BR112016015182B1 - Sistema e método de controle para vibradores marinhos que operam próximo de fontes de sinais sísmicos impulsivos - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE PARA VIBRADORES MARINHOS QUE OPERAM PRÓXIMO DE FONTES DE SINAIS SÍSMICOS IMPULSIVOS. A presente invenção refere-se a técnicas relativas ao controle de fontes sísmicas tal como vibradores marinhos. De acordo com algumas modalidades, um sistema de controle de aprendizado iterativo (ILC) pode ser utilizado para controlar tais fontes sísmicas. De acordo com algumas modalidades, sensor(es) local(is) colocados dentro, sobre, ou próximo de uma fonte sísmica e/ou sensores remotos colocados na região de campo distante podem ser utilizados para determinar uma função de transferência para a fonte sísmica para tal controle de ILC. Um sensor está configurado para medir a saída acústica do vibrador marinho juntamente com pulsos de sinal de pelo menos uma fonte de sinal sísmico impulsivo. O ILC é desabilitado quando é determinado que o sísmico impulsivo está ativo com base nas medições de sensor.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido Provisório U.S. Número 61/921.962, depositado em 30 de dezembro de 2013, o qual está aqui incorporado por referência na sua totalidade. Este pedido está também relacionado com a Patente U.S. Número 7.974.152, a qual está aqui incorporada por referência na sua totalidade.

ANTECEDENTES

[0002] Esta descrição refere-se geralmente ao campo de levantamento sísmico, por exemplo, levantamento geofísico marinho, e mais especificamente a sistemas e métodos para um desempenho aperfeiçoado de vibradores marinhos, e/ou permitir operações sísmicas em áreas onde a utilização de pistolas de ar e vibradores convencionais com ruído de alta frequência podem não ser ambientalmente aceitáveis.

[0003] As fontes sísmicas incluindo vibradores são utilizados em exploração geofísica em terra e em áreas cobertas com água da terra. Os sinais gerados por estas fontes se deslocam para baixo para dentro da subsuperfície e são refletidas de interfaces refletoras na subsuperfície. A energia refletida é detectada por detectores de sinal, tipicamente hidrofones ou geofones, sobre ou próximo da superfície da terra ou próximo da superfície da águam em áreas de exploração cobertas com água.

[0004] A maioria das fontes acústicas presentemente utilizadas em operações de aquisição sísmica marinha é do tipo impulsivo, no qual tanta energia quanto possível é gerada durante um intervalo de tempo tão curto quanto possível. Exemplos de tais fontes de impulso incluem as pistolas de ar e pistolas de água. O conteúdo de frequência de tais fontes é tipicamente controlável somente em um pequeno grau, e diferentes fontes individuais são selecionadas e operadas juntas em uma rede para a geração de diferentes faixas de frequência de energia sísmica para diferentes necessidades de levantamento sísmico.

[0005] As fontes acústicas vibratórias, incluindo fontes hidraulicamente alimentadas e fontes que empregam material piezoeléctrico ou magnetoestritivo, têm sido utilizadas em operações marinhas. No entanto, tais fontes encontraram somente uso limitado. Apesar de tais fontes poderem gerar sinais sobre várias bandas de frequência, comumente referidas como "varreduras de frequência", a potência limitada que tais fontes conhecidas na técnica têm sido capazes de gerar limitou a sua utilização em operações marinhas.

[0006] É bem conhecido que conforme as ondas de som se deslocam através da água e através de estruturas geológicas de subsuperfície, as ondas de som de frequência mais alta são tipicamente atenuadas mais rapidamente do que as ondas de som de frequência mais baixa, e consequentemente as ondas de som de frequência mais baixa podem ser transmitidas sobre distâncias mais longas através da água e estruturas geológicas do que as ondas de som de frequência mais alta. Existe por um longo tempo uma necessidade no setor sísmico da indústria de óleo e gás para fontes de energia sísmica marinha do tipo de vibrador de baixa frequência potentes.

[0007] É também importante que o conteúdo espectral da energia sísmica gerada por um vibrador seja bem conhecido ou caracterizado de modo a ser capaz de apropriadamente interpretar a energia sísmica refletida da subsuperfície. Os métodos de controle utilizados para operar os vibradores baseados em terra de alta potência não são necessariamente adaptáveis à utilização em controlar os vibradores marinhos. Existe também uma necessidade para um método de controle para um vibrador marinho para assegurar um conteúdo espectral de energia bem caracterizado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0008] Figura 1 é um diagrama que ilustra uma modalidade de um sistema de levantamento geofísico.

[0009] Figura 2 ilustra uma vista isométrica de um exemplo de um vibrador marinho de acordo com uma modalidade.

[0010] Figura 3 ilustra o vibrador marinho da Figura 2 em seção transversal parcial de acordo com uma modalidade.

[0011] Figura 4 ilustra um acionador eletrodinâmico do vibrador marinho da Figura 2 de acordo com uma modalidade.

[0012] Figura 5 ilustra o acionador eletrodinâmico da Figura 4 em combinação com elementos de mola de acordo com uma modalidade.

[0013] Figura 6 ilustra os acionadores eletrodinâmicos da Figura 4 em combinação com os elementos de mola de acordo com outra modalidade.

[0014] Figura 7 ilustra um exemplo de um espectro de amplitude com duas ressonâncias e duas fontes de acordo com uma modalidade.

[0015] Figura 8 ilustra uma seção transversal de um vibrador marinho do tipo de pistão exemplar que inclui dois atuadores para operar um sistema de controle de acordo com uma modalidade.

[0016] Figura 9 ilustra uma modalidade exemplar do vibrador marinho do tipo de pistão da Figura 8.

[0017] Figura 10 ilustra uma seção transversal de um exemplo de um vibrador do tipo flextensional que tem dois atuadores para operar um sistema de controle de acordo com uma modalidade.

[0018] Figuras 11A-11B ilustram o vibrador do tipo flextensional da Figura 10 de acordo com uma modalidade.

[0019] Figura 12 ilustra uma vista em seção transversal de um exemplo de um vibrador marinho com exemplos de localizações de sensor de acordo com uma modalidade.

[0020] Figura 13 ilustra um vibrador marinho exemplar que inclui um envoltório flextensional com quatros sensores que medem o movimento no plano do envoltório de acordo com uma modalidade.

[0021] Figura 14 ilustra um exemplo de um sistema de controle para acionar um atuador de acordo com uma modalidade.

[0022] Figura 15 ilustra um exemplo de um sistema de controle para um atuador que opera em um domínio de frequência de acordo com uma modalidade.

[0023] Figura 16 ilustra um exemplo de um sistema de controle, no qual dois acionadores são operados por dois sistemas de controle de aprendizado iterativo (ILC) de acordo com uma modalidade.

[0024] Figura 17 ilustra um exemplo de um sistema de controle de dois canais configurado para manipular um acoplamento cruzado mecânico entre atuadores de acordo com uma modalidade.

[0025] Figura 18 ilustra um gráfico de resposta de transdutor em diferentes frequências de acionamento de acordo com uma modalidade.

[0026] Figura 19 ilustra um gráfico de resposta de transdutor em diferentes deslocamentos de fase de acordo com uma modalidade.

[0027] Figura 20 é um diagrama que ilustra uma modalidade de um sistema de levantamento geofísico.

[0028] Figura 21 é um fluxograma de um método para controlar um vibrador marinho através de múltiplos atuadores utilizando ILC de acordo com uma modalidade.

[0029] Figura 22 é um fluxograma de um método para calibrar um vibrador marinho utilizando ILC na presença de pistolas de ar ou outras fontes impulsivas de acordo com uma modalidade.

[0030] Figura 23 é um fluxograma de um método para calibrar um vibrador marinho utilizando ILC com base em uma função de transferência entre medições de campo próximo e de campo distante de acordo com uma modalidade.

[0031] Figura 24 é um fluxograma de um método para operar um vibrador marinho em conjunto com fontes de sinal impulsivas utilizando ILC de acordo com uma modalidade.

[0032] Este relatório inclui referências a "uma modalidade" ou "a modalidade". As aparições das frases "em uma modalidade" ou "na modalidade" não necessariamente referem-se à mesma modalidade. Aspectos, estruturas, ou características específicos podem ser combinados em qualquer modo adequado consistente com esta descrição.

[0033] Vários dispositivos, unidades, circuitos, ou outros componentes podem ser descritos ou reivindicados como "configurados para", "utilizáveis para", ou "operáveis para" executar uma tarefa ou tarefas. Em tais contextos, "configurados para", "utilizáveis para", ou "operáveis para" "são cada um utilizados para conotar estrutura indicando que os dispositivos / unidades / circuitos / componentes incluem uma estrutura que executa a tarefa ou tarefas durante a operação. Como tal, o dispositivo / unidade / circuito / componente pode ser dito ser configurado para, utilizável para, ou utilizável para executar a tarefa mesmo quando o dispositivo / unidade / circuito / componente especificado não está correntemente operacional (por exemplo, não está em operação). Os dispositivos / unidades / circuitos / componentes utilizados com a linguagem "configurado para", "utilizável para", ou "operável para" podem incluir um hardware eletrônico - por exemplo, circuitos, memória armazenando instruções de programa executáveis para implementar a operação, etc. - dispositivos mecânicos, ou outros tipo de estrutura. Recitando que um dispositivo / unidade / circuito / componente está "configurado para", "utilizável para", ou "operável para" executar uma ou mais tarefas está expressamente pretendido não invocar a 35 U.S.C. § 112(f), para este dispositivo / unidade / circuito / componente.

