente plano. Para a extensão do espectro que não é plano, as distorções aparecem nas imagens do subsolo que podem ser difíceis ou impossíveis de remover.

[0009] Assim, o que é necessário é um meio para gerar um sinal sísmico com uma fonte controlável, de modo que o referido sinal tem propriedades de frequência que foram escolhidas com a finalidade de se obter melhores imagens do subsolo, e para utilizar a fonte controlável e uma forma maximamente eficiente ao fazê-lo.

[0010] Note-se que as tentativas da técnica anterior para fazer isto se têm focado unicamente no deslocamento do pistão como um parâmetro limitador a baixas frequências, e um recurso em varreduras lineares tradicionais para altas frequências, cuja abordagem provou ser insatisfatória em muitos casos.

[0011] Como é bem conhecido na aquisição sísmica e matéria de transformação, existe uma necessidade de um sistema e método que forneçam uma maneira de adquirir dados sísmicos de banda larga (exemplo, cerca de 1 - 80 Hz) . Consequentemente, agora deve ser reconhecido, tal como foi reconhecido pelos presentes inventores, que existe, e já existe há algum tempo, uma necessidade muito real para um método de processamento de dados sísmicos que iria enfrentar e resolver os problemas acima descritos.

[0012] Antes de prosseguir com uma descrição, no entanto, deve-se notar e lembrar que a descrição que se segue, junto com os desenhos que a acompanham, não devem ser interpretadas como limitando os ensinamentos do presente documento para os exemplos (ou concretizações) mostrados e descritos. Isto porque os experientes na matéria, a que pertence o invento, serão capazes de conceber outras formas da presente invenção dentro do âmbito das reivindicações anexadas.

SUMÁRIO

[0013] De acordo com um aspecto, é fornecido um sistema e método de exploração sísmico que faz com que seja possível a imagem de estruturas de subsolo, usando fontes sísmicas controláveis que é superior ao que anteriormente estava disponível.

[0014] Uma concretização compreende um método de exploração sísmica acima de uma região do subsolo da terra, contendo características estruturais ou estratigráficas que contribuem para a presença, migração, ou acumulação de hidrocarbonetos, o método compreende: selecionar uma fonte controlável; selecionar uma pluralidade de características de parâmetros da referida fonte controlável; determinando curvas limites para cada uma das referidas pluralidade de parâmetros selecionados como uma função de frequência; usando a referida curva limite determinada para obter uma curva de restrição para a referida fonte controlável; usando a referida curva de restrição para obter um sinal de varredura para a referida fonte controlável; e usando o referido sinal de varredura em conjunto com a referida fonte controlável para colecionar dados sismicos próximos a uma região do subsolo da terra.

[0015] Outra concretização compreende um método X de exploração sismica acima de uma região do subsolo da terra, contendo características estruturais ou estratigráficas que contribuem para a presença de migração, ou acumulação de hidrocarbonetos, o método compreende: selecionar uma fonte sismica, a referida fonte sismica compreendendo um pistão para gerar um sinal de frequência de varredura controlado; determinar pelo menos um deslocamento máximo do pistão, uma velocidade máxima do pistão, e uma aceleração máxima do pistão; usando o referido deslocamento máximo do pistão para calcular uma curva de limite de deslocamento; usando referida aceleração máxima do pistão para calcular uma curva limite de aceleração; usando a referida velocidade máxima do pistão para calcular uma curva limite de velocidade; usando a referida curva de limite de deslocamento, a referida curva limite de velocidade, e a referida curva limite de aceleração para determinar a curva limite de restrição; usando a referida curva limite de restrição para projetar um cronograma de varredura para a referida fonte sismica; e, usando o referido cronograma de varredura para colecionar dados sismicos próximos da referida região do subsolo da terra, explorando-os dentro da referida região do subsolo da terra.

[0016] Uma fonte sismica de frequência de varredura controlável compreende: um alojamento; um pistão dentro do referido alojamento, o referido pistão pelo menos para gerar um sinal sísmico de frequência de varredura; e um controlador em comunicação eletrônica com o referido pistão, o referido controlador contendo um cronograma de varredura para mover o referido pistão dentro do referido alojamento para gerar o referido sinal sísmico de frequência de varredura, caracterizado por o referido cronograma de varredura ser determinado por um método compreendendo: determinar para o referido pistão pelo menos um valor de deslocamento máximo do pistão, um valor de velocidade máxima do pistão, e um valor de aceleração máxima do pistão; usando o referido valor de deslocamento máximo do pistão para calcular uma curva de limite de deslocamento; usando o referido valor de velocidade máxima do pistão para calcular uma curva limite de velocidade; usando o referido valor de aceleração máxima do pistão para calcular uma curva limite de aceleração; usando a referida curva de limite de deslocamento, a referida curva limite de velocidade, e a referida curva limite de aceleração para determinar uma curva limite de restrição; e usando a referida curva limite de restrição para projetar o referido cronograma de varredura para uma referida fonte sísmica.

[0017] Outra concretização compreende um método de exploração sísmica acima de uma região do subsolo da terra, contendo características estruturais ou estratigráficas que contribuem para a presença, migração, ou acumulação de hidrocarbonetos, o método compreendendo: selecionar uma fonte sísmica, a referida fonte sísmica compreendendo um pistão para gerar um sinal de frequência de varredura controlada; determinando pelo menos dois de: um deslocamento máximo do pistão, uma velocidade máxima do pistão, uma aceleração máxima do pistão, e um arranque máximo do pistão; para cada um dos referidos determinados pelo menos dois de: referido deslocamento máximo do pistão, referida velocidade máxima do pistão, referida aceleração máxima do pistão, e referido deslocamento máximo do pistão, calcular uma correspondente curva limite; usando as referidas curvas limites correspondentes para determinar uma curva limite de restrição; usando a referida curva limite de restrição para projetar um cronograma de varredura para uma referida fonte sismica; e usando o referido cronograma de varredura para colecionar dados sismicos próximos a referida região do subsolo da terra, explorando desta forma dentro da referida região do subsolo da terra.

[0018] Uma concretização adicional compreende um método de exploração sismica de um subsolo alvo, o método compreendendo: acessar uma pluralidade de rastreamentos sismicos colecionados próximo ao referido subsolo alvo, caracterizado por a referida pluralidade de rastreamentos sismicos serem adquiridos por um método de coleta compreendendo: selecionar uma fonte sismica, a referida fonte sismica compreendendo um pistão para gerar um sinal de frequência de varredura controlado; determinar pelo menos dois de: um deslocamento máximo do pistão, uma velocidade máxima do pistão, uma aceleração máxima do pistão, e um arranque máximo do pistão; para cada um dos referidos determinados pelo menos dois de: referido deslocamento máximo do pistão, referida velocidade máxima do pistão, referida aceleração máxima do pistão, e referido arranque máximo do pistão, calcular uma correspondente curva limite; usando as referidas correspondentes curvas limites para determinar uma curva limite de restrição; usando a referida curva limite de restrição para projetar um cronograma de varredura para uma referida fonte sismica; usando o referido cronograma de varredura para colecionar a referida pluralidade de restreamentos sismicos próximos ao referido subsolo alvo; e, usando pelo menos uma porção da referida pluralidade acessada de restreamentos sismicos processados' para explorar hidrocarbonetos próximos ao referido subsolo alvo.

[0019] Outras concretizações e variações são certamente possíveis dentro do escopo da presente descrição e pode prontamente ser formulada pelos experientes na matéria baseado na descrição neste documento.

[0020] 0 precedente delineou em termos gerais as características mais importantes da invenção descrita neste documento de modo que a descrição detalhada que se segue pode ser mais claramente entendida, e de modo que a contribuição dos presentes inventores para a matéria possa ser mais bem apreciada. A presente invenção não é para ser limitada em sua aplicação para os detalhes da construção e para as disposições dos componentes estabelecidos na seguinte descrição ou ilustrados nos desenhos. Em vez disto, a invenção é capaz de outras concretizações e de ser praticada e realizada de várias outras maneiras não especificamente enumeradas neste documento. Finalmente, deve ser entendido que a fraseologia e a terminologia empregadas neste documento são com o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitante, a menos que aquela especificação assim exposta limite a invenção.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[0021] Outros objetos e vantagens serão aparentes após a leitura da seguinte descrição detalhada e em cima das referências para os desenhos em que:

[0022] A Figura 1 ilustra uma aquisição sismica geral e ambiente de processamento.

[0023] A Figura 2 contém um exemplo de sequência de processamento do tipo que pode ser utilizado neste documento.

[0024] A Figura 3 ilustra um exemplo marinho ambiente.

[0025] A Figura 4 contém um esquema de uma concretização de hardware.

[0026] A Figura 5 contém uma ilustração de uma lógica de funcionamento.

[0027] A Figura 6 ilustra como várias restrições físicas podem operar para limitar o movimento do pistão sobre vários intervalos de frequência em um caso de ressoador marinho.

