FR3005749A1 - MARINE ACOUSTIC VIBRATOR WITH GAS SPRING COMPENSATION - Google Patents

MARINE ACOUSTIC VIBRATOR WITH GAS SPRING COMPENSATION Download PDF

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Abstract

La présente invention se rapporte à la limitation de l'écoulement de gaz dans un vibrateur acoustique marin (100) afin de compenser des effets de ressort à gaz. Une forme de réalisation prévoit un vibrateur acoustique marin (100), comportant : une enveloppe extérieure (104) ; et un limiteur d'écoulement de gaz variable (102) disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure (104), le vibrateur acoustique marin (100) ayant une fréquence de résonance pouvant être sélectionnée au moins en partie sur la base du limiteur d'écoulement de gaz variable (102).The present invention relates to the limitation of gas flow in a marine acoustic vibrator (100) to compensate for gas spring effects. One embodiment provides a marine acoustic vibrator (100), comprising: an outer casing (104); and a variable gas flow limiter (102) disposed within the outer casing (104), the marine acoustic vibrator (100) having a resonant frequency selectable at least in part based on the limiter variable gas flow (102).

Description

La présente invention se rapporte d'une manière générale à des vibrateurs acoustiques pour des recherches sismiques marines. Plus particulièrement, des formes de réalisation se rapportent à la limitation de l'écoulement de gaz dans un vibrateur acoustique marin afin de compenser des effets de ressort à gaz. Des sources sonores sont généralement des dispositifs qui génèrent de l'énergie acoustique. Une utilisation de sources sonores se fait dans une recherche sismique marine dans laquelle les sources sonores peuvent être utilisées pour générer de l'énergie acoustique qui se déplace vers le bas à travers l'eau et dans la roche sous la surface. Après interaction avec la roche sous la surface, par exemple aux limites entre différentes couches sous la surface, une partie de l'énergie acoustique peut être renvoyée vers la surface de l'eau et être détectée par des capteurs spécialisés. L'énergie détectée peut être utilisée pour déduire certaines propriétés de la roche sous la surface, telles que la structure, la composition minérale et le contenu de fluide, en procurant ainsi de l'information utile dans la récupération d'hydrocarbures. La plupart des sources sonores utilisées aujourd'hui dans la recherche sismique marine sont du type à impulsion, dans lequel des efforts sont faits pour générer autant d'énergie que possible sur un temps aussi court que possible. Les plus couramment utilisées de ces sources de type à impulsion sont des canons pneumatiques qui utilisent de manière typique de l'air comprimé pour générer une onde sonore. D'autres exemples de sources de type à impulsion comprennent des explosifs et des sources d'impulsion à chute de poids. Un autre type de source sonore qui peut être utilisé dans la recherche sismique comprend des vibrateurs acoustiques marins, tels que des sources à commande hydraulique, des vibrateurs électromécaniques, des vibrateurs acoustiques marins électriques, et des sources utilisant une matière piézoélectrique ou magnétostrictive. Des sources de vibrateur génèrent de manière typique des vibrations sur une plage de fréquences dans une configuration connue sous le nom de « sweep » (« balayage ») ou « chirp » (« compression-expansion »). Des sources sonores antérieures pour utilisation dans la recherche sismique marine ont été conçues de manière typique pour un fonctionnement à relativement haute-fréquence (par exemple au-dessus de 10 Hz). Toutefois, il est bien connu que, lorsque des ondes sonores se déplacent à travers l'eau et à travers des structures géologiques sous la surface, des ondes sonores de fréquence plus élevée peuvent s'atténuer plus rapidement que des ondes sonores de fréquence plus basse, et par conséquent, des ondes sonores de fréquence plus basse peuvent être transmises sur des distances plus longues à travers l'eau et les structures géologiques que des ondes sonores de fréquence plus élevée. Ainsi, des efforts ont été faits pour développer des sources sonores qui peuvent fonctionner à des fréquences basses. Des vibrateurs acoustiques marins qui peuvent avoir au moins une fréquence de résonance d'environ 10 Hz ou moins ont été développés. Afin d'obtenir un niveau donné de sortie dans l'eau, ces vibrateurs acoustiques marins doivent de manière typique subir un changement de volume. Afin de fonctionner en profondeur tout en minimisant le poids structurel, le vibrateur acoustique marin peut être équilibré en pression avec une pression hydrostatique externe. Lorsque le gaz interne (par exemple de l'air) dans la source augmente en pression, le module de compressibilité du gaz interne augmente également. Cette augmentation du module de compressibilité ou de « ressort à gaz » tend ainsi à faire de la raideur du gaz interne une fonction de la profondeur de fonctionnement de la source. De plus, la raideur de la structure et le gaz interne sont des facteurs déterminants principaux dans la fréquence de la résonance de la source. Par conséquent, la résonance du vibrateur acoustique marin peut varier avec la profondeur, particulièrement dans des vibrateurs où le volume intérieur de la source peut être équilibré en pression avec la pression hydrostatique externe. Afin de résoudre les problèmes de l'art antérieur, la présente invention prévoit, dans un premier aspect, un vibrateur acoustique marin qui comporte une enveloppe extérieure, un limiteur d'écoulement de gaz variable disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure, le vibrateur acoustique marin ayant une fréquence de résonance pouvant être sélectionnée au moins en partie sur la base du limiteur d'écoulement de gaz variable. Le vibrateur acoustique marin peut comporter en outre un dispositif d'entraînement disposé au moins partiellement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure et relié à celle-ci, lequel dispositif d'entraînement peut comporter un dispositif d'entraînement électrodynamique. Le vibrateur acoustique marin peut avoir au moins deux fréquences de résonance d'environ 10 Hz ou moins lorsqu'il est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres. Le limiteur d'écoulement de gaz variable peut comporter une première plaque comportant des trous, et une deuxième plaque comportant des trous, la deuxième plaque étant mobile afin de recouvrir au moins partiellement les trous dans la première plaque. Le limiteur d'écoulement de gaz variable peut avoir une position ouverte et une position fermée, les trous dans la première plaque étant au moins partiellement obstrués par la deuxième plaque dans la position fermée, et les trous dans la première plaque et les trous dans la deuxième plaque étant alignés dans la position ouverte pour un écoulement de gaz maximum à travers le limiteur d'écoulement de gaz variable. Le limiteur d'écoulement de gaz variable peut être fixé sur un bâti dans le vibrateur acoustique marin, le bâti étant relié à l'enveloppe extérieure. Le vibrateur acoustique marin peut comporter en