[0034] Em algumas modalidades, vários itens de informações relativos a levantamento sísmico podem ser incorporados em um produto de dados geofísicos. Um "produto de dados geofísicos" pode ser armazenado em um meio legível por computador, não transitório e pode incorporar dados geofísicos (tal como dados de cabo sismográfico brutos, dados de cabo sismográfico processados, mapas bi ou tridimensionais com base em dados de cabo sismográfico, etc.). Alguns exemplos não limitantes de meio legível por computador podem incluir discos rígidos, CDs, DVDs, impressões, etc. Em algumas modalidades, dados analógicos brutos de cabos sismográficos podem ser armazenados como um produto de dados geofísicos. Em outros casos, os dados podem primeiro ser digitalizado e/ou condicionados antes de serem armazenados como o produto de dados geofísicos. Em ainda outros casos, os dados podem ser totalmente processados em um mapa bi ou tridimensional das várias estruturas geofísicas antes de serem armazenados no produto de dados geofísicos. O produto de dados geofísicos pode ser produzido offshore (por exemplo, por um equipamento em um navio) ou onshore (por exemplo, em uma instalação em terra) ou dentro dos Estados Unidos ou em outro país. Se o produto de dados geofísicos for produzido offshore ou em outro país, este pode importado onshore para uma instalação nos Estados Unidos. Uma vez onshore nos Estados Unidos, uma análise geofísica pode ser executada no produto de dados geofísicos.

DESCRIÇÃO DETALHADA TERMOS

[0035] Vibrador marinho - Um vibrador marinho pode ser geralmente descrito como um transdutor eletromecânico utilizável para gerar energia acústica, por exemplo, energia sísmica, dentro da água. Algumas modalidades de vibradores marinhos podem conter um ou mais de (entre outras coisas) um envoltório de vibrador, atuadores, um sistema mecânico que conecta os atuadores com o envoltório de vibrador, e um ou mais sensores locais associados com o vibrador. Algumas modalidades podem utilizar uma placa de pistão para transmitir vibração para dentro da água.

[0036] Atuador - Um atuador pode ser geralmente descrito como um dispositivo utilizável para converter um sinal de entrada elétrico em uma força mecânica e/ou deslocamento, mudança em velocidade, etc. Os atuadores podem em algumas modalidades ser implementados como bobinas de voz, piezelétricos, magnetoestritivos, impulsivos (por exemplo, explosivos, etc.), e/ou hidráulicos, entre outros. Por exemplo, em algumas modalidades, um assim denominado "projetor de disco de flexão" ou um "dobrador" pode ser utilizado como uma fonte vibratória, onde um dobrador pode incluir um disco de material elástico, por exemplo, alumínio, e uma cerâmica piezelétrica (por exemplo, PZT) presa a este.

[0037] Sensor acústico - Um sensor acústico pode ser geralmente descrito como um sensor operável para medir pressão, velocidade de partícula, aceleração, e/ou deslocamento. Por exemplo, o deslocamento de envoltório pode ser medido com métodos capacitivos de baixo custo, e/ou tensão / tração o que pode ser correlacionado com a pressão de campo distante gerada pelo vibrador.

[0038] Sensor local no vibrador ou simplesmente sensor local - Estes termos geralmente referem-se a sensores acústicos montados dentro, sobre, ou perto, isto é, próximo do, vibrador. Por exemplo, um sensor local pode estar localizado em uma distância que é pequena em relação ao tamanho do vibrador.

[0039] Sensor acústico remoto - Um sensor acústico remoto pode ser geralmente descrito como um sensor operável para medir o sinal acústico emitido do vibrador a uma distância que é grande comparada com o tamanho do transdutor (ou vibrador marinho), também conhecido como um sinal de campo distante. Um sensor acústico remoto pode em algumas modalidades ser colocado no campo distante acústico do vibrador.

[0040] Nota-se que os termos "remoto" e "local" podem ter significados (ou limites) específicos para diferentes aplicações. Por exemplo, em algumas modalidades, local pode referir a posições sobre, em, ou dentro de um diâmetro do transdutor (ou vibrador marinho). No entanto, em algumas outras modalidades, local pode referir a posições sobre, em, ou dentro de diversos (por exemplo, 3, 4, ou 5) diâmetros do transdutor (ou vibrador marinho). Ao contrário, remoto pode referir a posições que não são locais, por exemplo, posições fora desta faixa, por exemplo, mais de um diâmetro do transdutor, ou em algumas outras modalidades, mais do que 3, 4, ou 5 diâmetros, e assim por diante, conforme desejado. Nota-se que em várias outras modalidades, o limite entre posições local remota e remota podem ter outros valores, por exemplo, 2, 6, 10 diâmetros, e assim por diante, conforme desejado. Em outras palavras, uma aplicação específica pode estabelecer um valor limite para a demarcação de local / remoto conforme apropriado. Para propósitos desta descrição, deve ser compreendido que o termo "sobre" é definido de modo que um sensor que está "sobre" um aparelho pode em algumas modalidades estar dentro daquele aparelho.

[0041] Algoritmo de Controle de Aprendizado Iterativo ("ILC") - Um algoritmo de ILC pode ser geralmente descrito como um algoritmo de controle de aprendizado utilizável para controlar transmissões repetidas de sinais acústicos fazendo ajustes após cada iteração ou série de iterações. Os sinais são medidos durante a transmissão e comparados com sinais de referência. O erro observado pode ser utilizado para calcular sinais de correção a serem utilizados para a próxima transmissão. A correção pode estar baseada em um modelo transdutor.

[0042] Banda de áudio - A banda de áudio pode ser geralmente descrita como a banda de frequência sísmica para a qual um vibrador marinho está projetado para transmitir a maior parte de sua energia. O limite superior da banda de áudio pode depender da aplicação sísmica e pode ser abaixo de 300 Hz em algumas modalidades.

[0043] Banda de controle - A banda de controle pode ser geralmente descrita como a faixa de frequência sobree a qual o algoritmo de ILC está operando. A banda de controle pode ser tipicamente uma ordem de magnitude mais larga do que a banda de áudio.

[0044] Sinal sísmico - Um sinal sísmico pode ser geralmente descrito como um sinal com uma certa duração transmitido por um vibrador marinho em ocasiões repetidas. O sinal pode ser um pulso ou parte de um sinal contínuo. Um ou mais sinais sísmicos podem ser utilizados durante a transmissão.

[0045] Iteração - Uma iteração refere-se a uma única passada através de um processo repetitivo. Em algumas modalidades, uma iteração típica pode incluir os processos de transmissão de um sinal acústico, por exemplo, sísmico; gravação do sinal transmitido; computação de um sinal de correção a ser utilizado para a próxima iteração; e atualização de um modelo.

DESCRIÇÃO

[0046] De acordo com a descrição seguinte, as modalidades da presente descrição estão apresentadas.

[0047] A Figura 1 é um diagrama simples que ilustra uma modalidade de um sistema de aquisição de dados sísmicos marinhos exemplar como este é tipicamente utilizado para adquirir dados sísmicos, isto é, para um levantamento sísmico marinho. Na modalidade exemplar mostrada, um navio sísmico 14 move-se ao longo da superfície do corpo de água 12 tal como um lago ou oceano. O levantamento sísmico marinho está destinado a detectar e gravar sinais sísmicos relativos à estrutura e composição de várias formações de subsuperfície 21 e 23 abaixo do fundo da água 20. O navio sísmico 14 inclui um equipamento de atuação de fonte, gravação de dados e navegação, mostrados geralmente em 16, referido para conveniência como um "sistema de gravação". O navio sísmico 14, ou um diferente navio (não mostrado), pode rebocar uma ou mais fontes de energia sísmica 18, ou redes de tais fontes dentro da água 12. A(s) fonte(s) de energia sísmica no presente exemplo podem ser vibradores marinhos de uma estrutura e que tem um sistema de controle como será abaixo adicionalmente explicado. O navio sísmico 14 ou um diferente navio reboca pelo menos um cabo sismográfico sísmico 10 próximo da superfície da água 12. O cabo sismográfico 10 está acoplado no navio sísmico 14 pelo cabo de entrada 26. Uma pluralidade de redes de sensores 24 está disposta em localizações espaçadas ao longo do cabo sismográfico 10. As redes de sensores 24 podem ser formadas montando um sensor sísmico dentro de cada um de uma pluralidade de espaçadores de sensor e dispondo os espaçadores de sensor ao longo do cabo sismográfico em disposição específica. Um sensor remoto 27 pode também ser utilizado, como abaixo descrito, além de ou no lugar das redes de sensores 24, para calibração de fontes de energia sísmica 18.

[0048] Durante a operação, certos equipamentos (não mostrados separadamente) no sistema de gravação 16 fazem com que as fontes de energia sísmica 18 atuem em tempos selecionados. Quando atuadas, as fontes de energia sísmica 18 produzem energia sísmica 19 que emana geralmente para fora das fontes de energia sísmica 18. A energia sísmica 19 se desloca para baixo, através da água 12, e passa, pelo menos em parte, através do fundo da água 20 para dentro das formações 21 e 23 abaixo. A energia sísmica 19 é pelo menos parcialmente refletida de um ou mais limites de impedância acústica 22 abaixo do fundo da água 20 e se desloca para cima, por meio de que esta pode ser detectada pelos sensores em cada rede de sensores 24. A estrutura das formações 21 e 23, entre outras propriedades da subsuperfície da Terra pode ser inferida pelo tempo de deslocamento de energia sísmica 19 e pelas características da energia detectada tal como a sua amplitude e fase.

[0049] A Figura 2 mostra uma implementação exemplar da fonte de energia sísmica 18, a qual inclui a fonte de vibrador 120 montada dentro da estrutura 116. Um suporte 114 está conectado no topo da estrutura 116 e inclui aberturas 124 as quais podem ser utilizadas para posicionar a fonte de energia sísmica 18 dentro do corpo de água (por exemplo, como mostrado na Figura 1). O envoltório 102 pode ser utilizado para transmitir as vibrações da fonte de energia sísmica 18 para dentro da água circundante. ANÁLISE DE OPERAÇÃO DE VIBRADOR MARINHO

[0050] A impedância total que será experimentada por um vibrador marinho em algumas modalidades pode ser expressa como segue:

[0051]

[0052] onde Zr é a impedância total, Rr é a impedância de radiação, e Xr é a impedância reativa.