[0028] A Figura 7 ilustra um exemplo de configuração de um dispositivo que seria adequado para controle, de acordo com os métodos ensinados neste documento.

[0029] A Figura 8 ilustra restrições sobre a velocidade da placa terra, assim como o exemplo da Figura 7, por restrições internas de impedância.

[0030] A Figura 9 ilustra o perfil de frequência de uma varredura calculada para o dispositivo da Figura 7.

[0031] A Figura 10 ilustra pico da velocidade da placa de base como uma função do tempo, de acordo com o exemplo da Figura 7.

[0032] A Figura 11 ilustra uma varredura ótima calculada de acordo com uma variação do dispositivo da Figura 7.

[0033] A Figura 12 ilustra o espectro de força no pistão para o dispositivo da Figura 7.

[0034] A Figura 13 contém uma ilustração de um exemplo de uma fonte de duas extremidades.

[0035] A Figura 14 ilustra restrições sobre a aceleração do volume para a concretização da Figura 13.

[0036] A Figura 15 ilustra o perfil de frequência de uma melhor varredura de 3 a 16 Hz determinada de acordo com uma concretização (frequência versus tempo).

|0037] A Figura 16 contém uma ilustração de pressão a 1 metro em função do tempo de 3 a 16 Hz para a melhor varredura, no que se refere ao exemplo da Figura 13.

[0038] A Figura 17 ilustra um espectro de campo de pressão distante para o exemplo da Figura 13 mostrada em comparação com um nível de espectro alvo desejado.

DESRIÇÀO DETALHADA

[0039] Enquanto esta invenção é suscetível de concretizações de muitas formas diferentes, que se encontram ilustradas nos desenhos, ela será descrita neste documento a seguir em detalhe com algumas concretizações específicas da presente invenção. Deve ser entendido, no entanto, que a presente descrição é para ser considerada como sendo uma exemplificação dos princípios da invenção e não se destina a limitar a invenção para concretizações específicas ou algoritmos do modo descrito.

[0040] Um aspecto da presente descrição ensina um método de obter um espectro do sinal de potência de saída de um desejado perfil de frequência de uma fonte sonora controlável, tal que a potência de saída da fonte seja maximizada. O desejado perfil de frequência pode ser constante dentro da banda de frequência transmitida, ou pode variar com a frequência, por exemplo, para manter uma relação constante sinal/ruido dada uma medida de background de espectro de ruído que varia com a frequência, ou para compensar o efeito do sinal refletido da fonte sobre a superfície do mar (a assim chamada "fonte fantasma"). O presente método não requer potência de saída da fonte para ficar reduzida abaixo de sua capacidade máxima, o que implica dizer que uma dada fonte sonora controlável, a uma determinada meta de espectro de amplitude de energia acumulada ao longo de uma única varredura da fonte, pode ser produzida tendo a duração mínima possivel de varredura, ou alternativamente, uma determinada meta de perfil de frequência pode ser produzida com uma amplitude máxima alcançável para uma determinada duração permitida.

[0041] De acordo com outro aspecto, existe o fornecimento de um método para determinar um perfil de varredura ótimo (frequência de varredura como uma função do tempo desde o início da varredura) para um ressoador marinho, usando uma interrelação entre o desejado perfil de frequência de saída, o deslocamento máximo do pistão ressonador, a máxima velocidade, aceleração, e, opcionalmente, arranque (isto é, a derivada da aceleração) da mesma, junto com o número de segundos na varredura. De acordo com os métodos ensinados neste documento, estes parâmetros podem ser usados para determinar um perfil de varredura efetivo para um particular ressoador, de modo a produzir um espectro de saída do desejado perfil de frequência que tem amplitude máxima para um determinado tempo de varredura, ou para produzir um espectro de saída alvo ao longo de um tempo de varredura mínimo.

[0042] O método em uma concretização baseia-se na característica de um sinal de frequência de varredura em que seu espectro de potência, a uma determinada frequência, é proporcional ao quadrado de sua amplitude no tempo que passa através da frequência determinada, e inversamente proporcional para sua razão de variação de frequência neste tempo, fornecendo a razão de variação de amplitude e de fase do sinal, que são baixas comparadas coma a frequência do sinal. Em resumo, em uma concretização o método consiste em ajustar a razão de variação de frequência do sinal de varredura emitido pela fonte sonora controlável, em proporção com o quadrado de sua máxima amplitude nesta frequência, e em proporção inversa com o desejado perfil de frequência do espectro de potência do sinal. 0 espectro de saida da fonte de potência controlável pode deste modo ser realizado para se obter uma forma que corresponda ao perfil de frequência alvo desejado. Alternativamente, o espectro de energia de saida da fonte controlável, acumulada ao longo de um único varrimento, pode assim ser feito igual para um espectro de amplitude alvo desejado, com a duração de varredura minima requerida para atingir este espectro de amplitude do alvo determinado. A razão de variação de frequência alcançada por este geralmente variará com a frequência e também com o tempo decorrido após o início da varredura.

[0043] Este método tenderá a produzir resultados mais precisos, quando as taxas de mudança de frequência e o invólucro da amplitude são relativamente pequenas. Isto é, seria melhor se a taxa de mudança da frequência, dividida pela frequência, seja menor quando comparada com a frequência angular; e a razão de mudança do involúcro da amplitude, dividida pelo involúcro da amplitude, também deve ser pequena, quando comparada com a frequência angular. De um modo geral, qualquer forma de onda, que pode razoavelmente ser descrita como uma varredura de frequência de pelo menos aproximadamente, satisfaz estas condições.

CONCRETIZAÇÕES

[0044] De acordo com uma concretização, existe o fornecimento de um sistema e método para melhorar imagens derivadas de dados sismicos (ambos: transmissão e reflexão) pela melhora da qualidade da fonte sinal que é gerada de uma fonte controlável.

[0045] Esta descrição ensina um método de obter um espectro de potência do sinal de um desejado perfil de frequência de uma fonte sonora controlável. O perfil desejado de frequência pode ser constante dentro da banda de frequência transmitida, ou pode variar com a frequência, por exemplo, para manter uma razão constante de sinal/ruido dado um background de medida do espectro de ruído, que varia com a frequência, ou de modo a produzir um especto de campo muito plano, tomando-se em consideração o efeito de filtragem da reflexão da fonte de sinal pela superfície do mar, no caso de uma fonte marinha. Em uma concretização, o presente método não requer que a potência da saída da fonte seja reduzida abaixo de sua capacidade máxima.

[0046] Uma variação do presente método toma como ponto de partida a observação de que o espectro de potência de um sinal de frequência de varradura a uma determinada frequência é proporcional ao quadrado de sua amplitude no tempo que passa através da dada frequência, e inversamente proporcional a sua razão de variação de frequência neste tempo. Em resumo, em uma concretização, o método consiste de ajusar a razão de variação de frequência do sinal de varredura emitido pela fonte sonora controlável em proporção para o quadrado de sua amplitude máxima desta frequência e na proporção inversa para o desejado perfil de frequência do espectro de potência do sinal (o quadrado da magnitude de sua transformada de Fourier). 0 perfil de frequência do espectro de potência de sua saida pode desse modo ser feito igual ao perfil desejado. A razão de variação de frequência alcançada geralmente variará com a frequência e deste modo com o tempo decorrido após o inicio da varredura.

[0047] Assim, se a amplitude em qualquer frequência é limitada pela fonte física, o espectro de potência de saída pode ser moldado através da manipulação da razão das mudanças de frequência de varredura. Em particular, um espectro de saída plano pode ser produzido apesar de múltiplas restrições físicas limitantes de máxima saída da fonte, diferentemente em diversas frequências. Pode também ser ajustado para compensar o efeito de propagação fora da fonte.

[0048] A amplitude máxima da fonte sinal usualmente será determinada por diferentes aspectos físicos da fonte a diferentes frequências - para as fontes de pistão com as frequências mais baixas, por exemplo, é tipicamente definido pelo máximo arranque do pistão admissível, e a frequência um pouco mais elevada pela máxima velocidade do pistão admissível.

[0049] O método pode ser aplicado no contexto em que diferentes aspectos do mecanismo da fonte dão origem a diferentes restrições sobre diferentes partes do espectro de frequência. Por exemplo, uma fonte do pistão só será capaz de um curso finito, somente por causa do comprimento finito da fonte sonora, e usualmente seu curso será muito menor do que o comprimento da fonte. Algumas derivadas de tempo do deslocamento do pistão também estarão usualmente sujeitas a restrições. Com relação à velocidade do pistão - a derivada primeira do deslocamento com relação ao tempo - este parâmetro tipicamente será fisicamente limitado pela razão na qual a vedação do pistão pode absorver energia de atrito sem danos. A aceleração do pistão (a derivada segunda do deslocamento) tipicamente será limitada pela força máxima que a fonte pode fornecer para conduzir o pistão. 0 arranque (razão de variação de aceleração) pode ser limitado pela perda de energia da radiação acústica. Restrições análogas aplicam-se às fontes de sem pistão.