outre un bâti relié à l'enveloppe de flexion-extension, le dispositif d'entraînement ayant une première extrémité fixée sur l'enveloppe extérieure et une deuxième extrémité fixée sur le bâti. Il peut comporter en outre un ressort relié à l'enveloppe extérieure, et des masses fixées au ressort. Selon un deuxième aspect, la présente invention prévoit un vibrateur acoustique marin qui comporte une enveloppe extérieure de flexion-extension, un bâti relié à l'enveloppe extérieure de flexion-extension, un dispositif d'entraînement ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité étant fixée sur l'enveloppe extérieure de flexion-extension, et la deuxième extrémité étant fixée sur le bâti, un ressort à gaz étant prévu avec une masse afin de générer une première fréquence de résonance, et la valeur du ressort à gaz étant changée par une limitation de l'écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin afin de commander ainsi la première fréquence de résonance en profondeur. Le vibrateur acoustique marin peut avoir au moins deux fréquences de résonance d'environ 10 Hz ou moins lorsqu'il est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres. Il peut comporter en outre un limiteur d'écoulement de gaz disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure. Le limiteur d'écoulement de gaz variable peut comporter une première plaque comportant des trous, et une deuxième plaque comportant des trous, la deuxième plaque étant mobile afin de recouvrir au moins partiellement les trous dans la première plaque. Le limiteur d'écoulement de gaz variable peut avoir une position ouverte et une position fermée, les trous dans la première plaque étant au moins partiellement obstrués par la deuxième plaque dans la position fermée, et les trous dans la première plaque et les trous dans la deuxième plaque étant alignés dans la position ouverte pour un écoulement de gaz maximum à travers le limiteur d'écoulement de gaz variable. Le limiteur d'écoulement de gaz variable peut être fixé sur le bâti. Enfin, la présente invention prévoit, dans un troisième aspect, un procédé qui comporte le fait de remorquer un vibrateur acoustique dans une étendue d'eau, de déclencher le vibrateur acoustique afin de générer de l'énergie acoustique dans l'étendue d'eau, de limiter un écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique afin de commander une première fréquence de résonance du vibrateur acoustique, et de détecter de l'énergie acoustique provenant du vibrateur acoustique. Le vibrateur acoustique peut être remorqué à une première profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres. Le procédé peut comporter en outre le fait de remorquer le vibrateur acoustique à une deuxième profondeur, l'écoulement de gaz étant limité dans le vibrateur acoustique lorsqu'il est remorqué à la première profondeur de telle sorte que la première fréquence de résonance du vibrateur acoustique est sensiblement constante lorsqu'une profondeur de remorquage varie de la première profondeur à la deuxième profondeur. La limitation de l'écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique peut comporter le fait de déplacer une plaque afin d'obstruer au moins partiellement des trous dans une autre plaque.The present invention relates generally to acoustic vibrators for marine seismic research. More particularly, embodiments relate to limiting the flow of gas in a marine acoustic vibrator to compensate for gas spring effects. Sound sources are generally devices that generate acoustic energy. Sound sources are used in marine seismic research in which sound sources can be used to generate acoustic energy that moves downward through water and into rock below the surface. After interacting with the rock below the surface, for example at the boundaries between different layers below the surface, some of the acoustic energy can be returned to the surface of the water and be detected by specialized sensors. The detected energy can be used to derive certain properties of the rock beneath the surface, such as structure, mineral composition and fluid content, thereby providing useful information in hydrocarbon recovery. Most of the sound sources used today in marine seismic research are pulse type, in which efforts are made to generate as much energy as possible over as short a time as possible. The most commonly used of these pulse type sources are pneumatic guns which typically use compressed air to generate a sound wave. Other examples of pulse type sources include explosives and weight loss pulse sources. Another type of sound source that can be used in seismic research includes marine acoustic vibrators, such as hydraulically controlled sources, electromechanical vibrators, electric marine acoustic vibrators, and sources using a piezoelectric or magnetostrictive material. Vibrator sources typically generate vibrations over a frequency range in a configuration known as "sweep" or "chirp" ("compression-expansion"). Earlier sound sources for use in marine seismic research have been typically designed for relatively high-frequency operation (eg, above 10 Hz). However, it is well known that, as sound waves move through water and through sub-surface geological structures, higher frequency sound waves can attenuate faster than lower frequency sound waves. and, therefore, lower frequency sound waves can be transmitted over longer distances through water and geological structures than higher frequency sound waves. Thus, efforts have been made to develop sound sources that can operate at low frequencies. Marine acoustic vibrators that can have at least one resonance frequency of about 10 Hz or less have been developed. In order to obtain a given level of output in the water, these marine acoustic vibrators must typically undergo a change in volume. In order to operate in depth while minimizing the structural weight, the marine acoustic vibrator can be pressure balanced with external hydrostatic pressure. When the internal gas (for example, air) in the source increases in pressure, the compressibility modulus of the internal gas also increases. This increase in compressibility modulus or "gas spring" thus tends to make the stiffness of the internal gas a function of the operating depth of the source. In addition, the stiffness of the structure and the internal gas are major determinants in the frequency of the resonance of the source. Therefore, the resonance of the marine acoustic vibrator can vary with depth, particularly in vibrators where the interior volume of the source can be pressure balanced with the external hydrostatic pressure. In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides, in a first aspect, a marine acoustic vibrator which comprises an outer casing, a variable gas flow limiter disposed inside the outer casing, the marine acoustic vibrator having a resonant frequency selectable at least in part based on the variable gas flow limiter. The marine acoustic vibrator may further comprise a driving device disposed at least partially inside the outer casing and connected thereto, which driving device may comprise an electrodynamic drive device. The marine acoustic