[0053] Em uma análise da transferência de energia de um vibrador marinho, o sistema pode ser aproximado como um pistão amortecido. Na expressão da impedância total que será experimentada, a impedância de radiação Rr de um pistão amortecido é:

e a impedância reativa é:

onde

e onde

onde p o = densidade da água, ® = frequência radial, k = número de ondas, a = raio de pistão, c = velocidade do som, A = comprimento de onda, e J1 = função Bessel da primeira ordem.

[0054] Utilizando a expansão de série Taylor nas equações acima gera:

[0055] Nota-se que para baixas frequências, quando x=2ka é muito menor do que 1, a parte real e imaginária da expressão de impedância total pode ser aproximada com o primeiro termo da Expansão de Taylor. As expressões para baixas frequências quando o comprimento de onda é muito maior do que o raio do pistão torna-se:

[0056] Segue que para baixas frequências R tipicamente será um número pequeno comparado com X, o que sugere uma geração de sinal de eficiência muito baixa. No entanto, introduzindo uma ressonância na extremidade inferior do espectro de frequência, a energia acústica de baixa frequência pode ser gerada mais eficientemente. Na ressonância, a parte imaginária (reativa) da impedância é cancelada, e a fonte acústica é capaz de transmitir eficientemente a energia acústica para dentro da água.

UTILIZAÇÃO DE MÚLTIPLOS ATUADORES EM UM VIBRADOR MARINHO

[0057] Em uma modalidade, um vibrador marinho pode estar configurado para gerar ou de outro modo utilizar pelo menos duas frequências ressonantes dentro da faixa de interesse de frequência sísmica, tipicamente uma faixa entre 1 Hz e 200 Hz.

[0058] A Figura 3 mostra uma modalidade de vibrador marinho 130 em seção transversal parcial, a qual inclui uma estrutura principal 134, barras de extremidade com mancais deslizantes 132, e acionadores 133, os quais podem ser acionadores eletrodinâmicos. Como mostrado, os acionadores 133 e bobinas 136 e 137 podem ser utilizados para atuar o vibrador marinho 130. Apesar da modalidade específica aqui descrita mostrar somente um acionador duplo, uma modalidade na qual mais do que dois acionadores são utilizados em paralelo (ou menos do que dois acionadores) está dentro do escopo desta descrição. A modalidade ainda inclui um envoltório flextensional 131. Em uma implementação específica, o envoltório flextensional também atua como uma mola para a primeira ressonância. Em uma modalidade na qual o acionador 133 compreende um acionador eletrodinâmico, o acionador ainda compreende um circuito magnético que gerará um campo magnético para a bobina elétrica. Quando uma corrente elétrica é aplicada na bobina, uma força será gerada onde F= IlB, onde I é a corrente, l é comprimento do condutor na bobina e B é o fluxo magnético dentro da folga de ar no circuito magnético. Variando a magnitude da corrente elétrica, e consequentemente a magnitude da força que atua sobre a bobina, o comprimento do curso de acionador variará. Tipicamente, ímãs permanentes são utilizados no circuito magnético para gerar o fluxo magnético. Utilizando este tipo de acionador é possível obter longos cursos de diversas polegadas, o que pode ser útil para ser capaz de gerar uma saída acústica significativa na faixa de frequência 1-10 Hz.

[0059] Na Figura 3 uma mola interna 135 está mostrada com massas presas a esta. Como adicionalmente abaixo discutido, a mola interna 135, com massas presas a esta, pode ser incluída para conseguir uma segunda frequência de ressonância de sistema da faixa de interesse de frequência sísmica. Apesar de um sistema de vibrador que inclui somente o envoltório flextensional atuando como uma mola tipicamente exibiria uma segunda frequência de ressonância, para sistemas que têm um tamanho adequado para utilização em exploração geofísica, a segunda frequência de ressonância seria muito mais alta do que as frequências dentro da faixa de interesse de frequência sísmica.

[0060] As Figuras 4-6 mostram vistas em corte parcial adicionais da modalidade mostrada na Figura 3. Especificamente, a Figura 4 ilustra um acionador eletrodinâmico dentro do vibrador marinho. A Figura 5 ilustra o acionador eletrodinâmico em combinação com elementos de mola de acordo com uma modalidade. A Figura 6 ilustra os acionadores eletrodinâmicos em combinação com os elementos de mola de acordo com outra modalidade. Como alguém versado na técnica com o benefício desta descrição apreciará, várias imperfeiçoes em juntas, mancais, envoltórios, eletrônica, materiais magnéticos, etc. podem causar efeitos não lineares em vibradores marinhos. Os sistemas e métodos de controle de acordo com esta descrição podem ser utilizados para mitigar tais efeitos em alguns casos.

[0061] A Figura 7 mostra um gráfico da resposta de frequência de um vibrador marinho de acordo com uma modalidade. Como mostrado, a Figura 7 inclui a resposta de frequência tanto em potência RMS quanto em pressão em dB em relação a 1 μPa. A primeira frequência de ressonância 110 resulta substancialmente da interação do envoltório flextensional atuando como uma mola. A segunda frequência de ressonância 112 resulta substancialmente da interação da mola interna com suas massas adicionadas.

[0062] As Figuras 8 e 9 ilustram um vibrador marinho do tipo de pistão que pode ser utilizado de acordo com esta descrição. Na modalidade ilustrada, o vibrador marinho inclui um alojamento de contenção 140. Placas de pistão 142 podem estar flexivelmente acopladas no alojamento de contenção 140, por exemplo, por meio de vedações de borracha 144. As placas de pistão 142 podem cada uma ter elementos de mola 146 presos a estas. Os elementos de mola 146 podem estar dispostos entre as placas de pistão 142 e uma fixação 148. Um ou mais acionadores 150 (por exemplo, acionadores eletromagnéticos) podem estar acoplados nas placas de pistão 142 e na fixação 148 para fazer com que as placas de pistão 142 movam para trás e para frente. Este movimento das placas de pistão 142 se aproveita da flexibilidade das vedações de borracha 144. Como seria compreendido por alguém versado na técnica com o benefício desta descrição, as vedações de borracha 144 não precisam ser feitas de borracha, mas ao invés poderiam ser feitas de qualquer material que permita um acoplamento flexível de placas de pistão 142 no alojamento de contenção 140. A Figura 9 mostra uma vista em perspectiva da modalidade da Figura 8.

[0063] As Figuras 10 e 11A-11B ilustram um vibrador marinho do tipo flextensional que pode ser utilizado de acordo com esta descrição. Como mostrado, o envoltório flextensional 152 Isto pode ser executado através de articulações 156 e mancais lineares 158 que estão presos na fixação 160. Este tipo de vibrador marinho pode ser comparado com o vibrador do tipo de pistão das Figuras 8 e 9, onde as placas de pistão 142 tipicamente não dobram ou flexionam em operação, mas ao invés podem mover para trás e para frente atuando contra a água circundante. A Figura 11A mostra uma vista em perspectiva, e a Figura 11B mostra uma vista em corte da modalidade da Figura 10.

[0064] Na construção de algumas implementações específicas de acordo com esta descrição, a análise de elemento finito pode ser utilizada como conhecido daqueles versados na técnica. Em qualquer tal análise, os seguintes princípios de operação podem ser relevantes. Se um envoltório flextensional for aproximado como um pistão, então para baixas frequências, a carga de massa, ou a massa de fluido equivalente que atua sobre o envoltório é:

[0065]

[0066] onde M é a carga de massa, po é a densidade da água, e a é o raio equivalente para um pistão o qual corresponde ao tamanho do envoltório flextensional.

[0067] O envoltório flextensional tem uma constante de mola Kshell na direção das bobinas elétricas móveis. A primeira ressonância, /resonance, para o vibrador será substancialmente determinada pela seguinte relação de mola de massa

[0068] Para conseguir uma eficiente transmissão de energia com a faixa de interesse de frequência sísmica, é importante conseguir uma segunda frequência de ressonância dentro da faixa de interesse de frequência sísmica. Na ausência da mola de massa interna, a segunda frequência de ressonância ocorreria quando o envoltório flextensional tem o seu segundo modo Eigen Esta frequência de ressonância, no entanto, é normalmente muito mais alta do que a primeira frequência de ressonância, e consequentemente, pode estar fora da faixa de interesse de frequência sísmica. Como está evidente da equação acima, a frequência ressonante será reduzida se a carga de massa sobre o envoltório flextensional for aumentada. Esta carga de massa poderia ser aumentada adicionando massa ao envoltório flextensional, no entanto, para adicionar massa suficiente para conseguir uma segunda frequência de ressonância dentro da faixa de interesse de frequência sísmica, a quantidade de massa que seria necessária ser adicionada ao envoltório pode tornar tal sistema impraticável para uso em operações sísmicas marinhas.

[0069] De acordo com a presente invenção, uma segunda mola, a mola interna (por exemplo, a mola interna 135 da Figura 3), pode ser incluída dentro do envoltório flextensional com massas adicionadas no lado da mola interna. A mola extra, a mola interna, terá um fator de transformação Tinner entre os eixos geométricos longo e curto de sua elipse, de modo que a deflexão das duas porções laterais terá uma amplitude mais alta do que a deflexão da extremidade presa no envoltório flextensional e bobina de acionador.

[0070] O efeito de tal massa adicionada é equivalente a adicionar massa na extremidade do acionador onde este está preso no envoltório.

[0071] A utilização da mola interna, com a massa adicionada, pode permitir que a segunda ressonância do sistema seja sintonizada de modo que a segunda ressonância fique dentro da faixa de interesse de frequência sísmica, por meio disto aperfeiçoando a eficiência do vibrador na banda sísmica.

onde Kinner = constante de mola da mola interna.