[0050] Estas múltiplas restrições tomadas em conjunto definem um nivel global máximo de fonte como uma função de frequência. Dada esta função, que será determinada das propriedades do dispositivo, o método divulgado pode ser aplicado como descrito acima para criar um padrão de varredura que produza um desejado espectro de frequência de saída no menor tempo possível para uma dada fonte controlável. Alternativamente, pode ser usado para criar um espectro com um desejado perfil de frequência que tenta a amplitude máxima possível para um dado tempo de varredura.

[0051] É uma vantagem da atual abordagem o fato de que a fonte pode ser operada na ou perto da potência de saída máxima e ainda produza um espectro com o perfil de frequência preferido. Dessse modo, a potência de saída e a utilidade do sinal de saída podem ser simultaneamente maximizados matematicamente. A energia acústica total da varredura é controlada pelo tempo permitido para completar a varredura. Em algumas concretizações o dispositivo pode fazer a varredura por algum período de tempo, e em seguida fazer uma pausa antes de iniciar a próxima varredura. Em outras concretizações, o dispositivo pode emitir som continuamente e o "tempo permitido para completar a varredura" pode ser escolhido a intervalos convenientemente espaçados no tempo. Por exemplo, o dispositivo pode fazer a varredura para cima, em seguida para baixo, depois para cima, etc., e as "varreduras individuais" podem ser definidas para começar e terminar nos pontos de virada da frequência.

[0052] Os métodos ensinados neste documento podem ser usados em uma variedade de maneiras. Em sua forma mais simples, para um determinado espectro de saída desejado, e um determinado conjunto de restrições como funções de frequência, o método encontra a varredura mais curta possível que produza o espectro de saída especificado. Para um espectro com um determinado perfil de frequência, sendo maior a amplitude global do espectro de saída, será portanto maior a energia total requerida na varredura de saída, tanto quanto maior for a varredura que será requerida.

[0053] Frequentemente, o tempo de varredura total é limitado. Por exemplo, para uma fonte marinha sendo rebocada por uma embarcação em movimento com uma determinada velocidade, pode ser necessário completar a varredura antes da próxima "shot point" ser alcançada. O tempo que leva a embarcação para mover a distância entre os pontos adjacentes de "shot points" então restringe o tempo de varredura máximo permitido. Em tais casos, pode ser desejado, para se obter um sinal com um perfil de espectro de frequência preferido, que se tenha a amplitude máxima para a duração de varreduta especificada. Neste caso, em outra concretização, o método pode ser usado interativamente para encontrar a amplitude máxima possivel do espectro do sinal de saida compatível com a capacidade física da fonte e correspondente para a varredura da duração desejada. Em geral, a duração da varredura variará em proporção para o desejado espectro de potência do da magnitude geral do sinal.

[0054] Similarmente, em outra conctetização, o método pode ser usado para aplicação interativa para determinar a máxima velocidade da embarcação compatível para produzir uma varredura de saída da desejada amplitude para uma determinada fonte.

[0055] 0 método pode também ser usado para corrigir a variação da frequência de transmissão do sinal, através do ambiente. Por exemplo, o sinal transmitido no subsolo por uma fonte sísmica marinha é modificada por uma reflexão "ghost" do sinal da superfície do mar. Esta modificação pode ser corrigida por uma aplicação do método descrito em que o desejado perfil de frequência é dividido pela modificação não deejada. Isto produzirá um espectro de sinal do campo distante com o desejado perfil.

[0056] Note-se, porém, que os limites considerados no projeto limitam a varredura para o intervalo de frequência em que o fantasma de superfície não produz extinção total ou próxima da extinção do sinal transmitido. É bem conhecido que tal intervalo de frequência pode ser ajustado para incluir o desejado intervalo de frequência do sinal da fonte pela operação da fonte em uma profundidade adequada abaixo da superfície do mar.

[0057] Se as restrições físicas de uma fonte marinha variar com a sua profundidade operacional, em outra concretização, o método pode ser interativamente calculado para um intervalo de profundidades (e assim restrições) para encontrar a profundidade ótima de operação para uma fonte para um determinado espectro de saída de campo longínquo desejado. Uma ampla variedade de aplicações do método para projeto de pesquisa é possível.

[0058] 0 método pode também ser usado como uma ferramenta de projeto para construção de um modelo dinâmico de uma proposta de fonte controlável, incluindo todos os aspectos do projeto que podem afetar sua saída. O modelo é usado para estimar a máxima amplitude de saída da fonte como uma função da frequência. O método pode então ser usado para prever o comprimento minimo de varredura que será requerido para produzir o desejado espectro de saída, e pode adicionalmente ser usado para estimar o impacto de troca de projeto no comprimento de varredura para se chegar a um projeto que produza o desejado espectro com uma varredura não mais do que com um tempo especificado.

[0059] Se preferir, o método poderia ser usado em conjunto com medidas experimentais da saída máxima da fonte como uma função de frequência, ao invés de usar estimativas baseadas em um modelo dinâmico. Tudo o que seria necessário para usar os métodos ensinados neste documento é uma estimativa confiável da máxima saida da fonte como uma função de frequência, independente da derivada, e um desejado espectro de potência de saida. Em algumas concretizações, a máxima saida pode ser uma função de frequência e tempo, por exemplo, se o dispositivo periodicamente precisar ser desacelerado para permitir que o calor se dissipe. Fornecido que a máxima saida altera apenas lentamente, em comparação com a duração de uma única varredura, então o presente método ainda pode ser aplicado e produzirá úteis resultados, mas terá de ser reaplicado periodicamente para recalcular a ótima varredura, como a troca máxima de potência de saida. Se o presente método é aplicado em casos em que a máxima potência de saida é trocada mais rapidamente do que este, em seguida, as varreduras calculadas estarão menos perto da verrura ótima. Em algumas concretizações, o dispositivo pode ter sensores que iriam ajustar dinamicamente a máxima potência de saida em tempo real, e a razão de varredura poderia ser calculada em tempo real, baseado no valor determinado do momento de máxima saída.

[0060] Retornando agora à Figura 1, esta figura contém uma visão geral de uma concretização e de seu ambiente associado. Como é indicada, uma pesquisa sismica será projetada (110) de acordo com os métodos bem conhecidos para um experiente na matéria. A pesquisa pode ser, por exemplo, um perfil sísmico vertical (VSP - Vertical Seismic Profile), pesquisa de terra, pesquisa marinha, ou alguma combinação. Os experientes na matéria entenderão como as pesquisas são projetadas e especialmente como elas podem ser feitas, quando o objetivo é o de uma imagem particular do subsolo alvo. X.

[0061] Como parte deste processo, algoritmos (140) serão colocados à disposição para uma CPU (150), que pode ser qualquer convencional ou não convencional dispositivo de computador programável, e usado para inventar ótimas varreduras de fonte para ser usada no projeto de pesquisa (110), como indicado pelas setas da caixa (150), atrás da caixa (110). Os algoritmos ensinados neste documento (140) podem ser armazenados em disco hard local ou remoto ou outro meio de armazenagem.

[0062] No campo, os dados sismicos serão recolhidos de acordo com o projeto de pesquisa (bloco 120). Isto tipicamente envolverá posicionamento de fonte e receptores pelo menos aproximadamente, de acordo com o projeto e gravação de ativações de fonte como é tipicamente feito. As ondas sismicas gravadas (isto é, os dados sismicos) podem (ou não podem) ser submetidos a algum processamento no campo antes de transmiti-lo para um centro de processamento, em que a maior parte do processamenteo tipicamente decorrerá.

[0063] Tip icamente dentro de um centro de processamento alguns procedimentos iniciais serão realizados para associar cada gravação sismica com uma superfície ou outra localização (bloco 130), embora alguns aspectos deste bloco também possam ser realizados no campo. Em ambos os casos, um sistema de computador (150), que pode ser uma estação de trabalho, um servidor, um main frame, um computador paralelo, uma coleção em rede de computadores ou estações de trabalho, etc., tipicamente serão acoplados para processar os dados ainda em preparação, para usá-lo na exploração.

[0064] Em seguida, a fonte individual ou ativações de sub matrizes serão identificadas e separadas de acordo com os métodos bem conhecidos para os experientes na matéria (exemplo via inversão dispersa). Os algoritmos que fazem essa separação será tipicamente disponibilizados a um computador que está a utilizá-los via de acesso para certa quantidade de disco rígido local ou remoto ou outro meio de armazenamento (item 145) . Adicionais algoritmos utéis no processamento de dados sísmicos serão similarmente fornecidos para a CPU 150, que pode ser qualquer convencional ou não convencional dispositivo de computação programável.

[0065] Convencionalmente, os dados sísmicos serão processados e observados em um display de computador, tal como o de uma estação de trabalho 170. A saída do processamento sísmico pode ser usada para criar mapas ou desenhos de dados sísmicos e/ou atribuições sísmicas 180, de acordo com os métodos bem conhecidos pelos experientes na matéria.