vibrator can have at least two resonant frequencies of about 10 Hz or less when submerged in water at a depth of about 0 meters to about 300 meters. The variable gas flow restrictor may include a first plate having holes, and a second plate having holes, the second plate being movable to at least partially cover the holes in the first plate. The variable gas flow limiter may have an open position and a closed position, the holes in the first plate being at least partially obstructed by the second plate in the closed position, and the holes in the first plate and the holes in the second plate being aligned in the open position for maximum gas flow through the variable gas flow restrictor. The variable gas flow limiter can be fixed on a frame in the marine acoustic vibrator, the frame being connected to the outer casing. The marine acoustic vibrator may further comprise a frame connected to the flexion-extension envelope, the driving device having a first end fixed to the outer casing and a second end fixed to the frame. It may further comprise a spring connected to the outer casing, and masses fixed to the spring. According to a second aspect, the present invention provides a marine acoustic vibrator which comprises an outer flexion-extension envelope, a frame connected to the outer flexion-extension envelope, a driving device having a first end and a second end, the first end being fixed to the outer bending-extension shell, and the second end being fixed to the frame, a gas spring being provided with a mass to generate a first resonance frequency, and the value of the gas spring being changed by a limitation of the gas flow in the marine acoustic vibrator so as to thereby control the first resonant frequency at depth. The marine acoustic vibrator can have at least two resonant frequencies of about 10 Hz or less when submerged in water at a depth of about 0 meters to about 300 meters. It may further comprise a gas flow limiter disposed inside the outer casing. The variable gas flow restrictor may include a first plate having holes, and a second plate having holes, the second plate being movable to at least partially cover the holes in the first plate. The variable gas flow limiter may have an open position and a closed position, the holes in the first plate being at least partially obstructed by the second plate in the closed position, and the holes in the first plate and the holes in the second plate being aligned in the open position for maximum gas flow through the variable gas flow restrictor. The variable gas flow limiter can be fixed on the frame. Finally, the present invention provides, in a third aspect, a method which comprises towing an acoustic vibrator into a body of water, to trigger the acoustic vibrator to generate acoustic energy in the body of water , limiting a flow of gas in the acoustic vibrator to control a first resonance frequency of the acoustic vibrator, and detecting acoustic energy from the acoustic vibrator. The acoustic vibrator can be towed to a first depth of about 0 meters to about 300 meters. The method may further include towing the acoustic vibrator to a second depth, the gas flow being limited in the acoustic vibrator when it is towed to the first depth so that the first resonance frequency of the acoustic vibrator is substantially constant when a towing depth varies from the first depth to the second depth. Restricting gas flow in the acoustic vibrator may include moving a plate to at least partially obstruct holes in another plate.

Le procédé peut comporter en outre le fait d'ouvrir un limiteur d'écoulement de gaz variable afin de permettre un écoulement de gaz accru dans le vibrateur acoustique lorsque le vibrateur acoustique est remorqué dans l'étendue d'eau. Il peut comporter en outre le fait d'augmenter une pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe du vibrateur acoustique afin d'égaliser la pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe avec la pression d'eau en profondeur. Il peut également comporter le fait de produire un produit de données géophysiques à partir de l'énergie acoustique détectée indicative de certaines propriétés de roche sous la surface au-dessous de l'étendue d'eau.The method may further include opening a variable gas flow restrictor to allow increased gas flow into the acoustic vibrator when the acoustic vibrator is towed into the body of water. It may further include increasing a gas pressure within the envelope of the acoustic vibrator to equalize the gas pressure within the envelope with the water pressure at depth. It may also include generating a geophysical data product from the detected acoustic energy indicative of certain rock properties below the surface below the water body.

Les dessins annexés illustrent certains aspects de certaines formes de réalisation de la présente invention et ne doivent pas être utilisés pour limiter ou définir l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent l'effet du ressort à gaz lorsque le vibrateur acoustique marin est remorqué plus profondément selon des formes de réalisation d'exemple. La figure 3 est un spectre d'amplitude simulé montrant l'effet prévu du gaz comprimé qui génère un ressort à gaz lorsque le vibrateur acoustique marin est remorqué plus profondément selon des formes de réalisation d'exemple. La figure 4 illustre une forme de réalisation d'exemple d'un vibrateur acoustique marin avec un limiteur d'écoulement de gaz variable. La figure 5 illustre une forme de réalisation d'exemple d'un limiteur d'écoulement de gaz variable pour utilisation avec un vibrateur acoustique marin.The accompanying drawings illustrate certain aspects of certain embodiments of the present invention and should not be used to limit or define the invention. Figures 1 and 2 illustrate the effect of the gas spring when the marine acoustic vibrator is towed deeper according to exemplary embodiments. Fig. 3 is a simulated amplitude spectrum showing the expected effect of the compressed gas that generates a gas spring when the marine acoustic vibrator is towed deeper according to exemplary embodiments. Figure 4 illustrates an exemplary embodiment of a marine acoustic vibrator with a variable gas flow limiter. Figure 5 illustrates an exemplary embodiment of a variable gas flow restrictor for use with a marine acoustic vibrator.

La figure 6 illustre une forme de réalisation d'exemple d'un vibrateur acoustique marin avec un limiteur d'écoulement de gaz variable en coupe. La figure 7 illustre une autre forme de réalisation d'exemple d'un vibrateur acoustique marin avec un limiteur d'écoulement de gaz variable en coupe. La figure 8 illustre encore une autre forme de réalisation d'exemple d'un vibrateur acoustique marin avec un limiteur d'écoulement de gaz variable en coupe.Figure 6 illustrates an exemplary embodiment of a marine acoustic vibrator with a variable section gas flow limiter. Figure 7 illustrates another exemplary embodiment of a marine acoustic vibrator with a variable section gas flow limiter. Figure 8 illustrates yet another exemplary embodiment of a marine acoustic vibrator with a variable section gas flow limiter.