[0072] É assim possível sintonizar a segunda ressonância, mas é também possível determinar quão grande uma influência desta segunda ressonância deve ter sobre o sistema. Por exemplo, se a mola interna for muito fraca comparada com o envoltório flextensional, e uma massa correspondente for adicionada à mola interna, a mola interna com sua massa funcionará bastante independentemente do envoltório. A segunda ressonância torna-se

[0073] No mesmo modo, a segunda ressonância pode ser feita muito dominante selecionando uma mola interna rígida com uma massa correspondente, assim tornando a segunda ressonância mais dominante que a primeira.

[0074] Tendo explicado um exemplo adequado de um vibrador sísmico marinho, um sistema de controle de acordo com esta descrição será agora explicado. "Sistema de controle" como utilizado na presente descrição pretende significar um sistema o qual utiliza medições dos sensores acoplados na estrutura de vibrador ou estão de outro modo associadas com a estrutura de vibrador, a saída da qual é utilizada para ajustar um filtro ou operador de convolução de modo que a verdadeira saída do vibrador tenha um conteúdo espectral tão próximo quanto prático do conteúdo espectral desejado, e que as frequências harmônicas na saída de vibrador sejam adequadamente suprimidas.

[0075] Observando agora a Figura 12, uma vista em seção transversal está mostrada do vibrador exemplar que foi acima descrito com referência às Figuras 4 até 6. Os sensores 201 e 202 na Figura 12 podem ser colocados sobre ou acoplados nas barras de extremidade. Dois outros sensores 205 e 206 podem estar acoplados a uma extremidade dos acionadores 207 e 208 na Figura 12. Em um exemplo, outro par de sensores 203 e 204 pode ser colocado no meio do envoltório sobre cada lado do vibrador. Em uma modalidade, os sensores 201, 202, 205 e 206 podem ser qualquer tipo de sensor de movimento de partícula, por exemplo, geofones ou acelerômetros. Em uma modalidade, os sensores 203 e 204 podem ser qualquer tipo de sensor de movimento de partícula ou um hidrofone disposto próximo da parede do envoltório. Os sensores 203 e 204 são tipicamente utilizados para um loop de retorno de controle (abaixo explicado) já que estes terão uma próxima semelhança com o sinal de campo distante do vibrador marinho. Em outros exemplos, mais ou menos do que seis sensores podem ser utilizados para medir a resposta do vibrador em outras posições selecionadas.

[0076] Os sensores que medem o movimento perpendicular à superfície de envoltório, mostrados na Figura 12 como sensores 203 e 204, podem medir a deflexão local em uma área próxima do sensor. Na Figura 13 uma configuração está mostrada onde um acelerômetro 455 mede o movimento de envoltório perpendicular ao envoltório, e quatro acelerômetros 451-454 medem o movimento de envoltório no plano do envoltório. A deflexão média do envoltório é acoplada ao movimento de envoltório no plano do envoltório, próximo das barras de extremidade. Uma possível vantagem desta configuração é que a saída dos sensores provê informações mais proximamente acopladas ao deslocamento de volume instantâneo do transdutor, comparado com um sensor que mede a deflexão local em um ponto sobre o envoltório. Os sensores de barras de extremidade 201 e 202 na Figura 12 podem ser utilizados para o mesmo propósito, mas a disposição da Figura 13 pode ser vantajosa medindo um sinal mais próximo da água e evitando problemas de folga nas barras de extremidade.

[0077] Além disso, pelo menos um sensor remoto (por exemplo, o sensor remoto 27 na Figura 1) pode ser utilizado para medir a saída de campo distante do transdutor. Em uma modalidade, as redes de sensores 24 na Figura 1 podem também ser utilizadas para este propósito. O propósito principal do sistema de controle é gerar um sinal acústico predefinido no campo distante. Portanto, a função de transferência da localização de transdutor para a localização de campo distante aproximada (rede de sensores 24 ou sensor remoto 27 na Figura 1) é medida. O inverso desta função de transferência é computado, e a saída acústica na localização do vibrador é ajustada de modo que o sinal na localização de campo distante corresponda com o sinal de saída desejado tão proximamente quanto possível.

[0078] Sob operação normal do vibrador pode ser difícil medir sinais no campo distante, já que as amplitudes podem tipicamente ser baixas, e o ruído ambiente pode ter um efeito negativo sobre as medições o ILC. Consequentemente, em algumas modalidades, pode ser vantajoso utilizar um ou mais sensores locais para controle de ILC durante a operação normal para tentar produzir uma forma de onda de saída desejada no campo distante (por exemplo, uma forma de onda tão próxima quanto possível de um sinal teórico ou de referência desejado). Com base no conhecimento de como o sinal é afetado conforme este se desloca do vibrador para o campo distante, um sinal de campo próximo desejado pode ser determinado que corresponde ao sinal de campo distante desejado. Isto pode permitir que o ILC prossiga sem realmente medir o sinal no campo distante repetidamente (por exemplo, este pode ser medido uma vez ou poucas vezes inicialmente).

[0079] Consequentemente, pode ser vantajoso determinar a função de transferência de sinal do campo próximo para o campo distante e vice-versa. Isto pode ser feito utilizando, por exemplo, um chip ou onda senoidal escalonada, e medindo os sinais tanto no campo próximo quanto no campo distante ao mesmo tempo. Esta etapa tipicamente não precisa envolver o ILC. O objetivo desta etapa é ser capaz de calcular um sinal de referência desejado para a saída acústica localmente, de modo a obter o sinal desejado no campo distante. Isto pode evitar medições de campo distante adicionais durante o processo de ILC real. A função de transferência e função de transferência inversa que foram determinadas podem então ser utilizadas em combinação com o ILC, utilizando somente as informações de sensor de sensores locais. De acordo com uma modalidade, o objetivo do ILC é controlar a saída de modo que esta corresponda a um sinal de referência modificado que leva em conta a propagação de sinal para o campo distante, de modo que a saída desejada é obtida no campo distante.

[0080] A saída dos sensores mostrados na Figura 12 e Figura 13 pode ser utilizada como entrada para um sistema controle de aprendizado iterativo (ILC) para mudar o sinal utilizado para acionar o vibrador (por exemplo, fonte de energia sísmica 18 na Figura 1) de modo que: (i) o vibrador terá uma saída de energia que tem características espectrais desejadas; (ii) as características espectrais de saída são repetíveis; e (iii) os harmônicos na saída de vibrador são substancialmente suprimidos.

[0081] Observando agora a Figura 14, uma de um sistema ILC está mostrada. O gerador de sinal 301 pode prover uma forma inicial do sinal sísmico a ser gerado pelo vibrador, por exemplo, uma varredura linear na faixa de 10 a 100 Hz. O gerador de sinal 301 pode formar parte do sistema de gravação 16 da Figura 1. Os componentes funcionais do sistema de ILC podem também ser executados em um computador de uso geral que forma parte do sistema de gravação ou em outro computador. A saída do gerador de sinal 301 pode estar acoplada no amplificador de somatório 302 o qual também recebe como entrada um sinal de correção gerado pelo ILC (abaixo explicado). A saída do amplificador de somatório 302, a qual pode ser referida como um "sinal de acionador corrigido", pode estar acoplada a um amplificador de potência, o qual aciona o vibrador. O vibrador pode ter acoplado a este dois ou mais sensores (ver Figuras 12 e 13) como acima explicado. Abaixo explicado, o amplificador de potência, o vibrador, e os sensores estão mostrados como a caixa 303. Para os propósitos desta figura, deve ser compreendido que a "Fonte" refere-se tanto ao próprio vibrador quanto aos sensores. Uma saída de sensor está mostrada na Figura 14 para simplicidade de ilustração; no entanto, o mesmo princípio e componentes podem aplicar a cada um dos sensores. A saída de um dos sensores está mostrada como o sinal de saída de sensor 304, e este representa o sinal de entrada convolvido com a função de transferência do vibrador no ponto de medição. O sinal de saída de sensor 304 pode ser utilizado no circuito 306 para subtrair ou comparar (por exemplo, determinar uma diferença) com o sinal de referência 305, o qual pode ser um sinal de saída de vibrador desejado. No circuito 307, a diferença entre o sinal de saída de sensor 304 e o sinal de referência 305 é combinada para gerar um sinal de correção de erro. O sinal de correção de erro é conduzido para o amplificador de somatório 302 como acima explicado.

[0082] A operação do ILC pode ser explicada como segue: o controle de aprendizado iterativo (ILC) é um método para rastrear o controle para sistemas que trabalham em um modo repetitivo. Alguns exemplos de sistemas que operam em um modo repetitivo incluem manipuladores de braço de robô, processos de lote químico, equipamentos de teste de confiabilidade, e neste caso vibradores marinhos. Em cada uma destas tarefas, o sistema tipicamente executa a mesma ação repetidamente com alta precisão.

[0083] Utilizando informações de repetições anteriores, uma ação de controle adequada pode ser encontrada iterativamente. O princípio de modelo interno gera condições sob as quais um rastreamento essencialmente perfeito pode ser conseguido.

[0084] Um modelo L invertido da função de transferência do sistema pode ser feito do sistema de vibrador. O mesmo sinal de acionador inicial, referido como u, pode ser repetido um número selecionado de vezes. Após cada iteração do sistema de ILC, o sinal de acionador de entrada u para o sistema de ILC pode ser atualizado. O sistema de ILC utiliza um sinal de referência, designado r, para comparar com a saída y do sistema de vibrador. A diferença entre o sistema de sinal de vibrador y e o sinal de referência r, denotada por e, pode então ser filtrada pelo modelo invertido (utilizando, por exemplo, um filtro causal e não causal) e adicionada à entrada do sistema de ILC (por exemplo, no amplificador de somatório 302). O sistema de ILC é iterado, e se a função de transferência do sistema de ILC não mudar mais rápido do que a atualização para o sinal de acionador de entrada o erro e diminuirá com relação ao tempo.