[0066] Em muitas circunstâncias, os métodos ensinados neste documento foram parte do componente do projeto de pesquisa bloco 110 e então implementado, enquanto a pesquisa está sendo realizada (bloco 120) .

[0067] A Figura 2 fornece detalhes adicionais de uma sequência tipica de procesamento sismico, consistindo de coleção de dados sismicos 210, edição 215, algum tipo de processamento inicial 220, condicionamento do sinal e imagens 230, produção de seções de imagens ou volumes 240, interpretação inicial dos dados sismicos 250, adicionalmente melhoria da imagem consistente com os objetivos da exploração 260, geração de atributos dos dados sismicos processados 270, re-interpretação dos dados sismicos como necessários 280, e finalmente geração de uma perspectiva de perfuração 290.

[0068] Com relação à Figura 3, esta figura contém uma ilustração de uma concretização como pode ser praticada durante a fase de aquisição de exploração sismica. Em uma concretização, pelo menos uma embarcação 310 sobre um corpo de água 320 será rebocada em um ou mais ressoadores sismicos 330 (um exemplo ilustrativo de uma fonte sismica controlável) que operará de acordo com os princípios discutidos neste documento. Em outra concretização (não mostrada), um ou mais ressoadores sismicos 330 podem em. vez disto serem rebocados por um veiculo submarino autónomo ("AUV" - Autonomous Underwater Vehicle) . Em algumas concretizações, em uma ou mais embarcações 310 robocarão certo número de sensores receptores 332. Em algumas concretizações, receptores 335 (exemplo, receptores de fundo do oceano) serão situados no fundo do mar 325. Onde quer que os receptores estejam localizados, na água 320, no fundo do mar 325, em perfurações abaixo do fundo do mar (não mostrado), ou qualquer destas combinações, o objetivo principal é para obter uma imagem da configuração da camada do %, subsolo 324.

[0069] Passando para uma discussão de alguns aspectos teóricos, pode ser mostrado que se uma frequência de varredura consiste de um sinal oscilante em que a frequência varia lentamente com o tempo e é contínua e na qual a amplitude varia lentamente, comparada com o período de oscilação, o espectro de energia a uma determinada frequência é teoricamente igual ao dobro do involúcro da amplitude do sinal ao quadrado, dividido pela razão de mudança da varredura da frequência angular, ambas tomadas no momento em que o varrimento de frequência passa através da frequência determinada. Isto pode geralmente ser expresso na equação seguinte:

Nesta equação, A(a>) é a transformada de Fourier da série histórica A(t) do sinal de varredura, cr(íw) é a amplitude do sinal de varredura no tempo ínJ em que passa através da frequência angular co = 27if , onde f é frequência, e é a razão de mudança da frequência angular da varredura a>s no tempo ta . A série histórica da varredura é dada por:

Aqui 0(t) θ uma função que aumenta continuamente com o tempo depois do inicio da varredura, cuja derivada é igual â frequência de varredura a>s (t) ;

[0070] A escolha da quantidade específica dada por A(l), e as unidades em que é medida, dependerá do tipo de fonte. J(/) pode ser escolhido de modo que seja proporcional à amplitude do campo acústico observado produzido pela fonte:

Aqui P(í) é o campo acústico irradiado e k é uma constante de proporcionalidade que converte as unidades. A equação para o espectro do campo acústico pode então ser escrita como:

[0071] Enqu anto k nesta expressão pode ser escolhido para usar tais unidades que k = 1 , é frequentemente mais conveniente para representar A(í) usando unidades que correspondem às dimensões físicas da fonte sonora, e P(t) na unidade padrão usada para medir níveis de potência acústica, e a manipulação da conversão de unidade quando necessário em k . O parâmetro k pode também ser variado de acordo com a convenção que é usada para representar um espectro de potência: por exemplo, especialistas em acústica contam ambas as frequências positiva e negativa, enquanto a convenção geofísica é só para considerar a potência nas frequências positivas, enquanto calcula uma densidade de potência espectral para uma fonte sismica. Para algumas aplicações, o espectro alvo é em espectro de energia, medindo a energia total em uma varredura (a convenção usual para os geofísicos), mas para outras aplicações (por exemplo, para uma fonte que emite continuamente) o espectro alvo é um espectro de potência, medindo energia por unidade de tempo (a convenção usual para especialista em acústica). A escolha das unidades e as convenções usadas para representar o espectro alvo determinarão as unidades apropriadas e o valor para k, de acordo com os métodos bem conhecidos para os experientes na matéria.

[0072] No caso de uma fonte marinha compacta movida por pistão A(t) pode, por exemplo, ser escolhido para ser o volume de aceleração da fonte. (uma fonte compacta é uma na qual as dimensões físicas são pequenas, comparadas com os comprimentos de onda de sua potência de acústica de saída.) Para uma fonte movida por pistão V(t) = Ax(t) é o volume de água deslocado pela fonte, onde A é a área de seção transversal do movimento do pistão e x(Z) é o deslocamento do pistão como uma função do tempo. Então, A(t) é escolhido para ser igual à segunda derivada do deslocamento do volume em relação ao tempo, isto é,

, na qual a amplitude do campo de pressão acústica observada produzida pela fonte a uma onstante de proporcionalidade

onde p é a densidade de água.

[0073] Isto é a fórmula correta para uma fonte marinha compacta movida por pistão se

que é medida usando unidades consistentes, por exemplo, Pascais ao quadrado por Hertz ao quadrado em uma distância de referência de 1 metro de unidades se estiverem sendo usadas unidades SI. Se em vez de unidades SI forem usadas para A(l) microPascals (em vez de Pascais) para P(t), para seguir convenções acústicas para medir niveis de som, então k pode ser escrito como

unidades.

[0074] Para continuar com este exemplo,

pode ser escrito como

relacionando a transformada de Fourier ao deslocamento do espectro de saida

[0075] No caso de uma fonte marinha vibradora A(t) pode ser escolhido para ser a placa de base de aceleração, novamente uma quantidade para qual a amplitude do campo de pressão observável produzida pela fonte a uma distância fixa de referência é proporcional. Em geral, a constante de proporcionalidade k dependerá do tipo de fonte e a escolha de unidades e convenções usadas para representar A(t) e P(t) .

[0076] Estas formas de equações formam a base da abordagem atual. Até agora os esforços destinados a moldar o observável espectro de saida acústica de um vibrador ou ressoador têm-se focado no máximo deslocamento do pistão ou da placa de base. A abordagem atual, no entanto, fornece uma abordagem muito mais geral que leva em conta restrições múltiplas, não apenas uma, permitindo um espectro com um, perfil desejado de frequência para ser produzido mais eficientemente do que tem sido até agora possivel.

[0077] O antecedente significa que uma vez que o desejado espectro de saida

foi especificado, as quantidades

e que define a varredura d(Z) produzirá o desejado espectro de potência de saida e pode ser calculado, de um modo a ser discutido abaixo.

[0078] Se não houvesse restrições na amplitude para o qual o quadrado do espectro de potência de saída

é proporcional, então a razão de variação de frequência

pode ser simplesmente definida como um valor constante e

ajustado para obter o valor desejado de

Esta "varredura linear" metodologicamente é comumente usada em aplicações em que a fonte sísmica controlada tem potência para economizar.

[0079] Na prática, tal como foi explicado, a fonte pode não ter potência para dispensar, no caso em que a é restrito pela natureza fisica da fonte e será limitada para algum valor máximo <zmax (tw) que pode variar com a frequência. Se o alvo é para produzir com mais potência da fonte quanto possível, intuitivamente, a fonte deve ser operada à potência máxima todo o tempo. A definição da equação então se torna:

[0080] Esta equação pode ser invertida para obter um requerimento na frequência de varredura:

Se o alvo é para determinar tempo de varredura mínimo requerido para alcançar um determinado aspectro acústico observável

(com uma amplitude especificada, não apenas um especificado perfil de frequência), é necessário para relançar a equação anterior em termos do espectro de potência do sinal acústico observável, usando a constante introduzida anteriormente de proporcionalidade k . A equação para

pode então ser relançada em uma forma que relata diretamente para o desejado espectro acústico observável. Esta equação pode agora ser re-escrita explicitamente como uma equação diferencial par ser resolvida por ty(/) :

[0081] Um procedimento análogo pode ser seguido para qualquer tipo de fonte acústica, de modo que

pode ser calculado diretamente do conhecimento de

espectro de potência desejada do sinal acústica observável. Nota embora

é escrito como uma função de frequência, em algumas concretizações pode também ser escrito como função variando lentamente com o tempo

• Esta situação pode surgir, por exemplo, se a temperatura da fonte sobe lentamente com o tempo, requerendo amplitude máxima de saida para ser reduzida. Fornecendo que a razão de mudança de

com tempo é lenta, especificamente se a mudança em

longo de uma única varredura é desprezível, o presente método pode ainda ser aplicado com a condição de que a função ÍW(Z) necessitará ser recalculada de tempo em tempo. E mum caso mais geral em que

muda mais rapidamente com o tempo e o algoritmo não é garantido para produzir ótima varredura, porque o desempenho geral pode ser aumentado pela execução do dispositivo em pelo menos na amplitude máxima em alguns pontos na varredura (isto é,

pode ser escalado para trás em alguns pontos na varredura). Entretanto, neste caso o método pode ainda utilmente ser usado para calcular tentativas de varreduras para uma variedade de escalas para trás CZ (β?) .