La figure 9 est une vue de dessus du vibrateur acoustique marin de la figure 8 selon des formes de réalisation d'exemple. Les figures 10 et 11 sont des tracés de spectre d'amplitude par rapport à la fréquence pour un vibrateur acoustique marin d'exemple à 10 mètres et à 100 mètres, respectivement, selon des formes de réalisation d'exemple. La figure 12 illustre une forme de réalisation d'exemple d'un vibrateur acoustique marin selon des formes de réalisation d'exemple.Figure 9 is a top view of the marine acoustic vibrator of Figure 8 according to exemplary embodiments. Figures 10 and 11 are frequency-amplitude spectrum plots for an exemplary marine acoustic vibrator at 10 meters and 100 meters, respectively, according to exemplary embodiments. Fig. 12 illustrates an exemplary embodiment of a marine acoustic vibrator according to exemplary embodiments.

La figure 13 est une forme de réalisation d'exemple d'un système sismique marin d'étude utilisant un vibrateur acoustique. Il est évident que la présente description n'est pas limitée à des dispositifs ou des procédés particuliers, qui peuvent bien sûr varier. Il est également évident que la terminologie utilisée ici a pour but de décrire des formes de réalisation particulières seulement, et n'est pas prévue pour être limitative. Tous les nombres et plages décrits ici peuvent varier dans une certaine mesure. Chaque fois qu'une plage numérique avec une limite inférieure et une limite supérieure est décrite, n'importe quel nombre et n'importe quelle plage incluse tombant dans la plage sont spécifiquement divulgués. Bien que des formes de réalisation individuelles soient discutées, l'invention couvre toutes les combinaisons de toutes ces formes de réalisation. Telles qu'utilisées ici, les formes au singulier « un », « une », « le » et « la » désignent des configurations où un ou plusieurs éléments visés sont présents, à moins que le contenu impose clairement qu'il en soit autrement. Le terme « peut » est utilisé dans cette description avec un sens large (c'est-à-dire, ayant le potentiel de, étant capable de) et pas un sens strict (c'est-à-dire, doit). Le terme « comprend » et ses dérivés signifie « comprenant, mais sans être limité à ». Le terme « relié » signifie raccordé directement ou indirectement. S'il y a un conflit quelconque dans les usages d'un mot ou d'un terme dans cette description, les définitions qui sont en rapport avec cette description doivent être adoptées pour la compréhension de cette invention. Les formes de réalisation se rapportent d'une manière générale à des vibrateurs acoustiques pour des recherches sismiques marines. Plus particulièrement, dans une ou plusieurs formes de réalisation, un écoulement de gaz peut être limité dans un vibrateur acoustique marin afin de compenser des effets de ressort à gaz. Comme cela est discuté plus en détail ci-dessous, l'écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin peut être limité afin de rendre le ressort à gaz plus ou moins raide pour contrôler ainsi la première fréquence de résonance en profondeur. Des vibrateurs acoustiques peuvent être utilisés dans la recherche sismique marine pour générer de l'énergie acoustique qui se déplace vers le bas à travers l'eau et vers le bas dans la terre. Les formes de réalisation des vibrateurs acoustiques marins peuvent comprendre une enveloppe externe qui contient un gaz sous pression. A titre d'exemple, un vibrateur acoustique marin peut comprendre une enveloppe externe qui définit un volume interne dans lequel peut être disposé un gaz. Le gaz peut être n'importe quel gaz ou une combinaison de gaz (par de l'air, de l'oxygène, de l'azote, du dioxyde de carbone, etc.) qui est choisi sur la base des exigences opérationnelles attendues du dispositif. Un homme du métier ayant le bénéfice de cette description est capable de choisir un gaz ou une combinaison de gaz approprié pour utilisation dans le vibrateur acoustique marin. Des exemples de vibrateurs acoustiques marins peuvent comprendre des vibrateurs actionnés de manière hydraulique, des vibrateurs électromécaniques, des vibrateurs acoustiques marins électriques, et des vibrateurs utilisant une matière piézoélectrique ou magnétostrictive. Dans certaines formes de réalisation, le vibrateur acoustique marin peut être une source du type à enveloppe à flexion- extension. Les dispositifs à flexion-extension comprenant des dispositifs d'actionnement et des transducteurs agissent comme des transformateurs mécaniques, qui transforment et amplifient le déplacement et la force générés dans l'élément actif pour répondre aux demandes de différentes applications. Les sources du type à enveloppe à flexion-extension sont généralement des vibrateurs acoustiques marins ayant une enveloppe extérieure qui vibre et fléchit afin de générer de l'énergie acoustique. Des exemples de sources du type à enveloppe à flexion-extension peuvent être trouvés dans le brevet des États-Unis N° 8 446 798. Dans certaines formes de réalisation, le vibrateur acoustique marin peut avoir un système de compensation de pression. Le système de compensation de pression peut être utilisé, par exemple, pour égaliser la pression de gaz interne de l'enveloppe extérieure du vibrateur acoustique marin avec la pression externe. La pression de gaz interne de l'enveloppe extérieure du vibrateur acoustique marin est appelée ci-après « pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe ». La compensation de pression peut être utilisée, par exemple, avec des vibrateurs acoustiques marins, où la source doit subir un changement de volume pour obtenir un niveau de sortie donné. Lorsque la profondeur du vibrateur acoustique marin, la pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe peut être augmentée afin d'égaliser une pression avec la pression d'eau qui augmente du fait de la profondeur. De l'air ou un autre gaz approprié peut être introduit dans l'enveloppe extérieure du vibrateur, par exemple, pour augmenter la pression de gaz interne. Cependant, l'augmentation de la pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe peut créer un effet de « ressort à gaz » qui affecte la fréquence de résonance du vibrateur acoustique marin. En particulier, la fréquence de résonance peut augmenter lorsque la pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe augmente. Le gaz sous pression à l'intérieur d'un vibrateur acoustique marin peut avoir une raideur plus élevée que celle de l'enveloppe extérieure de la source sonore dans certaines formes de réalisation. Les hommes de l'art, avec le bénéfice de cette description, doivent apprécier le fait qu'une augmentation de la pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe peut également avoir pour résultat une augmentation du module de compressibilité (raideur) du gaz (par exemple de l'air) dans l'enveloppe extérieure. Du fait que fréquence de résonance du vibrateur acoustique marin est basée au moins sur la combinaison de la raideur de l'enveloppe extérieure et de la raideur du gaz dans l'enveloppe extérieure, cette augmentation de module de compressibilité affecte la fréquence de résonance. Ainsi, la fréquence de résonance du vibrateur acoustique marin peut augmenter quand le vibrateur est remorqué à une plus grande profondeur.Fig. 13 is an exemplary embodiment of a marine seismic survey system using an acoustic vibrator. It is obvious that the present description is not limited to particular devices or methods, which of course may vary. It is also evident that the terminology used herein is intended to describe particular embodiments only, and is not intended to be limiting. All numbers and ranges described here may vary to some extent. Whenever a numeric range with a lower limit and an upper limit is described, any number and any included range falling into the range are specifically disclosed. Although individual embodiments are discussed, the invention covers all combinations of all these embodiments. As used herein, the singular forms "a", "an", "the" and "the" refer to configurations where one or more of the subject elements are present, unless the content clearly dictates otherwise . The term "may" is used in this description in a broad sense (i.e., having the potential of, being able to) and not a strict sense (i.e., must). The term "includes" and its derivatives means "including, but not limited to". The term "connected" means connected directly or indirectly. If there is any conflict in the use of a word or term in this description, the definitions which are relevant to that description must be adopted for the understanding of this invention. Embodiments generally relate to acoustic vibrators for marine seismic searches. More particularly, in one or more embodiments, a gas flow may be limited in a marine acoustic vibrator to compensate for gas spring effects. As discussed in more detail below, the flow of gas in the marine acoustic vibrator can be limited to make the gas spring more or less stiff to thereby control the first resonance frequency at depth. Acoustic vibrators can be used in marine seismic research to generate acoustic energy that moves down through the water and down into the earth. Embodiments of marine acoustic vibrators may include an outer shell that contains a gas under pressure. By way of example, a marine acoustic vibrator may comprise an outer envelope which defines an internal volume in which a gas may be arranged. The gas may be any gas or a combination of gases (by air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, etc.) which is selected on the basis of the expected operational requirements of the device. One skilled in the art having the benefit of this description is able to choose a gas or a combination of gases suitable for use in the marine acoustic vibrator. Examples of marine acoustic vibrators may include hydraulically operated vibrators, electromechanical vibrators, electric marine acoustic vibrators, and vibrators using a piezoelectric or magnetostrictive material. In some embodiments, the marine acoustic vibrator may be a flexion-extension envelope type source. Flexion-extension devices comprising actuators and transducers act as mechanical transformers, which transform and amplify the displacement and force generated in the active element to meet the demands of different applications. Bending-extension envelope type sources are generally marine acoustic vibrators having an outer shell that vibrates and flexes to generate acoustic energy. Examples of flexion-extension envelope type sources can be found in U.S. Patent No. 8,446,798. In some embodiments, the marine acoustic vibrator may have a pressure compensation system. The pressure compensation system may be used, for example, to equalize the internal gas pressure of the outer shell of the marine acoustic vibrator with the external pressure. The internal gas pressure of the outer shell of the marine acoustic vibrator is hereinafter referred to as "gas pressure inside the shell". The pressure compensation can be used, for example, with marine acoustic vibrators, where the source must undergo a change of volume to obtain a given output level. When the depth of the marine acoustic vibrator, the gas pressure inside the envelope can be increased in order to equalize a pressure with the water pressure which increases due to the depth. Air or other suitable gas may be introduced into the outer casing of the vibrator, for example, to increase the internal gas pressure. However, increasing the gas pressure inside the shell can create a "gas spring" effect that affects the resonant frequency of the marine acoustic vibrator. In particular, the resonance frequency may increase as the gas pressure inside the envelope increases. The pressurized gas within a marine acoustic vibrator may be stiffer than the outer envelope of the sound source in some embodiments. Those skilled in the art, with the benefit of this description, must appreciate the fact that an increase in the gas pressure inside the casing may also result in an increase in the compressibility modulus (stiffness) of the casing. gas (eg air) in the outer shell. Since the resonant frequency of the marine acoustic vibrator is based at least on the combination of the stiffness of the outer shell and the stiffness of the gas in the outer shell, this increase in compressibility modulus affects the resonant frequency. Thus, the resonance frequency of the marine acoustic vibrator can increase when the vibrator is towed to a greater depth.

Les figures 1 et 2 illustrent l'effet d'un ressort à gaz (par exemple de l'air comprimé) sur un vibrateur acoustique marin en profondeur selon des formes de réalisation d'exemple. Dans la figure 1, le gaz interne d'enveloppe est représenté par la référence 2. Pour illustrer le ressort à gaz, le gaz interne d'enveloppe 2 est représenté à l'état neutre en 4, est en compression en 6, et est en détente en 8. En ce qui concerne la figure 2, la courbe 10 est une représentation hypothétique de la 10 sortie d'un vibrateur acoustique marin à D mètres sans compensation de pression, alors que la courbe représentée en 12 représente la sortie du vibrateur acoustique marin à D + x mètres avec compensation de pression. Une compensation de pression signifie une augmentation de 15 pression et une augmentation résultante de la raideur du ressort à gaz. Comme cela est illustré, la résonance du vibrateur acoustique marin se déplace vers le haut avec une compensation de pression, en montrant ainsi comment un ressort à gaz raide peut avoir pour résultat une fréquence 20 de résonance plus élevée. La figure 3 est un spectre d'amplitude simulé à partir d'une simulation aux éléments finis montrant l'effet du ressort à gaz en fonction de la profondeur. Les courbes de la figure 3 représentent la sortie d'un vibrateur 25 acoustique marin remorqué à une profondeur variable avec une compensation de pression. En particulier, les courbes dans la figure 3 représentent la sortie du vibrateur acoustique marin remorqué à 0 mètre, 50 mètres, 100 mètres, et 120 mètres, respectivement, représentée en 14, 16, 18, 30 et 20 dans la figure 3. Comme cela est illustré, l'augmentation de la fréquence de résonance peut être plus prononcée à des profondeurs plus grandes, en indiquant ainsi que la fréquence de résonance augmente lorsque le ressort à gaz est rendu plus raide.Figures 1 and 2 illustrate the effect of a gas spring (eg compressed air) on a marine acoustic vibrator in depth according to exemplary embodiments. In FIG. 1, the internal shell gas is represented by reference numeral 2. In order to illustrate the gas spring, the internal shell gas 2 is represented in the neutral state at 4, is in compression at 6, and is 8. With regard to FIG. 2, the curve 10 is a hypothetical representation of the output of a marine acoustic vibrator at D meters without pressure compensation, while the curve represented at 12 represents the output of the vibrator. Marine acoustics at D + x meters with pressure compensation. Pressure compensation means an increase in pressure and a resulting increase in the stiffness of the gas spring. As illustrated, the resonance of the marine acoustic vibrator moves upward with pressure compensation, thus showing how a stiff gas spring can result in a higher resonant frequency. Figure 3 is a simulated amplitude spectrum from a finite element simulation showing the effect of the gas spring as a function of depth. The curves of FIG. 3 represent the output of a marine acoustic vibrator towed to a variable depth with pressure compensation. In particular, the curves in Figure 3 represent the output of the marine acoustic vibrator towed at 0 meters, 50 meters, 100 meters, and 120 meters, respectively, represented in 14, 16, 18, 30, and 20 in Figure 3. As this is illustrated, the increase of the resonance frequency can be more pronounced at greater depths, thus indicating that the resonant frequency increases when the gas spring is made steeper.