[0085] O resultado desejado de operar o sistema de ILC é que o erro tenda na direção de zero ao longo do tempo, isto é, ek(t) ^ 0 quando k ^ ». Para cada iteração do sistema de ILC (k = k+1), Uk+1(t)= uk(t)+L*ek(t). A saída do vibrador pode ser descrita pela expressão yk(t) = G* uk(t). O processo iterativo do ILC pode ser descrito pelas seguintes expressões:

onde * denota o operador de convolução, i representa a raiz quadrada de (-1) , e ® representa a frequência angular. G e L representam, respectivamente, a função de transferência de sistema e a função de transferência de sistema inversa. G(i®) e L(i®) podem tipicamente não ser conhecidos para todas as frequências, porque estes não são medidos em todas as frequências. Portanto, um filtro de passagem de banda Q pode ser aplicado para filtrar as frequências desconhecidas (isto é, aquelas frequências não medidas pelos sensores mostrados nas Figuras 12 e 13). Isto pode ser executado como segue:

[0086] Determinar uk+1=Q1*(uk)+Q2L*ek). Então é possível obter uma operação de ILC estável se

[0087]

for satisfeita para todo (1)

[0088] Para um ILC convergido, uk+1=uk o que dá u = Q1*(u+Q2L*e) do qual pode ser obtido (1-Q1)*u= Q1 Q2L*e. Para calcular o erro o seguinte pode ser utilizado:

[0089] O erro de espaço de estado e é zero para qualquer ® quando QI(Í®)=1. O acima utiliza a suposição que o sinal de acionador torna-se invariável no tempo após um número selecionado de iterações, isto é, uk+1=uk. Para obter uma adaptação lentamente variável e uma cessação de mudança final de uk+1, o fato de ganho Q2 pode ser utilizado. Se o sistema de vibrador não for linear e se a mudança para cada iteração for grande, isto poderia mudar a função de transferência muito rapidamente e o sistema de controle pode não convergir como acima sugerido. Uma não convergência pode também ocorrer se o sistema de vibrador mudar a função de transferência mais rápido do que o tempo para cada iteração. Durante o teste do sistema de ILC acima, fatores de ganho Q1=1, Q2=0,3 foram encontrados prover um bom resultado. Para lidar com o harmônico, o sistema de controle tipicamente terá uma largura de banda de 1.000 Hz mesmo se o sinal sísmico gerado pelo sistema de vibrador for tipicamente 100 Hz ou menor. Pode ser vantajoso medir a função de transferência de sistema para 1.000 Hz para se capaz de atenuar o harmônico até 1.000 Hz. Se for desejado atenuar o harmônico até 2,000 Hz, a largura de banda de sistema de controle pode ser ajustada consequentemente. A largura de banda pode incluir, entre outros parâmetros, a faixa de frequência dos sensores mostrados na Figura 12 e Figura 13, a faixa de frequência do sinal de referência 305 na Figura 14, e a faixa de frequência do sinal de acionador corrigido.

[0090] O procedimento acima pode em alguns casos ser implementado no domínio de frequência. Foi observado que certas frequências podem estar ausentes na saída de um ou mais dos sensores mostrados na Figura 12 e Figura 13, especificamente em frequências acima da segunda ressonância (segunda frequência de ressonância 112 na Figura 7). Valores zero em certas frequências podem tornar o sistema de ILC instável, porque a função de erro no domínio de frequência inclui divisão (o que seria divisão por zero nas frequências de amplitude zero). Adicionando a saída do segundo sensor, a presença de frequências de amplitude zero na saída de sensor combinada pode ser substancialmente eliminada, tornando a implementação do sistema acima estável no domínio de frequência.

[0091] Uma implementação exemplar do procedimento acima no domínio de frequência está mostrada esquematicamente na Figura 15, em que um sinal de acionador desejado 400 no domínio de frequência pode ser transformado para o domínio de tempo tal como por transformada de Fourier rápida inversa em IFFT 402, para prover um sinal de acionador analógico para operar o vibrador, no sinal de vibrador analógico 404. A saída dos sensores (por exemplo, aqueles mostrados na Figura 12 e na Figura 13) pode ser transformada para o domínio de frequência tal como por uma transformada de Fourier rápida em FFT 406 para prover uma representação da saída de vibrador real 408 em resposta ao sinal de acionador de entrada. O sinal de referência 410 pode ser combinado com a saída de sensor de FFT no circuito 412 para gerar um sinal de erro. Um termo de correção é então determinado no circuito 414 do sinal de erro. O termo de correção pode ser somado no circuito 416 com o sinal de acionador para gerar uma saída 418 para o sinal de acionador subsequente.

[0092] Expresso matematicamente (onde as letras maiúsculas representa o domínio de frequência):

onde L(i®) é uma matriz aproximada inversa à matriz G(i®).

[0093] O critério de estabilidade pode ser avaliado similarmente como acima explicado com referência ao sistema de ILC de domínio de tempo:

[0094] Uma vantagem específica em utilizar mais do que um sensor como entrada para o ILC é a baixa probabilidade de ter amplitude zero em qualquer única frequência na faixa de interesse de frequência sísmica mais o seu harmônico. Substancialmente eliminando as frequências de amplitude zero, a implementação do ILC no domínio de frequência é aperfeiçoada reduzindo as instâncias de divisão por zero.

[0095] Utilizando mais do que um sensor em combinação com atuadores individualmente controlados pode prover a capacidade de controlar a deflexão de saída de transdutor em mais de uma localização sobre o envoltório. A Figura 17 mostra um exemplo de um sistema de controle para um vibrador com dois atuadores (por exemplo, um para cada lado do vibrador) acionados por dois amplificadores, detectando a deflexão de envoltório de saída com dois sensores (por exemplo, um em cada lado) utilizados para controle de retorno. Como pode ser visto, a funcionalidade da Figura 17 é geralmente similar àquela da Figura 14. A principal diferença é que dois sinais de saída podem ser medidos, e dois sinais de atuador podem ser corrigidos, com base no conhecimento sobre o acoplamento entre cada combinação de sinal de acionador de entrada e cada sinal de sensor. Comparado com a Figura 14, números de referência correspondentes foram utilizados: os geradores de sinal 521-1 e 521-2 correspondem ao gerador de sinal 301; os amplificadores de somatório 522-1 e 522-2 correspondem ao amplificador de somatório 302; a caixa 523 corresponde à caixa 303; os sinais de saída de sensor 524-1 e 524-2 correspondem ao sinal de saída de sensor 304; os circuitos 526-1 e 526-2 correspondem ao circuito 306; os sinais de referência 525-1 e 525-2 correspondem ao sinal de referência 305; e o circuito 527 corresponde ao circuito 307.

[0096] Os dois sinais de controle podem ser colocados no vetor u

e os dois sinais de sensor no vetor y =

A matriz L é uma matriz dois por dois que aproxima um inverso da matriz G. Para Qi=I e um ganho dependente de frequência Q2(i®). a equação de atualização torna-se

[0097] O acoplamento mecânico entre os dois lados pode ser significativo em algumas modalidades. Um ajuste do sinal de entrada para um atuador pode mudar o sinal de saída em ambos os lados, especificamente em frequências mais altas. É, na maioria dos casos, possível determinar dois sinais de entrada que gerarão o sinal de saída desejado em ambos os lados. Em geral, no domínio de frequência a função de transferência de sistema das m entradas de sensor para as n saídas de atuador será dada por uma matriz m x n em cada frequência. Por exemplo, para duas entradas e duas saídas, a matriz será uma L(ico') = (L11 L12} matriz 2 x 2

paar para cada frequência. Apesar de poder ser possível ter um sistema com m < n, pode ser vantajoso ter m > n de modo a permitir um controle suficiente.

[0098] Esta matriz de função de transferência consiste em números complexos que representam a resposta de fase e amplitude para cada combinação de entrada e saída. Neste exemplo, os elementos diagonais L11, L22 nesta matriz respectivamente representarão a função de transferência do atuador do lado esquerdo para o sensor do lado esquerdo, e a função de transferência da entrada de atuador de lado direito para o sensor de lado direito. Os outros dois elementos L12 e L21 dão o acoplamento cruzado entre a entrada de atuador de lado esquerdo, o sensor de lado direito e vice versa. Para cada componente de frequência, os dois sinais de entrada podem ser determinados se a matriz de função de transferência G(i®) for invertível. A matriz 2 x 2 G neste exemplo pode ser invertida se o determinando não for igual a 0. Este será, por exemplo, tipicamente o caso quando o acoplamento direto é muito mais forte do que o acoplamento cruzado ou vice versa. A mesma proposta pode ser estendida para todas as frequências controladas, e para outras configurações com mais de dois sensores e dois atuadores. O número de entradas de atuador disponíveis determinará o número máximo de localizações de sensor de saída que podem ser controlados independentemente. Se o acoplamento cruzado mecânico for baixo, dois controlados de ILC independentes podem ser utilizados como mostrado na Figura 16. Isto significa que a matriz L é diagonal, isto é, esta tem a forma =

Em ambos os casos, Q2(i®) é uma função de ganho escalar na faixa 0 a 1 aumentando a robustez do algoritmo. Uma boa escolha foi encontrada em algumas modalidades ser Q2=0,3.

[0099] Um sistema de vibrador marinho operado utilizando dois ou mais sensores como entrada para um sistema de ILC pode prover um controle mais estável sobre o conteúdo espectral e melhor rejeição de harmônicos do que os sistemas que utilizam somente um único sensor para controlar o ILC.