[0082] Para algumas simples funções armax

esta equação pode admitir uma solução analitica para ry(Z) . Mais geralmente, uma solução numérica aproximada pode ser obtida por: 1. Escolher uma frequência inicial

e uma frequência final

para a varredura; 2. Definir

3. Passo a frente no tempo tr integração numérica

para obter

a cada, interação então usando o valor atual de

para avaliar

4. Parando na integração onde

e salvar o tempo de término

Se desejado,

pode ser integrado sobre o tempo de

, obtendo

, que junto com a(t) então especifica a varredura completa

0 valor de partida de

pode ser escolhido para definir a posição inicial da fonte. Métodos numéricos mais exatos (bem conhecidos para os experientes na matéria de encontrar soluções nunéricas de equações diferenciais) também podem ser usados para resolver esta equação, por exemplo, Runge-Kutta ou métodos de quadratura. A metodologia trivialmente generaliza para o caso de varreduras menores, e para dispositivos para o qual

pode também variar com o tempo na varredura. 0 tempo final t = tE determina o tempo de varredura minimo requerido para produzir o desejado espectro de saída para esta fonte.

[0083] Naturalmente, a fonte poderia ser operada com um valor de potência menor que a potência máxima se desejada, mas o tempo de varredura para produzir o mesmo espectro de saída precisa então aumentar. A ótima varredura para estes casos pode ser calculada de forma simples, pela escolha de um mais conservador

[0084] Se

representa um desejado perfil de frequência, isto é, uma forma espectral relativa desejada ao invés de um nível absoluto de potência espectral, então k pode ser escrito como k = krku, onde ku unidades convertidas como antes, e kY é um "botão de controle de volume". A quantidade kY pode ser variada para produzir um menu de varreduras em diferentes níveis de amplitude, cada uma produzindo o desejado perfil de frequência, mas sobre um intervalo de possíveis comprimentos de varredura

.

[0085] Se todo o resto permanece o mesmo, neste caso o tempo de varredura reduz como o inverso do quadrado de

, por isso, é possível resolver diretamente para o valor de kY que produzirá qualquer desejada tE após apenas uma iteração inicial. Em algumas concretizações,

podem também depender do tempo de varredura (por exemplo, se o dispositivo aquece durante uma varredura, trocando suas propriedades) em caso de solução iterativa ao longo de muitos valores experimentais de kv para encontrar uma varredura que fica apenas dentro de um desejado tempo de varredura limite C pode ser necessário, isto é para encontrar kv tal que

[0086] Retornando à Figura 5, nesta figura é exibida uma lógica de funcionamento adequado para uso com uma concretização que pode ser implementada na prática. Deve ser notado e lembrado que embora esta concretização seja discutida em conexão com um ressoador marinho de pistão, esta mesma abordagem geral poderia ser usada para projetar uma ótima ou próxima de ótima varredura para um vibrador marinho ou vibrador terrestre, ou mais geralmente qualquer fonte de controle de varredura de frequência.

[0087] De acordo com esta concretização, certos parâmetros fisicos do pistão serão especificados (bloco 505). Tem sido vantajoso especificar pelo menos o deslocamento máximo do pistão que é possivel (ou aconselhável, admissível, desejável, etc.) para uma particular fonte controlável. Adicionalmente, nesta concretização a máxima possivel (ou aconselhável, admissível, desejável, etc.) velocidade e aceleração do pistão também serão especificadas. Finalmente, e isto é ótimo em muitas circunstâncias, o máximo possivel (ou aconselhável, admissível, desejável, etc.) tempo derivado da aceleração (convencionalmente o "arranque") pode ser especificado. Este último parâmetro é ótimo em muitas circunstâncias, porque nunca pode entrar como uma limitação, dependendo do particular ressoador envolvido e os valores de outros parâmetros selecionados acima.

[0088] Em seguida, nesta concretização os valores de parâmetros selecionados do bloco (505) serão usados para determinar curvas limites para este ressoador como uma função de frequência (bloco 510) . Para este exemplo, as restrições são quantificadas em termos do volume de aceleração da fonte

, porque isto é uma quantidade que é facilmente calculada para uma fonte marinha de pistão, e já foi explicado, que é proporcional para a pressão acústica irradiada. O volume de aceleração é relatado como deslocamento da fonte x, velocidade v, aceleração a, e arranque j via a área do pistão A como segue:

[0089] A Figura 6 mostra estas quatro curvas de restrições para um hipotético ressoador marinho de pistão. Como pode ser visto, existe uma curva correspondente para cada deslocamento, velocidade, aceleração, e arranque. Para o propósito desta presente descrição, estas curvas serão referidas como "curva limites", uma para cada deslocamento ("curva limite de deslocamento"), velocidade ("curva limite de velocidade"), aceleração ("curva limite de aceleraçao") e, otimamente, arranque ("curva limite de arranque"). Para este exemplo, os valores limites de deslocamento, velocidade, e arranque são constantes que não dependem da frequência (isto é, eles são funções constantes de CD ) , mas o limite da aceleração depende da frequência. Em outras concretizações os valores limites de aceleração podem ser constantes com a frequência, ou todos os quatro valores limites podem variar com a frequência. Em outras concretizações, qualquer ou todas as curvas limites podem elas próprias resultar de uma combinação de duas ou mais restrições. Na verdade, neste exemplo para o dispositivo, existem duas restrições de aceleração, uma constante com a frequência e a outra não. A curva limite de aceleração plotada na Figura 6 segue o mínimo destas duas restrições. Em outras concretizações podem ter mais do que quatro curvas limites, ou menos que quatro curvas limites, dependendo dos detalhes do dispositivo particular. O mínimo de todas as curvas limites tomadas juntas determinam o valor de

supra- introduzidos.

[0090] Em seguida, as curvas limites calculadas no bloco 510 serão usadas para determinar as restrições de varredura que são apropriadas para este ressoador particular (bloco 515). As curvas na Figura 6 fornecem um exemplo de um modo como isto pode ser feito. Neste exemplo, a linha grossa associada com a curva de "Nível de Restrição" foi escolhida para seguir a curva que tem o valor mínimo para uma frequência determinada (uma curva de nível de restrição" ou "curva de restrição a seguir neste documento) . 0 resultado é uma curva continua que define em cada frequência o valor limite de íto) ,

o volume de aceleração da transformada de Fourier para ser usado na equação apresentada anteriormente para definir o sinal de varredura.

[0091] Se este é um caso marinho, nesta concretização o desejado espectro de potência longe do campo (í9)| será especificado (bloco 520) , entre as frequências de varredura inicial e final e coE . Isto pode ter qualquer forma espectral e, por exemplo, pode ser constante através da banda de frequência escolhida do sinal, isto é, um espectro plano.

[0092] Nesta concretização, e continuando com a discussão de um ressoador marinho, próximo da profundidade operacional na água do ressoador será selecionado (bloco 530). Embora este contemple que esta concretização esteja operando em um ambiente marinho, como é discutido mais completamente abaixo, esta suposição foi feita aqui apenas com o propósito de especificidade de discutir este exemplo particular.

[0093] Em seguida, em uma concretização, o requerido espectro de campo próximo normalizado para uma distância de referência de 1 metro,

, será calculado do desejado espectro de campo próximo e a profundidade de operação escolhida. Isto pode ser feito, de acordo com os métodos bem conhecidos para os experientes na matéria. Dito isto, um modo de fazer estes cálculos é como segue. Se a fonte está a uma profundidade d e a velocidade do som na água é c então o efeito da reflexão "fantasma" a partir da superficie da água é para modificar a amplitude spectral no campo afastado, tal que

Se o desejado intervalo de frequências de campo longe não zero inclui qualquer em que este fator de propagação é zero ou próximo de zero, a profundidade de operação da fonte d ou o intervalo de frequência da varredura precisa ser re-escolhido. 0 requerido espectro de potência de campo próximo pode então ser calculado nesta concretização somo segue, bloco 535:

[0094] Neste exemplo, o espectro de saida

foi escolhido para ser proporcional ao espectro acústico de campo próximo

tal que

. Para este exemplo, com

onde p é a densidade da água e assumindo uma \ 4π J consistente escolha de unidades para

O espectro acústico de campo próximo pode então ser convertido para o requerido espectro de volume de aceleração através da equação que segue:

(bloco 540).

[0095] Retornando agora para a "TERRA" ramo da Figura 5, no evento que o presente método está sendo aplicado para um caso de terra (vibroseis), o desejado espectro de força necessitará ser especificado (bloco 525) . Detalhes adicionais podem ser encontrados abaixo.