Selon les présentes formes de réalisation, le ressort à gaz peut être commandé en limitant un écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin. A titre d'exemple, un limiteur d'écoulement de gaz variable peut être disposé à l'intérieur du vibrateur acoustique marin et peut changer le volume interne de gaz afin de rendre le ressort à gaz plus ou moins raide. Du fait que la raideur du ressort à gaz affecte la fréquence de résonance, le ressort à gaz peut être changé afin de commander ainsi la fréquence de résonance. Ceci peut être particulièrement souhaitable avec un vibrateur acoustique marin qui peut être remorqué à différentes profondeurs. Dans certaines formes de réalisation, il peut être souhaitable d'avoir la fréquence de résonance qui reste sensiblement constante (par exemple qui varie de pas plus de 5%) indépendamment de la profondeur. Cependant, comme cela a été décrit précédemment, quand le vibrateur acoustique marin peut être abaissé dans l'eau, le gaz peut être comprimé par le système de compensation de pression de telle sorte que le ressort à gaz peut devenir plus raide à des profondeurs croissantes. Par exemple, un vibrateur acoustique marin ayant une résonance de 2,5 Hz à 120 mètres peut avoir une résonance bien plus basse à 50 mètres. Pour compenser cet effet de ressort à gaz, l'écoulement de gaz dans le 25 vibrateur acoustique marin peut être limité à des profondeurs plus faibles afin de rendre le ressort à gaz plus raide, en augmentant ainsi la fréquence de résonance. Dans certaines formes de réalisation, le vibrateur acoustique marin peut présenter au moins une 30 fréquence de résonance (lorsqu'il est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres) entre environ 1 Hz et environ 200 Hz. Dans des variantes de forme de réalisation, le vibrateur acoustique marin peut présenter au moins une fréquence de résonance (lorsqu'il est immergé dans l'eau) entre environ 0,1 Hz et environ 100 Hz, en variante, entre environ 0,1 Hz et environ 10 Hz, et en variante, entre environ 0,1 Hz et environ 5 Hz. Dans une certaine forme de réalisation, le vibrateur acoustique marin peut présenter au moins deux fréquences de résonance d'environ 10 Hz ou moins (lorsqu'il est immergé dans l'eau). Dans certaines formes de réalisation, la première fréquence de résonance peut être commandée en limitant un écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin. Dans des formes de réalisation particulières, la première fréquence de résonance peut être augmentée par une limitation de l'écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin. A titre d'exemple, la première fréquence de résonance peut être commandée afin d'être sensiblement constante indépendamment de la profondeur. La figure 4 illustre une forme de réalisation d'exemple d'un vibrateur acoustique marin 100 qui comprend un limiteur de gaz variable 102, par exemple, afin de limiter un écoulement de gaz, et ainsi compenser des effets de ressort à gaz. Dans la forme de réalisation illustrée, le vibrateur acoustique marin 100 est une source du type à enveloppe à flexion-extension. Comme cela est illustré, le vibrateur acoustique marin 100 peut comprendre une enveloppe extérieure 104, qui peut être fermée, par exemple, par deux parties latérales d'enveloppe 106a, 106b. Alors que cela n'est pas représenté dans la figure 4, les parties latérales d'enveloppe 106a, 106b peuvent être reliées au niveau de ou près des extrémités de leurs grands axes plus longs grâce à un mécanisme de raccordement approprié, tel que des charnières. Comme cela est illustré, le vibrateur acoustique marin 100 peut comprendre en outre un ou plusieurs dispositifs d'entraînement 108, qui peuvent être un entraînement électrodynamique, par exemple. L'enveloppe extérieure 104 ainsi que les dispositifs d'entraînement 108 peuvent fonctionner afin de déterminer une première fréquence de résonance pour le vibrateur acoustique marin. Les dispositifs d'entraînement 108 peuvent être reliés à la face des deux parties latérales d'enveloppe 106a, 106b. Comme cela est illustré, le vibrateur acoustique marin 100 peut comprendre en outre un bâti 109 capable de suspendre les dispositifs d'entraînement 108 dans l'enveloppe extérieure 104. Dans la forme de réalisation d'illustration, le bâti 109 peut être sous la forme d'un cadre. Dans l'illustration en coupe de la figure 4, le limiteur de gaz variable 102 est disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 104. Comme cela est illustré, le limiteur de gaz variable 102 peut être fixé sur le bâti 109. Dans des formes de réalisation d'exemple, le limiteur de gaz variable 102 a une structure de plaque coulissante qui est mobile entre une position fermée et une position ouverte. Dans la position fermée ou partiellement fermée, le limiteur de gaz variable 102 peut être utilisé pour limiter l'écoulement de gaz dans l'enveloppe extérieure 104. Dans certaines formes de réalisation, le limiteur de gaz variable 102 peut isoler complètement une partie du volume interne de l'enveloppe extérieure 104. Par conséquent, l'écoulement de gaz peut être limité lorsque l'on souhaite rendre le ressort à gaz plus raide, ce qui peut être souhaité dans certaines formes de réalisation. A titre d'exemple, on peut souhaiter rendre le ressort à gaz plus raide et augmenter ainsi la première fréquence de résonance à des faibles profondeurs. Ce type de compensation de ressort à gaz peut être réalisé, par exemple, quand une fréquence de résonance sensiblement constante est souhaitée indépendamment de la profondeur. Sans compensation de ressort à gaz, le ressort à gaz peut se raidir lorsque le vibrateur acoustique marin 100 est abaissé dans l'eau, en amenant ainsi la première fréquence de résonance à varier avec la profondeur. Cependant, les présentes formes de réalisation peuvent assurer une fréquence de résonance pour le vibrateur acoustique marin 100 choisie sur la base d'au moins en partie le limiteur de gaz variable 102 de telle sorte que le vibrateur acoustique marin 100 peut avoir une fréquence de résonance sensiblement constante indépendamment de la profondeur. Si l'on se réfère maintenant à la figure 5, une 10 forme de réalisation d'exemple d'un limiteur de gaz variable 102 va maintenant être décrite plus en détail. Comme cela est illustré, le limiteur de gaz variable 102 peut avoir une structure de plaque coulissante qui comporte une première plaque 110 et une deuxième plaque 112. La 15 première plaque 110 peut comporter des trous 114, et la deuxième plaque 112 peut également comporter des trous 116. La première plaque 112 et la deuxième plaque 110 comme cela est illustré peuvent être chacune d'une forme globalement rectangulaire dans certaines formes de réalisation, mais 20 d'autres configurations de plaque peuvent