[0100] Na Figura 16, dois controladores ILC independentes similares ao controlador da Figura 14 estão mostrados. O gerador de sinal 501 pode prover uma forma inicial do sinal sísmico a ser gerado pelos vibradores, por exemplo, uma varredura linear na faixa de 10 a 100 Hz. A saída do gerador de sinal 501 pode estar acoplada a amplificadores de somatório 502-1 e 502-2 os quais também recebem como entrada respectivos sinais de correção gerados pelo ILC (abaixo explicado). A saída dos amplificadores de somatório 502-1 e 502-2, as quais podem ser referidas como "sinais de acionador corrigidos" podem estar acopladas a um amplificador de potência, o qual aciona o vibrador. O vibrador pode ter acoplado a este dois ou mais sensores (ver Figuras 12 e 13) como acima explicado. Coletivamente os dois conjuntos de amplificadores de potência, vibradores, e sensores estão mostrados nas caixas 503-1 e 503-2. Para propósitos desta figura, deve ser compreendido que a "Fonte 1" e "fonte 2" referem-se a ambos os próprios vibradores assim como os sensores. A saída dos sensores está mostrada nos sinais de saída de sensor 504-1 e 504-2, os quais representam o sinal de entrada convolvido com a função de transferência dos vibradores no ponto de medição. Os sinais de saída de sensor 504-1 e 504-2 podem ser utilizados nos circuitos 506-1 e 5062 para subtrair ou comparar (por exemplo, determinar uma diferença) com referência ao sinal 505, o que pode ser um sinal de saída de vibrador desejado. Nos circuitos 507-1 e 507-2, as diferenças entre os sinais de saída de sensor 504-1 e 504-2 com relação ao sinal de referência 505 são combinadas para gerar os sinais de correção de erro. Os sinais de correção de erro são conduzidos para os amplificadores de somatório 502-1 e 502-2 como acima explicado.

[0101] Como acima discutido, o controle de ILC em algumas modalidades utiliza um modelo do transdutor de modo a computar as correções a serem aplicadas iterativamente nos sinais de atuador de entrada. Em uma modalidade, valores iniciais para este modelo podem ser gerados executando uma medição de função de transferência inicial do transdutor antes do controle de ILC começar. A função de transferência tipicamente depende da amplitude de acionamento e do tipo de sinais utilizados para esta medição. Sinais de baixa frequência, alta amplitude podem ser utilizados para manter as partes de transdutor movendo enquanto medindo a resposta de baixa amplitude em frequências mais altar. A proposta pode reduzir o efeito de aderência e assegurar que os dados medidos representam uma função de transferência média adequada para todas as deflexões esperadas durante a operação normal. O sinal de baixa frequência, alta amplitude pode ter uma frequência mais baixa e uma amplitude mais alta do que o sinal de excitação que está sendo medido para o propósito de gerar o modelo inicial. De acordo com uma modalidade, o sinal de baixa frequência, alta amplitude pode estar na porção de frequência mais baixa da banda de áudio (ou abaixo da banda de áudio) e que tem uma amplitude na mesma faixa que as amplitudes operacionais típicas.

[0102] Os sinais de correção requeridos durante a operação normal são, em frequências mais altos acima da banda de áudio, tipicamente de baixa amplitude em relação aos sinais de alta potência utilizados para criar o sinal sísmico desejado na banda de áudio. O erro de fase no modelo de transdutor utilizado para ILC pode ser menor do que ±90 graus para todas frequências utilizadas na banda de controle. Em algumas modalidades, nem todas as frequências precisam ser utilizadas - por exemplo, certas frequências podem ser puladas, e o ILC pode ser executado em outras frequências. Para todas as frequências utilizadas para ILC, no entanto, o erro de fase no modelo de transdutor pode ser menor do que ±90 graus. Foi descoberto que as medições de fase e amplitude em frequências mais altas (por exemplo, acima da banda de áudio sísmica) são dependentes do sinal transmitido na banda sísmica.

[0103] O atrito estático é definido como o atrito entre dois ou mais objetos sólidos que não estão movendo um em relação ao outro. O atrito dinâmico ocorre quando dois objetos estão movendo um em relação ao outro e esfregando juntos. O atrito estático é frequentemente maior do que o atrito dinâmico. Os atuadores de acordo com esta descrição podem executar um movimento alternativo quando uma única frequência é aplicada no atuador. Isto significa que a velocidade do atuador pode ser igual a zero duas vezes durante um período da frequência aplicada. Cada vez que isto ocorre, alguma aderência pode ocorrer, o que pode afetar a medição de função de transferência. Aplicando um sinal de baixa frequência, alta amplitude simultaneamente com a alta frequência pode reduzir o número de paradas.

[0104] Uma modalidade de adicionar tal sinal de baixa frequência, alta amplitude pode ser vista na Figura 18. Vários gráficos de deslocamento de acionador versus tempo estão mostrados sobre uma duração de 10 ms. O sinal de alta frequência 551 mostra o deslocamento do acionador excitado com um sinal de 400 Hz com amplitude 0,2. Pode ser visto que se somente este sinal de 400 Hz for aplicado no acionador, este alcançara 8 paradas 555. Quando um sinal de baixa frequência 100 Hz 552 com amplitude 1,0 é adicionado ao sinal de alta frequência 551, sinais combinados 553 e 554 que podem resultar conterão um menor número de paradas 555 (por exemplo, 4-6) comparado com quando somente o sinal de alta frequência é utilizado. As curvas mostradas em sinais combinados 553 e 554 contêm as mesmas duas frequências, com a mesma amplitude. A fase dos 400 Hz foi mudada de 90 graus entre os sinais combinados 553 e 554. Pode ser visto que a fase entre os dois sinais pode afetar o número de paradas 555 que ocorrerão.

[0105] Para ilustrar os efeitos de deslocamento de fase, a Figura 19 mostra um gráfico de dois sinais de acionamento 601 e 602 que ambos contêm um sinal de 100 Hz e um sinal de 300 Hz com a mesma amplitude. A fase do sinal de 300 Hz difere por 90 graus. Como pode ser visto, a amplitude de pico difere significativamente para um vibrador não linear, a fase entre diferentes componentes de frequência no sinal pode ser importante. Se o transdutor saturar ou atingir um limite mecânico em alguma amplitude de alto acionamento como mostrado no pico 603, a função de transferência medida pode diferir da condição de acionamento dada pelo sinal de acionamento 602, o qual tem uma amplitude de pico mais baixa.

[0106] O atrito é tipicamente não uniforme sobre o ciclo de deflexão do transdutor. Pode ser vantajoso para o modelo refletir o comportamento do transdutor conforme suas partes movem em todas as posições utilizadas durante uma deflexão. Um sinal de alta amplitude, baixa frequência pode ser utilizado para assegurar que as medições de função de transferência de altas frequência sejam gravadas utilizando todas as deflexões utilizadas pelos atuadores durante a operação normal.

[0107] A folga mecânica em articulações pode ter uma influência não linear e afetar a função de transferência. Em frequências mais altas, tipicamente pequenas amplitudes de sinal serão requeridas para a correção aplicada durante a operação de ILC. Aplicar sinais de amplitude similar durante as medições de função de transferência iniciais pode levar a erros significativos. Se a folga mecânica for igual a ou maior do que a amplitude de excitação utilizada durante a medição de função de transferência, os sinais de saída de sensor serão próximos de zero, tornando a medição de função de transferência inconfiável.

[0108] Uma não linearidade no vibrador marinho pode gerar harmônicos e/ou frequências de intermodulação. O conteúdo de frequências dos sinais utilizados para a medição de função de transferência pode ser escolhido, no entanto, de modo que os harmônicos e intermodulação não coincidam com a frequência a ser medida.

[0109] Um ou mais sinais de baixa frequência, alta amplitude (por exemplo, com amplitudes tão próximas quanto praticamente possível da amplitude utilizada durante a transmissão normal) podem ser utilizados para manter as parte de transdutor movendo através do ciclo de deflexão total enquanto medindo a resposta de baixa amplitude em frequências mais altas. Esta proposta pode reduzir o efeito de aderência e assegurar que os dados medidos representam uma função de transferência média adequada para todas as deflexões esperadas durante a operação normal.

[0110] O sinal de entrada u_tot(t) utilizado para a medição de função de transferência pode ser escolhido como u_tot(t) = p(t) + u_0(t) onde p(t) = A_p sen(2πf_p t) é um sinal de alta amplitude, baixa frequência, e onde u_0(t) = a sen(2π f t+phi) é um sinal de excitação utilizado para encontrar a função de transferência na frequência f. para ter certeza que não existe nenhuma interação entre o harmônico do sinal p(t) e o sinal u_0, pode ser vantajoso assegurar que não exista nenhum inteiro N tal como N*f_p = f. Isto pode ser feito mudando a frequência f_p ligeiramente, por exemplo encontrando um N tal que (N+0,5)f_p = f , minimizando o desvio entre o f_p resultante e alguma frequência alvo f_p,target.

[0111] Os sinais de baixa frequência podem ser aplicados a todos os atuadores simultaneamente, enquanto o sinal de alta frequência pode ser aplicado somente a um atuador de cada vez quando as funções de transferência são medidas.

[0112] De acordo com algumas modalidades, o controle preciso da saída de campo distante de um vibrador marinho é importante para a sua utilidade na aquisição de dados sísmicos. Para frequências mais baixas, o vibrador geralmente será pequeno comparado com o comprimento de onda. Foi acima mostrado nas Eqs. 1-10 que o vibrador marinho operará com carregamento reativo da água. A impedância causada pela água circundando o vibrador marinho é geralmente dependente de frequência.

[0113] Dentro do campo próximo de um vibrador (por exemplo, onde os efeitos de superfícies geralmente trabalhando parcialmente fora de fase podem ser importantes), uma medição em uma distância radial (próxima) pode não referir diretamente a medições em maiores distâncias na mesma direção pela lei de dispersão esférica.

[0114] O espectro de pressão gravado com um hidrofone de campo próximo pode, portanto, não ser o mesmo que um espectro gravado com um hidrofone de campo distante.