[0096] Tendo em conta o que precede, os elementos especificados acima podem ser usados para calcular como a frequência de varredura deve variar com o tempo. A fórmula é a mesma independentemente se a razão de variação da frequência é calculada do espectro do volume de aceleração para o caso marinho (bloco 545) ou um espectro de força para o caso da terra (bloco 547) :

[0097] Continuando com este exemplo, em algumas concretizações a equação diferencial anterior pode ser integrada com relação ao tempo para obter uma frequência versus expressão de tempo <y(í) (bloco 550) .

[0098] Para esta fonte de pistão sendo considerada (isto é, o ramo do "RESSOADOR"), as e ua ões

podem ser usadas para resolver a correspondente amplitude RMS do movimento do pistão como uma função do tempo (bloco 555):

[0099] Para o exemplo de um ressoador de pistão oscilando livremente, isto é suficiente: nesta concretização o dispositivo é operado e sua amplitude RMS máximo permissivel

como a frequência ressonante do dispositivo é ajustado com o tempo, de acordo com ú>(í) .

[00100] Em outras concretizações

pode ser dt integrado para obter

, e então

com

poderia ser usado para determinar a varredura J4(Z) (isto é, bloco 557 sob o ramo do "VIBRADOR" da Figura 5).

[00101] Na prática, outros métodos poderiam ser usados para calcular as fases rampa de subida inical e rampa de descida final da varredura, com esta variação sendo usada para a densidade de varredura no meio.

[00102] Finalmente, é antecipado que a varredura obtida previamente será usada para controlar uma fonte sísmica controlável como parte de pesquisa sísmica, visando à imagem de alguma porção do subsolo da terra (bloco 560).

EXEMPLOS

[00103] Dois exemplos de aplicações do método como aplicado para duas fontes diferentes serão agora dados por meio de ilustração de seu uso para projetar varreduras sujeitas a restrições fisicas impostas pela s, fonte. O primeiro exemplo relata para um vibrador terreno; o segundo para uma fonte marinha de pistão.

[00104] No primeiro exemplo um vibrador terreno será escolhido com as características publicadas pela Universitdade do Texas "Liquidator" vibrador de baixa frequência:

[00105] Para o propósito de ilustração, os parâmetros seguintes serão utilizados: Velocidade relativa máxima:

Um esboço esquemático de um sistema representativo é apresentado na Figura 7. O exemplo desta figura pode ser descrito como "extremidade única" ("single-ended") porque só seu pistão está em contato com o meio em que o sinal é propagado (a terra). O corpo fornece uma massa de reação de inércia.

[00106] Este exemplo será formulado em termos da velocidade do pistão, ao invés do volume de aceleração que foi usado com propósito ilustrativo nas equações anteriores. Isto é em parte porque a medida volume/aceleração não é geralmente apropriada para uma fonte terrena, para a qual a área do pistão não é tão importante como é para a fonte marinha. Isto também significa que os parâmetros do sistema podem ser descritos diretamente em termos da impedância mecânica, isto é, a razão da força aplicada à velocidade resultante em qualquer frequência determinada. 0 gráfico de restrições associado com este exemplo é respectivamente apresentado com o eixo y calibrado em termos de velocidades da placa de terra na Figura 8.

[00107] Assumindo os parâmetros selecionados acima, esta figura mostra a fonte tendo limitado o deslocamento até cerca de 7 rad/seg ("rstrição x"), em seguida restrigindo pela força máxima a sua impedância interna pode suportar até cerca de 17 rad/seg ("restrição fz") . Acima deste ponto fica restringido pela força máxima do sistema hidráulico e pode fornecer ("restrição fs"). 0 pico de saída está próximo da força máxima do acionador; acima cerca de 1000 rad/seg começa a diminuir à medida que a inércia da placa de base começa a agir.

[00108] A curva da Figura 8 tem várias características notáveis. A restrição de velocidade não é simplesmente uma linha horizontal neste exemplo. Isto é porque, enquanto a medida do gráfico de restrição da velocidade da placa da terra, a própria restrição é sobre a velocidade do pistão (placa base) em relação ao corpo do acionador, em vez da velocidade própria do pistão. À baixa frequência a impedância média é mais elevada do que a inércia do acionador e o acionador se move sem mover muito o meio. No entanto, com o aumento da frequência, o mesmo acontece com a impedância de inércia, e consequentemente o movimento imposto ao meio aumenta. Assim, em frequências mais altas a restrição de velocidade se torna uma linha horizontal.

[00109] Adicionalmente, neste exemplo a restrição de força interna ("fz") corre paralela com a restrição de velocidade. Isto ocorre porque ambas dependem diretamente da velocidade relativa (e são, por conseguinte em uma proporção fixa). O nível absoluto da restrição da força interna é uma estimativa: irá mover para cima ou para baixo se a força interna admissível for aumentada ou reduzida, ou se a impedância interna estimada for reduzida ou aumentada.

[00110] Denotando o invólucro de restrição de velocidade por vraax. A desejada varredura será agora definida obedecendo à série histórica vmax, que determina o espectro de força requerido

no meio. Para fontes terrenas a saída é tipicamente definida em termos da força da placa de terra aplicada na Terra, nenhuma pressão acústica de campo longe, de modo que o fator de correção k não é necessário para este exemplo, ou alternativamente, k = 1 para este exemplo. A função

é relacionada à velocidade do pistão vp(®) e impedância da terra zm(a)) pela equação:

[00111] Das equações dadas particular, o parágrafo 0068), e força terrestre está tomando aceleração, segue-se que:

[00112] Onde tu é o tempo em que a frequência de varredura passa através de

espectro da força de entrada para a terra, e

é o valor desejado de velocidade máxima do pistão à frequência angular CD .

[00113] Uma varredura ótima para este exemplo pode agora ser projetada. A razão de variação de frequência pode ser extraída e resolvida para se obter:

Dada expressão anterior, quadratura numérica é um método de calcular frequência como uma função do tempo na maneira anteriormente descrito como aplicado para esta concretização.

[00114] Para um espectro plano sobre l-16Hz para um espectro de força aplicada para a terra de 56kN/Hz, quadratura numérica dá o gráfico de frequência versus tempo de varredura mostrado na Figura 9.

[00115] A velocidade da placa base versus o tempo para este exemplo é mostrado na Figura 10. A série histórica da força da terra assumindo uma fase de partida de zero é mostrada na Figura 11. Finalmente, o espectro de força calculado numericamente desta varredura é mostrado na Figura 12. É plana, como pretendido, mas com ondulações nas bordas da banda. Estas manifestações do efeito Gibbs que estão evidentes neste exemplo são produzidas pelo inicio e término abrupto da varredura e pode ser reduzida pelas rampas de amplitude adequadas, na maneira conhecida para os versados na matéria.

[00116] No segundo exemplo, uma fonte ressonante marinha em que a dinâmica interna ressonante fornece a maior parte da força modelada sobre o pistão. Este exemplo será referido como uma "fonte de duas extremidades" por que tanto o pistão e o corpo do dispositivo estão em contato com a água e pode contribuir para o sinal de saida. Bem como o efeito direto do pistão e do corpo no meio, este exemplo dá aumento para a transferência de impedância entre as duas extremidades: a velocidade do pistão produz uma força sobre o corpo, e a velocidade do corpo produz uma força sobre o pistão. Um esboço dos seus componentes significativos aparece na Figura 13.

[00117] A fonte para este exemplo pode ser modelada, usando os parâmetros seguintes.

[00118] A impedância do meio para este exemplo é estabelecida igual para a impedância de baixa frequência do pistão, além de uma pequena adição para resistência do fluido.

[00119] Transferência de impedância é modelada como uma pequena proporção (0,1) da impedância do pistão com a adição de 2% de amortecimento proporcional para o propósito de ilustração.

[00120] Neste exemplo, a impedância interna zs é modelada como duas molas em paralelo, uma fixada rigidamente, a outra com rigidez variável e sintonizável, de modo que a frequência de ressonância da fonte pode ser controlada para seguir o perfil desejado frequência/tempo. A aceleração máxima do pistão está definida pela maior força que as molas de apoio podem tolerar. A mola fixada rigidamente tem uma capacidade maior de força de rolamento em seguida à mola de rigidez variável; consequentemente, acelerações maiores podem ser toleradas a baixas frequências, onde a mola fixada suporta a maior parte da força requerida para acelerar o pistão. Em consequência, a restrição de aceleração não é constante com a frequência.

[00121] Esta concretização agora será aplicada para obter uma varredura que produzirá um espectro plano no campo longe entre as frequêcias de 3Hz e 50Hz, e para reduzir sua duração minima.

[00122] O gráfico de restrições para este exemplo é mostrado na Figura 14. O eixo y avalia volume de aceleração, como usado na Figura 6: os experientes na matéria reconhecerão que a escolha é uma conveniência. É apenas necessário que a variável usada como uma restrição possa ser relacionada com as propriedades relevantes de restrições de movimento no modelo, e que o fator de escala e o sinal de saida observável sejam conhecidos. Este gráfico de restrição parece muito diferente para o caso de extremidade única. É uma vantagem o que pode ser igualmente aplicado prontamente para fontes acústicas de ambos os tipos de extremidades única e dupla.