être appropriée en comprenant des structures carrée, circulaire, elliptique, ou de forme irrégulière. Le nombre de trous 114 dans la première plaque 110 et de trous 116 dans la deuxième plaque 112 peut être choisi afin d'obtenir la 25 quantité souhaitée d'écoulement de gaz. Chacun des trous 114 et des trous 116 peut avoir un diamètre et un espacement choisis basés sur la quantité souhaitée d'écoulement de gaz et une fréquence de résonance souhaitée, entre autres. Par exemple, la taille de trou 30 peut être réduite avec un espacement accru si moins d'écoulement de gaz est souhaité alors que la taille de trou peut être augmentée avec un espacement réduit si davantage d'écoulement de gaz est souhaité.According to the present embodiments, the gas spring can be controlled by limiting a flow of gas in the marine acoustic vibrator. For example, a variable gas flow limiter may be disposed within the marine acoustic vibrator and may change the internal volume of gas to make the gas spring more or less stiff. Because the stiffness of the gas spring affects the resonant frequency, the gas spring can be changed to thereby control the resonance frequency. This may be particularly desirable with a marine acoustic vibrator that can be towed at different depths. In some embodiments, it may be desirable to have the resonant frequency that remains substantially constant (e.g., which varies by no more than 5%) regardless of the depth. However, as previously described, when the marine acoustic vibrator can be lowered into the water, the gas can be compressed by the pressure compensation system such that the gas spring can become steeper at increasing depths. . For example, a marine acoustic vibrator with a resonance of 2.5 Hz to 120 meters may have a much lower resonance at 50 meters. To compensate for this gas spring effect, the flow of gas in the marine acoustic vibrator can be limited to lower depths to make the gas spring stiffer, thereby increasing the resonant frequency. In some embodiments, the marine acoustic vibrator may have at least one resonant frequency (when immersed in water at a depth of about 0 meters to about 300 meters) between about 1 Hz and about 200 Hz. In alternative embodiments, the marine acoustic vibrator may have at least one resonant frequency (when immersed in water) between about 0.1 Hz and about 100 Hz, alternatively between about 0, 1 Hz and about 10 Hz, and alternatively, between about 0.1 Hz and about 5 Hz. In one embodiment, the marine acoustic vibrator may have at least two resonance frequencies of about 10 Hz or less (when it is immersed in water). In some embodiments, the first resonance frequency can be controlled by limiting a flow of gas in the marine acoustic vibrator. In particular embodiments, the first resonance frequency can be increased by limiting the gas flow in the marine acoustic vibrator. For example, the first resonance frequency can be controlled to be substantially constant regardless of the depth. Figure 4 illustrates an exemplary embodiment of a marine acoustic vibrator 100 which includes a variable gas limiter 102, for example, to limit a gas flow, and thereby compensate for gas spring effects. In the illustrated embodiment, marine acoustic vibrator 100 is a flex-extension envelope type source. As illustrated, the marine acoustic vibrator 100 may include an outer casing 104, which may be closed, for example, by two casing side portions 106a, 106b. While not shown in FIG. 4, the casing side portions 106a, 106b may be connected at or near the ends of their longer major shafts by means of a suitable connecting mechanism, such as hinges. . As illustrated, the marine acoustic vibrator 100 may further include one or more driving devices 108, which may be an electrodynamic drive, for example. The outer casing 104 and the drive devices 108 may operate to determine a first resonant frequency for the marine acoustic vibrator. The drive devices 108 may be connected to the face of the two envelope side portions 106a, 106b. As illustrated, the marine acoustic vibrator 100 may further include a frame 109 capable of suspending the drive devices 108 in the outer casing 104. In the illustrative embodiment, the frame 109 may be in the form of a frame. In the cross-sectional illustration of FIG. 4, the variable gas limiter 102 is disposed within the outer shell 104. As illustrated, the variable gas limiter 102 may be attached to the frame 109. In In exemplary embodiments, the variable gas limiter 102 has a sliding plate structure that is movable between a closed position and an open position. In the closed or partially closed position, the variable gas limiter 102 may be used to limit the flow of gas into the outer casing 104. In some embodiments, the variable gas restrictor 102 may completely isolate a portion of the volume. Thus, the flow of gas may be limited when it is desired to make the gas spring stiffer, which may be desired in some embodiments. For example, it may be desired to make the gas spring stiffer and thus increase the first resonant frequency to shallow depths. This type of gas spring compensation can be realized, for example, when a substantially constant resonant frequency is desired regardless of the depth. Without gas spring compensation, the gas spring can stiffen when the marine acoustic vibrator 100 is lowered into the water, thereby causing the first resonant frequency to vary with the depth. However, the present embodiments can provide a resonant frequency for the marine acoustic vibrator 100 selected based at least in part on the variable gas limiter 102 so that the marine acoustic vibrator 100 can have a resonant frequency substantially constant regardless of depth. Referring now to FIG. 5, an exemplary embodiment of a variable gas limiter 102 will now be described in more detail. As illustrated, the variable gas limiter 102 may have a sliding plate structure that includes a first plate 110 and a second plate 112. The first plate 110 may include holes 114, and the second plate 112 may also include The first plate 112 and the second plate 110 as illustrated may each be of a generally rectangular shape in some embodiments, but other plate configurations may be suitable including square, circular, elliptical, or irregularly shaped. The number of holes 114 in the first plate 110 and holes 116 in the second plate 112 may be selected to provide the desired amount of gas flow. Each of the holes 114 and holes 116 may have a selected diameter and spacing based on the desired amount of gas flow and a desired resonant frequency, among others. For example, the hole size 30 can be reduced with increased spacing if less gas flow is desired while the hole size can be increased with reduced spacing if more gas flow is desired.