[0115] Observando agora a Figura 20, um diagrama esquemático dos percursos de sinais de vibrador está mostrado. O vibrador marinho 701 é rebocado por um navio dentro de um corpo de água. O vibrador marinho 701 inclui sensor(es) local(is) 708, e sensor(es) remoto(s) 703 estão colocados em uma localização mais distante. Uma energia que sobe mostrada no percurso 705 que atinge a superfície do mar 700 pode ser refletida para baixo ao longo do percurso 706 para o(s) sensor(es) remoto(s) 703. O vibrador marinho 701 pode, portanto, vantajosamente ser operado a uma profundidade que corresponde a aproximadamente um quarto do comprimento de onda na frequência central da saída de vibrador marinho, de modo a obter uma interferência construtiva e maximizar a saída de energia na direção vertical para baixo. A fase do sinal refletido em relação ao sinal direto dependerá da frequência e do ângulo de observação "a" na Figura 20. Em frequências mais altas, a diferença em comprimento de percurso entre o percurso direto 702 e o percurso refletido (isto é, os percursos 705 e 706) pode ser significativa comparada com o comprimento de onda. Um espectro medido no(s) sensor(es) remoto(s) 703 pode conter uma ondulação na frequência causada pela interação entre a energia recebida diretamente do vibrador marinho 701, versus a energia refletida através da superfície do mar.

[0116] A amplitude acústica e espectro de fase podem, portanto, depender onde é medida. A saída acústica do vibrador pode, portanto, ser medida a uma distância grande comparada com o tamanho do vibrador marinho e sensor(es) remoto(s) 703. Ao mesmo tempo, a saída é gravada com sensor(es) local(is) 708 sobre, dentro, ou próximo do vibrador. A função de transferência G_ld(f) de sensor(s) local(is) 708 para sensor(es) remoto(s) 703 é computada. A função de transferência inversa L_dl(f) pode ser computada 1/G_ld(f).

[0117] Um sinal de saída predeterminado Y_far a ser gerado no campo distante na direção "a" é multiplicado pela função de transferência inversa L_dl(f) de modo a obter o(s) sinal(is) de saída desejado(s) Y_d_loc para sensor(es) local(is) 708. O algoritmo de ILC pode então iterativamente ajustar os sinais de entrada de atuador de vibrador marinho até que a saída Y_loc do(s) sensor(es) local(is) seja igual Y_d_loc.

[0118] Outra vantagem de algumas modalidades desta descrição é a capacidade para o ILC lidar com fontes impulsivas (por exemplo, pistolas de ar) na proximidade de fontes e sensores de vibrador marinho.

[0119] Em áreas onde o vibrador marinho está operando próximo a pistolas de ar e/ou outras fontes impulsivas, o sistema de ILC pode vantajosamente manipular estes outros pulsos. O vibrador marinho tipicamente repetidamente transmitirá pulsos relativamente longos com (por exemplo) 30-100 segundos de duração. Diversos tipos de formas de onda podem ser utilizados, por exemplo, uma varredura de frequência sobre a banda de frequência do vibrador marinho (um chirp). A mesma forma de onda de vibrador de baixa frequência pode tipicamente ser repetida mais ou menos continuamente.

[0120] As pistolas de ar, em contraste, tipicamente transmitem pulsos discretos ou tiros, por exemplo, a cada 10 segundos. O disparo exato de tiros de pistola de ar pode tipicamente ser determinado com base na posição do navio (tipicamente determinada através de GPS). Por exemplo, os tiros de pistola de ar são tipicamente feitos em posições espacialmente uniformemente distribuídas. A transmissão de vibrador marinho pode, portanto, vantajosamente ser dessincronizada do disparo de pistola de ar, de modo que os pulsos de pistola de ar tipicamente não aparecem na mesma localização no tempo, com relação ao sinal transmitido do vibrador marinho.

[0121] O sistema de ILC de vibrador marinho na presença de fontes impulsivas tais como pistolas de ar pode utilizar o fato que o mesmo sinal (ou conjunto de sinais) é geralmente repetido diversas vezes.

[0122] Como acima descrito, o sistema de controle pode medir a saída real para dentro da água e então calcular um ajuste para o próximo sinal de entrada para os acionadores de atuador, de modo que p próximo sinal de saída será mais próximo da saída desejada, se comparado com a saída corrente medida. Para que o sistema de controle interativo funcione bem, a sinal de vibrador assim deve ser medida precisamente.

[0123] Certas partes (no domínio de tempo) do sinal de saída medido do vibrador marinho podem conter uma energia interferente de pulsos de pistola de ar. Estas partes podem ser identificadas em diversos modos. Os sinais de disparo de pistola de ar e os retardos de propagação conhecidos podem ser utilizados em algumas modalidades. É também possível detectar estes sinais observando o sinal de erro no sistema de controle. O sinal de erro tipicamente será grande para os segmentos de tempo quando os sensores de saída captam sinais indesejados de pulsos de pistola de ar. Isto significa que quando um súbito aumento é observado no sinal de erro em um intervalo de tempo específico, este pode ser provavelmente indicação de sinais de interferência de pistolas de ar exemplares ou some alguma outra fonte impulsiva, ao invés de um súbito problema dentro do controle do vibrador.

[0124] O sistema de controle iterativo pode em algumas modalidades ser ajustado para aplicar correções mais lentamente, e ignorar partes do sinal onde a interferência está presente. Por exemplo, este não precisa corrigir todas as partes da forma de onda em uma iteração. É assim possível deixar o sistema de ILC funcionar sobre somente os segmentos de tempo onde nenhuma energia de transferência está presente nos sinais de sensor.

[0125] O ILC pode assim ser capaz de controlar todas as partes de sinal de saída, dado que este pode precisamente medir todas as partes do sinal, mas não precisa fazer isto em cada iteração, isto é para cada única transmissão da forma de onda. Consequentemente, pode ser vantajoso assegurar que os pulsos de pistola de ar interferentes não ocorrem repetidamente na mesma localização (posição no tempo), referenciada ao início da transmissão de vibrador marinho. Isto é, os pulsos de pistola de ar e as transmissões de vibrador marinho podem ser dessincronizados.

[0126] O sistema vibrador marinho pode, portanto, ser dessincronizado do sistema de transmissão de pistola de ar. Isto pode ser feito em diversos modos. Uma modalidade começa enviando o sinal de vibrador após um retardo randômico (por exemplo, 0-10 segundos), após as pistolas de ar estarem transmitindo.

[0127] Outra modalidade ajusta os comprimentos de pulso de vibrador de modo que estes não são um múltiplo uniforme do tempo entre os pulsos de pistola de ar. Se, por exemplo, os pulsos de pistola de ar são transmitidos a cada 10 segundos, e o vibrador envia um pulso de 33 segundos repetidamente, os pulsos de pistola de ar podem não ocorrer na mesma posição no tempo em cada gravação da saída do sinal de saída do vibrador marinho. Isto pode ser suficiente para assegurar que o algoritmo de ILC pode medir todas as partes do sinal de saída em algum tempo.

[0128] Para detectar a presença de pulsos de pistola de ar (ou outras grandes perturbações intermitentes) e para minimizar o efeito prejudicial sobre o algoritmo de ILC, o seguinte método pode ser utilizado em uma modalidade.

[0129] Primeiro, calcular o sinal de erro e(t) = r(t) - y(t) como a diferença entre o sinal desejado r(t) e o sinal medido y(t) sobre o intervalo de medição [0; T], Se diversos sensores forem utilizados e, r e y podem ser avaliados por vetor. O sinal de detecção discrepante d(t) é calculado como uma convolução entre uma função de janela adequada w(t) e o valor absoluto do sinal de erro e(t), e normalizado com a energia de erro total. Por exemplo, este pode ser expresso como segue:

[0130] Se e for uma quantidade avaliada por vetor, a energia de erro momentânea pode ser utilizada:

[0131] Onde possível escolha de função de janela é uma função de vagão retangular, dando:

onde um valor adequado de Δ está relacionado com o comprimento esperado da perturbação (por exemplo, 100 milissegundos), e T é a duração total do sinal transmitido (por exemplo 10 segundos). Esta "robustificação" mudará o sinal de erro e(t) para uma versão robustificada er(t) como segue:

[0132] Aqui, dthreshold é um parâmetro que determina qual nível de perturbação será considerado anormal. O sinal de erro robustificado er(t) está então substituindo o sinal de erro e(t) no algoritmo de ILC.

[0133] Se a atualização do sinal de controle for feita no domínio de frequência esta pode assim tomar a forma:

onde Er(i®) é a FFT do sinal de domínio de tempo robustificado er(t).

[0134] Observando agora as Figuras 21-24, vários fluxos de processo de acordo com as modalidades desta descrição estão mostrados.

[0135] A Figura 21 é um fluxograma de um método para controlar um vibrador marinho através de múltiplos atuadores utilizando ILC de acordo com uma modalidade. O fluxo começa na etapa 900.

[0136] Na etapa 900, uma saída acústica é medida por pelo menos dois sensores de um vibrador marinho. Por exemplo, os sensores podem estar em respectivas posições dentro ou sobre o vibrador marinho. A saída acústica medida pelos sensores pode ser gerada pelo vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 902.

[0137] Na etapa 902, sinais de atuação para o vibrador marinho são iterativamente mudados com base na saída acústica medida e a um sinal de referência especificado. Por exemplo, o sinal de referência especificado pode ser uma saída desejada para o vibrador marinho. O fluxo termina (ou em algumas modalidades repete) na etapa 902.

[0138] A Figura 22 é um fluxograma de um método para utilizar um sinal de baixa frequência para reduzir os efeitos de atrito estático. O fluxo começa na etapa 910.

[0139] Na etapa 910, primeiros sinais de entrada são providos para um vibrador marinho. Os primeiros sinais de entrada podem incluir um sinal de excitação e um sinal de alta amplitude, baixa frequência operável para diminuir os efeitos de atrito no vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 912.

[0140] Na etapa 912, a saída acústica do vibrador marinho é medida. Por exemplo, esta medição pode ser executada através de um ou mais sensores dentro ou sobre o vibrador marinho, e/ou um ou mais sensores em uma região de campo distante do vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 914.

[0141] Na etapa 914, os valores iniciais para uma função de transferência do vibrador marinho são gerados com base na saída acústica medida da etapa 912. O fluxo termina na etapa 914.

[0142] A Figura 23 é um fluxograma de um método para calibrar um vibrador marinho utilizando ILC com base em uma função de transferência entre as medições de campo próximo e campo distante. O fluxo começa na etapa 920.