[00123] O modelo agora será utilizado para calcular a varredura que dá um espectro plano no campo afastado de 200 dB referenciado para 1 microPascal por Hertz a 1 metro. Isto envolve ajustar a varredura para admitir as distorções introduzidas pela superficie do mar reflexão "fantasma" como descrito anteriormente. Se o volume da aceleração é expresso em termos de aceleração do pistão <2 , e o espectro alvo em termos do espectro de pressão do campo longe

é fácil de obter a equação que regula o perfil de varredura ótima das equações dadas anteriormente:

tai que onde d é a profundidade da fonte,

θ a aceleração do pistão máxima desejada à frequência angular CO . Onde o fator de 106 em k é necessário por causa da (inconsistente) escolha de unidades: unidades SI para

mas microPascal por Hertz para .

[00124] Tal como anteriormente, neste exemplo, integração numérica será usada para calcular a frequência como uma função do tempo para produzir uma varredura de 3Hz a 50Hz que é um intervalo adequado para ilustrar os efeitos de restrições sobre o deslocamento, a velocidade e a aceleração.

[00125] A frequência como uma função do tempo é mostrada na Figura 15 para este exemplo. É evidente que a duração da varredura tem que ser cerca de 34 segundos para alcançar o desejado espectro de saida. A pressão referida para Im versus tempo é mostrado na Figura 16. O espectro de campo longe é mostrado na Figura 17, comparado com o nivel alvo de 200dB mostrada como uma linha tracejada. O espectro de campo longe é plano, como previsto, exceto para as janelas de ondulação próximas das bordas da banda. O Efeito Gibbs também é pelo menos parcialmente responsável para as amplitudes de espectro não nulas a altas frequências neste exemplo, que são moduladas pelo efeito de reflexão fantasma da superfície do mar.

[00126] Finalmente, e retornando agora à Figura 4, de acordo ainda com outra concretização existe o fornecimento de uma fonte sismica de frequência de varredura controlada que é designada para ser operada como ensinado neste documento. Note-se que, como é explicada mais completamente abaixo, a concretização desta figura é pretendida para representar, de uma maneira geral, ambas as vibrações (terrena ou marinha) e fontes ressoantes (marinha). Na concretização desta figura, a fonte 400 conterá no minimo um pistão 420 e um controlador 410 que controla a operação do pistão. Tipicamente, o controlador conterá pelo menos uma CPU 430 de algum tipo (exemplo, um microprocessor, microcontrolador, matriz lógica, ou outro dispositivo de lógica programável) e alguma quantidade de memória 440 (volátil ou não volátil) acessivel pela CPU 430 que tipicamente será usada para conter um cronograma de varredura que foi determinado de acordo com os métodos discutidos neste documento. Note-se que a memória 440 pode ser externa, ou interna à CPU 430. Em operação, o controlador 410 controlará a operação do pistão, irradiando 420 durante sua varredura designada, de acordo com os métodos bem conhecidos para os experientes na matéria. Adicionalmente são fornecidos neste exemplo uma linha de controle de mola variável 460, que permite o controlador 410 variar a frequência de irradiação do pistão 420, e um acionador 470 e sua associada linha de controle de acionador 475 que permitirá que o invólucro de deslocamento do pistão 420 seja controlado.

[00127] Note-se que, embora as anteriores tenham sido discutidas em termos de ressoador, os experientes na matéria entenderão que o exemplo da Figura 4 poderá ser modificado para representar um vibrador terrestre ou vibrador marinho. No caso de um vibrador, este diagrama pode ser modificado para representar o mesmo pela eliminação da variável linha de controle de mola 460. Note-se que no caso de um ressoador, é o involúcro do deslocamento que é controlado, mas em um vibrador o seu próprio deslocamento é controlado. Naturalmente, no caso de um ressoador terrestre ou vibrador, uma placa de base iria ser substituída no lugar do pistão usado para um ressoador marinho ou vibrador.

[00128] 0 espectro de potência de saida de uma fonte de frequência de varredura é proporcional ao quadrado de sua amplitude no tempo que passa através de qualquer determinada frequência, e inversamente proporcional para a razão de variação da frequência de tempo no mesmo tempo. Este fato pode ser explorado para determinar a razão de variação de frequência como uma função do tempo que é necessário para produzir qualquer espectro de saida requerido que o dispositivo seja capaz de produzir, determinada uma amplitude máxima estipulada, que o dispositivo pode produzir como uma função de frequência. Pode também ser usado para determinar a duração de varredura mínima requerida para produzir o espectro necessário para uma determinada fonte de varredura de frequência.

[00129] Esta dependência do espectro sobre a razao de variação de frequência aplica-se para qualquer tipo de dispositivo que emita irradiação acústica em uma frequência de varredura: vibradores terrestres, fontes piezoelétricos de sondagem, vibradores marinhos, ressoadores, sirenes, vibradores de poço, etc. Consequentemente, a metodologia descrita neste documento é muito geral e aplicada para qualquer tipo de fonte sísmica de varredura, para as quais o limite para a amplitude de saída pode ser descrita como uma função de frequência. Este tipo de análise aplica-se sempre que as razões de mudança de amplitude e frequência são lentas, comparadas com o período da frequência sendo emitida, independentemente do tipo de dispositivo.

[00130] A abordagem ensinada neste documento pode ser usada para uma variedade de outros propósitos que têm a ver com a manipulação ou correção do sinal transmitido. Por exemplo, se é desejado para obter um sinal com um perfil de frequência preferido e com certa duração, então o método pode ser usado interativamente para encontrar a amplitude máxima possível do espectro do sinal de saida compatível com as capacidades físicas da fonte e correspondente para uma varredura da duração desejada. Em geral, a duração da varredura variará em proporção à magnitude do espectro de potência alvo, isto é, duas vezes mais a energia é produzida pela varredura com o dobro do tempo.

[00131] Os ensinamentos desta descrição podem também ser utilizados para corrigir a variação com a frequência do sinal de transmissão através do ambiente. Por exemplo, o sinal transmitido dentro do subsolo por uma fonte sísmica marinha é modificado pela reflexão "fantasma" do sinal na superfície da terra. Esta modificação pode ser corrigida por uma aplicação do método descrito em que o perfil de frequência desejado é dividido pela alteração indesejada. Isto produzirá um espectro de sinal de campo longe do perfil desejado. No entanto, o método tipicamente será limitado para o intervalo de frequência em que os fantasmas de superfície não produzem extinção total ou próxima da extinção do sinal transmitido. É bem conhecido que tal intervalo de frequência pode ser ajustado para incluir o intervalo de frequência desejado do sinal da fonte pela operação da fonte a uma profundidade adequada abaixo da superfície da terra.

[00132] O presente método pode também ser usado como uma ferramenta de projeto para a construção de um modelo dinâmico de uma proposta de fonte controlável, incluindo todos os aspectos do projeto que podem afetar sua saída. 0 modelo é usado para estimar a amplitude de saída máxima da fonte como uma função da frequência. O presente método pode então ser usado para prever o comprimento mínimo de varredura que será requerido para produzir um espectro de saida desejado, e pode adicionalmente ser usado para estimar o impacto da alteração do projeto no comprimento da varredura de modo a chegar a um projeto que produza o espectro desejado com a varredura não maior que um tempo desejado.

[00133] 0 presente método pode ser usado em conjunto com medidas experimentais da saida máxima da fonte como uma função de frequência, ao invés de estimativa com base em um modelo dinâmico. Tudo que é necessário para usar o método é uma estimativa confiável da saída máxima da fonte, de forma como foram derivados, e um espectro de potência de saída desejado.

[00134] No que precede, a maior parte da discussão tem sido discutida em grande medida, em termos de pesquisas sísmicas convencionais, mas que foi feito com o propósito apenas de ilustração e não para ser entendido como limitando a aplicação dos ensinamentos da descrição apenas para estes tipos de pesquisas. Os experientes na matéria entenderão como as concretizações supra apresentadas poderão prontamente ser aplicadas, por meio de exemplo, para 2D, 3D, 4D, etc., levantamentos, pesquisas, ou qualquer combinação das mesmas, e para casos em que a fonte emita som de varreduras separadas, com intervalos de relativo silêncio no meio, ou para os casos em que a fonte emite som continuamente ou para intervalos relativamente longo de tempo sem pausas.

[00135] Sempre que a referência é feita neste documento para um método, compreendendo dois ou mais passos definidos, os passos definidos podem ser realizados em qualquer ordem ou simultaneamente (exceto onde o contexto exclua esta possibilidade), e o método pode também incluir um ou mais outros passos que são realizados antes de qualquer dos definidos, entre dois dos passos definidos, ou depois de todos os passos definidos, exceto onde o contexto exclua esta possibilidade.

[00136] Enquando o sistema e método foram descritos e ilustrados neste documento por referência a certas concretizações em relação aos desenhos em anexo, várias alterações e modificações adicionais, além daquelas indicadas ou sugeridas neste documento, podem ser feitas por experientes na matéria, sem se afastar do espirito do conceito inventivo, do escopo do qual será determinado pelas reivindicações seguintes.

Claims

1. Método de exploração sísmica acima de uma região do subsolo da Terra, contendo características estruturais ou estratigráficas favoráveis para a presença, migração, ou acumulação de hidrocarbonetos, o método caracterizado por compreender: (a) selecionar uma fonte controlável (400); (b) selecionar uma pluralidade de características de parâmetros da dita fonte controlável (400); (c) determinar (510) curvas limites para cada das ditas selecionadas pluralidades de parâmetros como uma função de frequência; (d) usar as referidas curvas limites determinadas para obter a curva de restrição para a referida fonte controlável (400); (e) usar (515) a referida curva de restrição para obter (560) um sinal de varredura para a referida fonte controlável (400); e, (f) usar o referido sinal de varredura em conjunto com a referida fonte controlável (400) para colecionar dados sísmicos próximo a uma região do subsolo da Terra como parte de um perfil de varredura no qual a fonte controlável (400) opera na sua saída de potência acústica máxima ou próxima a ela para minimizar a duração da varredura ou maximizar a amplitude alcançável para um perfil de frequência alvo quando a varredura tem uma duração predeterminada.

2. O método de exploração sísmica, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por: a referida fonte controlável (400) ser selecionada do grupo que consiste, de um ressoador marinho, um vibrador marinho, vibrador terreno, e um vibrador de poço.

3. O método de exploração sísmica de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por: a referida fonte sísmica (400) controlável ser um ressoador marinho; onde o referido ressoador marinho tem um pistão ressoador; e onde a referida pluralidade de parâmetros selecionados e com a característica da referida fonte controlável (400) compreende pelo menos dois de um pistão ressoador de deslocamento máxima, um pistão ressoador de velocidade máxima, um pistão ressoador de aceleração máxima, e, pistão ressoador de arranque máximo.

4. Método de exploração sísmica, de acordo com a Reivindicação 3, caracterizado por: o passo (c) compreender: (c1) determinar (510) curvas limites para cada uma das referidas pluralidades de parâmetros selecionados como uma função de frequência, onde cada uma das referidas curvas limites ser baseada em um volume de restrição de aceleração.

5. Método de exploração sísmica, de acordo com a Reivindicação 3, caracterizado por: o passo (c1) compreender: (c1) determinar (510) curvas limites para cada uma das referidas pluralidades de parâmetros selecionados como uma função de frequência, onde cada uma das curvas limites utilizar um volume de restrição de aceleração determinado de acordo com:

onde V( ) é o referido volume de restrição de aceleração, onde A é uma frequência, onde Ap é uma área de seção transversal do referido pistão ressoador, onde x(A) é o referido pistão ressoador de deslocamento máximo, onde v(A) é o referido pistão ressoador de velocidade máxima, onde a(A) um pistão ressoador de aceleração máxima, e, onde j(A) é o referido pistão ressoador de arranque máximo.

6. Método da reivindicação 1, o método caracterizado por compreender: (a) selecionar uma fonte sísmica (400), com a referida fonte sísmica (400) compreendendo um pistão (420) para gerar um sinal de frequência de varredura controlada; (b) determinar pelo menos um deslocamento máximo do pistão, uma velocidade máxima do pistão, e uma aceleração máximo do pistão; (c) usar o referido deslocamento máximo do pistão para calcular uma curva limite de deslocamento; (d) usar a referida velocidade máximo do pistão para calcular a curva limite de velocidade; (e) usar a referida aceleração máximo do pistão para calcular a curva limite de aceleração; (f) usar a referida curva limite de deslocamento, com a referida curva limite de velocidade, e a referida curva limite de aceleração para determinar uma curva limite de restrição; (g) usar a referida curva limite de restrição para projetar um programa de varredura para a referida fonte sísmica (400) em que a fonte sísmica (400) opera na sua potência acústica máxima ou próxima a ela, através da programação da varredura; e, (h) usar o referido programa de varredura para coletar dados sísmicos próximos à referida região do subsolo da Terra, assim explorando dentro da referida região do subsolo da Terra.

7. O método de exploração sísmica, de acordo com a Reivindicação 6, caracterizado por: A referida fonte sísmica (400) ser selecionada do grupo, consistindo de um ressoador marinho, um vibrador marinho, um vibrador terreno, e um vibrador de poço.

8. O método de exploração sísmica, de acordo com a Reivindicação 6, caracterizado por: cada uma das referidas curvas limite de deslocamento, referida curva de limite de velocidade, e referida curva limite de aceleração ser uma função da frequência e onde cada uma da referida curva limite estar baseada em um volume de limite de restrição.

9. O método de exploração sísmica, de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado por: a referida fonte sísmica (400) ser um ressoador marinho, e onde a referida curva de limite de deslocamento é calculada de acordo com

Onde a referida curva limite de velocidade é calculada de acordo com

onde a referida curva limite de aceleração é calculada de acordo com

onde V( ) é o referido volume de restrição de aceleração, onde G é uma frequência, onde Ap é uma área de seção transversal do referido pistão, onde x(a) é o referido deslocamento máximo do pistão, onde v(a) é a referida velocidade máxima do pistão, e, onde a(a) a referida aceleração máxima do pistão.

10. Fonte sísmica (400) de frequência de varredura controlada para ser usada no método da reivindicação 1, caracterizado por compreender: (a) um alojamento; (b) um pistão (420) dentro do referido alojamento, o referido pistão pelo menos para gerar um sinal sísmico de frequência de varredura; e, (c) um controlador (410) em comunicação eletrônica com o referido pistão, o referido controlador (410) contendo um programa de varredura para mover o referido pistão (420) no interior do referido alojamento para gerar o referido sinal sísmico de frequência de varredura, onde o referido programa de varredura ser determinado pelo método, compreendendo: (c1) determinar para o referido pistão (420) pelo menos um valor de deslocamento máximo do pistão, um valor de velocidade máxima do pistão, e um valor de aceleração máxima do pistão; (c2) usar o referido valor de deslocamento máximo do pistão para calcular uma curva limite de deslocamento; (c3) usar o referido valor de velocidade máxima do pistão para calcular uma curva limite de velocidade; (c4) usar o referido valor de aceleração máxima do pistão para calcular uma curva limite de aceleração; (c5) usar a referida curva limite de deslocamento; a referida curva limite de velocidade; e a referida curva limite de aceleração para determinar (560) uma curva limite de restrição, em que cada uma das referidas curvas limite de deslocamento, referida curva limite de velocidade e referida curva limite de aceleração é uma função da frequência e em que cada uma das referidas curvas limitantes se baseia em uma restrição de aceleração de volume; e, (c6) usar a referida curva limite de restrição para projetar o programa de varredura para a referida fonte sísmica (400).

11. Fonte sísmica (400) de frequência de varredura controlada de acordo com a Reivindicação 10, caracterizado por: a referida fonte (400) de frequência de varredura controlada ser selecionada do grupo, consistindo de um ressoador marinho, um vibrador marinho, e um vibrador de poço.

12. Fonte sísmica (400) de frequência de varredura controlada de acordo com a Reivindicação 10, caracterizada por: a referida fonte sísmica (400) de frequência de varredura controlada ser um ressoador marinho, e onde a referida curva limite de deslocamento ser calculada de acordo com:

Onde a referida curva limite velocidade ser calculada de acordo com:

Onde a referida curva limite de aceleração ser calculada de acordo com:

é o referido volume de restrição de aceleração, onde a é uma frequência, onde Ap é uma área de seção transversal do referido pistão, onde x(a) é o referido deslocamento máximo do pistão, onde v(a) é a referida velocidade máxima do pistão, e, onde a(a) a referida aceleração máxima do pistão.

13. Método da reivindicação 1, o método caracterizado por compreender: (a) selecionar um fonte sísmica (400), a referida fonte sísmica (400) compreendendo um pistão (420) para gerar um sinal de frequência de varredura controlada; (b) determinar (510) um pistão de máximo deslocamento, um pistão de máxima velocidade, um pistão de máxima aceleração, e um pistão de máximo arranque; (c) para cada um do determinado pistão de máximo deslocamento, pistão de máxima velocidade, pistão de máxima aceleração, e pistão de máximo arranque, calcular uma correspondente curva de limite; (d) usar as referidas correspondentes curvas limites para determinar (510) uma curva limite de restrição; (e) usar a referida correspondente curva limite para projetar um cronograma de varredura para a referida fonte sísmica (400); e, (f) usar o referido cronograma de varredura para colecionar dados sísmicos próximo da referida região do subsolo da Terra, assim explorando dentro da referida região do subsolo da Terra.

14. O método de exploração sísmica, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por: a referida fonte sísmica (400) ser selecionada do grupo, consistindo de um vibrador marinho, um vibrador terrestre, e um vibrador de poço.