[0143] Na etapa 920, a saída acústica de um vibrador marinho é medida. A medição pode ser executada através de pelo menos um sensor local ao vibrador marinho e pelo menos um sensor remoto do vibrador marinho. Por exemplo, o sensor local pode estar localizado dentro, sobre, ou próximo do vibrador marinho. O sensor remoto pode estar localizado em uma região de campo distante do vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 922.

[0144] Na etapa 922, um sinal de atuação do vibrador marinho é ajustado com base nas medições da etapa 920 assim como um sinal de referência. O sinal de referência pode ser, por exemplo, uma saída desejada do vibrador marinho. O fluxo prossegue para a etapa 924.

[0145] Na etapa 924, as etapas de medir e ajustar (por exemplo, etapas 920 e 922) são repetidas até que uma condição limite seja atendida. Por exemplo, a repetição pode ajustar o sinal de atuação para produzir um sinal de saída de campo distante desejado para dentro de uma tolerância especificada. O fluxo termina na etapa 924.

[0146] A Figura 24 é um fluxograma de um método para operar um vibrador marinho em conjunto com fontes de sinal impulsivas (por exemplo, uma ou mais pistolas de ar) utilizando ILC. Em geral, este método pode ser aplicado a qualquer perturbação grande, intermitente. Como mostrado, o método da Figura 24 é um método iterativo. O fluxo prossegue começa na etapa 930.

[0147] Na etapa 930, pelo menos um sensor mede a saída acústica de um vibrador marinho e pulsos de sinal de pelo menos uma perturbação intermitente grande. O fluxo prossegue para a etapa 932.

[0148] Na etapa 932, para uma primeira ou mais iterações, o sinal de atuação é deixado inalterado em resposta a uma indicação que a força de sinal medida dos pulsos de sinal da pelo menos uma perturbação intermitente grande excede um limite especificado. Por exemplo, a indicação que a força de sinal medida dos pulsos de sinal da pelo menos uma perturbação intermitente grande pode indicar que uma pistola de ar está correntemente disparando. O fluxo prossegue para a etapa 934.

[0149] Na etapa 934, para uma segunda ou mais iterações, o sinal de atuação é mudado com base em uma diferença entre um sinal de saída de campo distante desejado e as medições. O sinal de atuação pode ser mudado em resposta à indicação de não exceder o limite especificado. Como mostrado, a mudança pode ajustar o sinal de atuação para produzir o sinal de saída de campo distante desejado para dentro de uma tolerância especificada. O fluxo termina na etapa 934.

[0150] Apesar desta descrição ter sido descrita com relação a um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, tendo o benefício desta descrição, apreciarão que outras modalidades podem ser imaginadas as quais não afastam do escopo das reivindicações como aqui descritas.

[0151] Apesar de modalidades específicas terem sido acima descritas, estas modalidades não pretendem limitar o escopo da presente descrição, mesmo onde somente uma única modalidade está descrita com relação a uma característica específica. Exemplos de características providas na descrição pretendem ser ilustrativos ao invés de restritivos a menos que declarado de outro modo. A descrição acima pretende cobrir tais alternativas, modificações, e equivalentes como seria aparente para uma pessoa versada na técnica tendo o benefício desta descrição.

[0152] O escopo da presente descrição inclui qualquer característica ou combinação de características aqui descritas (ou explicitamente ou implicitamente), ou qualquer sua generalização, se esta mitiga ou não qualquer um ou todos os problemas aqui tratados. Várias vantagens da presente descrição foram aqui descritas, mas as modalidades podem prover algumas, todas, ou nenhuma de tais vantagens, ou podem prover outras vantagens.

Claims (17)

1. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um vibrador marinho (130) configurado para gerar uma saída acústica através de pelo menos um atuador (133); pelo menos um sensor (27); e uma unidade de controle configurada para iterativamente mudar um sinal de atuação para o vibrador marinho (130) com base em medições através do pelo menos um sensor (27) da saída acústica e de pulsos de sinal de pelo menos uma fonte de sinal sísmico impulsivo; em que para mudar iterativamente o sinal de atuação, para cada iteração de uma pluralidade de iterações, a unidade de controle é ainda configurada para: deixar o sinal de atuação inalterado em resposta a uma indicação de força de sinal medida dos pulsos de sinal de pelo menos uma fonte de sinal sísmico impulsivo excedendo um limite especificado; e mudar o sinal de atuação com base em uma diferença entre um sinal de saída de campo distante desejado e as medições por pelo menos um sensor (27) em resposta à indicação de não exceder o limite especificado; em que mudar iterativamente o sinal de atuação ajusta o sinal de atuação para produzir o sinal de saída de campo distante desejado dentro de uma tolerância especificada.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que deixa o sinal de atuação inalterado em resposta à indicação de força de sinal medida dos pulsos de sinal da pelo menos uma fonte de sinal sísmico impulsivo excedendo o limite especificado, e muda o sinal de atuação com base em uma diferença entre o sinal de saída de campo distante desejado e as medições por pelo menos um sensor (27) em resposta à indicação de não exceder o limite especificado, a unidade de controle está configurada para: determinar um primeiro sinal de erro que inclui a diferença entre o sinal de saída de campo distante desejado e as medições por pelo menos um sensor (27); determinar a indicação com base no primeiro sinal de erro; determinar um segundo sinal de erro com base no primeiro sinal de erro e na indicação, em que o segundo sinal de erro é igual a zero quando a indicação excede o valor limite especificado, e é igual ao primeiro sinal de erro quando a indicação não excede o limite especificado; e mudar o sinal de atuação com base no segundo sinal de erro.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que para determinar o primeiro sinal de erro, a unidade de controle é ainda configurada para determinar a diferença entre o sinal de saída de campo distante desejado e as medições por pelo menos um sensor (27) sobre intervalo de medição especificado; e em que para determinar a indicação inclui convolver uma função de janela especificada com um valor absoluto do primeiro sinal de erro, e normalizar a convolução com uma energia de erro total do primeiro sinal de erro.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor (27) inclui uma pluralidade de sensores, em que as medições por pelo menos um sensor (27) incluem medições pela pluralidade de sensores, e em que o primeiro sinal de erro, o segundo sinal de erro, o sinal de saída de campo distante desejado, e as medições pela pluralidade de sensores são cada um avaliados por vetor.

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o sistema está configurado para: dessincronizar a saída acústica dos pulsos de sinal da pelo menos uma fonte de sinal sísmico impulsivo.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os pulsos de sinal da pelo menos uma fonte de sinal sísmico impulsivo ocorrem em uma primeira frequência especificada, e em que para dessincronizar a saída acústica, o sistema é ainda configurado para pelo menos uma iteração, retardar a transmissão da saída acústica por um deslocamento randômico.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que os pulsos de sinal da pelo menos uma fonte de sinal sísmico impulsivo correm em uma primeira frequência especificada, e em que para dessincronizar a saída acústica, o sistema é ainda configurado para gerar a saída acústica com comprimentos de pulso que não são múltiplos uniformes de um intervalo de tempo entre os pulsos de sinal da pelo menos uma fonte de sinal sísmico impulsivo.

8. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um atuador (133) inclui um ou mais de: um acionador eletrodinâmico; um acionador magnetoestritivo; um acionador piezeléctrico; ou um acionador de motor linear.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o vibrador marinho (130) inclui um ou mais de: um elemento vibratório flextensional; um elemento vibratório dobrador; ou um elemento vibratório de pistão.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor (27) inclui um sensor acústico remoto colocado em um campo distante acústico do vibrador marinho (130).

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em diferentes iterações, a unidade de controle é configurada para alterar o sinal de atuação para controlar diferentes segmentos de tempo da saída acústica.

12. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: iterativamente executar: medir (900), por pelo menos um sensor (27), a saída de um vibrador marinho (130) e pulsos de sinal de pelo menos uma perturbação intermitente grande; para uma primeira ou mais iterações, deixar um sinal de atuação para o vibrador marinho (130) inalterado em resposta a uma indicação de força de sinal medida dos pulsos de sinal da pelo menos uma perturbação intermitente grande excedendo um limite especificado; e para uma segunda ou mais iterações, mudar (902) o sinal de atuação com base em uma diferença entre o sinal de saída de campo distante desejado e as medições por pelo menos um sensor (27) em resposta à indicação de não exceder o limite especificado; em que a mudança ajusta o sinal de atuação para produzir o sinal de saída de campo distante desejado dentro de uma tolerância especificada.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o deixar o sinal de atuação inalterado em resposta à indicação de força de sinal medida dos pulsos de sinal da pelo menos uma perturbação intermitente grande excedendo o limite especificado, e o mudar o sinal de atuação em resposta à indicação de não exceder o limite especificado inclui: determinar um primeiro sinal de erro que inclui uma diferença entre o sinal de saída de campo distante desejado e as medições por pelo menos um sensor (27); determinar a indicação com base no primeiro sinal de erro; determinar um segundo sinal de erro com base no primeiro sinal de erro e na indicação, em que o segundo sinal de erro é igual a zero quando a indicação excede o limite especificado, e é igual ao primeiro sinal de erro quando indicação não excede o limite especificado; e mudar o sinal de atuação com base no segundo sinal de erro.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que: a determinação do primeiro sinal de erro inclui determinar uma diferença entre o sinal de saída de campo distante desejado e as medições por pelo menos um sensor (27) sobre um intervalo de medição especificado; e a determinação da indicação inclui convolver uma função de janela especificada com um valor absoluto do primeiro sinal de erro, e normalizar a convolução com energia de erro total do primeiro sinal de erro.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: produzir um produto de dados geofísicos com base na saída acústica medida.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: medir a saída refletida do vibrador marinho (130) através de pelo menos um sensor diferente, em que saída refletida foi refletida de pelo menos uma formação geofísica; e produzir um produto de dados geofísicos com base na saída refletida medida.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ainda compreende importar o produto de dados geofísicos onshore.

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