Le limiteur de gaz variable 102 peut être mobile depuis (ou vers) une position fermée ou partiellement fermée (par exemple côté gauche de la figure 5) vers (ou depuis) une position ouverte (par exemple côté droit de la figure 5). Dans la position ouverte, les trous 114 dans la première plaque 110 peuvent être alignés avec les trous 116 dans la deuxième plaque 112 de telle sorte que des trous débouchants 118 sont formés dans le limiteur de gaz variable 102 en permettant un écoulement de gaz maximum.The variable gas limiter 102 may be movable from (or to) a closed or partially closed position (e.g., left side of Fig. 5) to (or from) an open position (e.g., right side of Fig. 5). In the open position, the holes 114 in the first plate 110 may be aligned with the holes 116 in the second plate 112 such that through holes 118 are formed in the variable gas limiter 102 allowing maximum gas flow.

Dans la position fermée, les trous 114 dans la première plaque 110 peuvent être au moins partiellement limités par la deuxième plaque 112 en limitant ainsi un écoulement de gaz dans des trous débouchants 118. Grâce à un mouvement de la deuxième plaque 112, la taille de trou des trous débouchants 118 peut être réduite, en limitant un écoulement de gaz. En d'autres termes, la deuxième plaque 112 peut être positionnée afin de limiter efficacement la taille des trous débouchants 118. Dans certaines formes de réalisation comme cela est représenté dans la figure 5, la deuxième plaque 112 peut être positionnée afin de fermer partiellement le limiteur de gaz variable 102 de telle sorte que les trous 114 dans la première plaque 110 sont sensiblement bloqués. Un entraînement électrique, un entraînement pneumatique, un entraînement hydraulique, ou un autre entraînement approprié peut être utilisé dans la commande du limiteur de gaz variable 102. Un mécanisme (non représenté) peut relier le limiteur de gaz variable 102 à un système de commande qui peut fonctionner afin de commander la position de la deuxième plaque 112 et ainsi l'écoulement de gaz. Le limiteur de gaz variable 102 peut être commandé, par exemple, afin de maintenir une fréquence de résonance sensiblement constante lorsque la profondeur du vibrateur acoustique marin 100 change. Par exemple, le limiteur de gaz variable 102 peut être fermé lorsque la fréquence augmente afin de maintenir une fréquence de résonance sensiblement constante. Dans certaines formes de réalisation, le limiteur de gaz variable 102 peut être entraîné de manière passive, par exemple sur la base d'un capteur de pression. Dans certaines formes de réalisation, le limiteur de gaz variable 102 peut être commandé à distance depuis le navire de remorquage ou un bateau de travail (par exemple le navire de recherche 200 de la figure 13). Dans certaines formes de réalisation, le limiteur de gaz variable 102 peut être fixé en place dans certaines opérations. Il est évident que la première plaque 110 peut être équipée des fentes ou d'un autre capotage approprié (par exemple un volet, un dispositif à guillotine, etc.) qui peuvent être commandés afin de permettre ou de limiter un écoulement de gaz à travers les trous 114. Bien que la figure 5 illustre le limiteur de gaz variable 102 sous la forme d'une structure à plaque coulissante, d'autres mécanismes appropriés destinés à limiter l'écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin 100 peuvent être utilisés selon des formes de réalisation d'exemple, y compris des portes articulées, des portes enroulées, et équivalent. Par exemple, un dispositif (par exemple une plaque, une porte, etc.) peut être utilisé pour isoler une partie du volume interne disponible pour le ressort à gaz. La figure 6 illustre un vibrateur acoustique marin 100 qui comprend un limiteur de gaz variable 102. Le vibrateur acoustique marin 100 de la figure 6 est représenté en coupe. Comme cela est illustré, le vibrateur acoustique marin 100 comprend une enveloppe extérieure 104, qui peut être fabriquée en acier de ressort ou un métal élastique similaire, et qui peut être un transducteur à flexion-extension de classe V. Dans la forme de réalisation illustrée, la forme de l'enveloppe extérieure 104 peut être appelée d'une manière générale comme étant de flexion-extension. Comme cela est illustré, l'enveloppe extérieure 104 peut être formée, par exemple, par deux parties latérales d'enveloppe 106a, 106b reliées au niveau de ou près des extrémités de leurs grands axes plus longs, par des charnières respectives 120 dans des formes de réalisation particulières. Dans des formes de réalisation particulières, l'enveloppe extérieure 104 peut agir comme un ressort ayant une première constante de ressort afin de générer une première fréquence de résonance. Comme cela est évident pour un homme de l'art avec le bénéfice de cette description, la constante de ressort de l'enveloppe extérieure 104 peut être déterminée par ses dimensions, sa composition de matière, et sa forme à l'état détendu, par exemple. Bien que la figure 6 représente une enveloppe à flexion-extension de forme essentiellement semi-elliptique, des enveloppes à flexion-extension d'autres formes, y compris convexe, concave, plate, ou des combinaisons de celles-ci, peuvent également convenir. Dans certaines formes de réalisation, les dimensions, la composition de matière, et la forme de l'enveloppe extérieure 104 peuvent être choisies afin de procurer une constante de ressort souple pour des vibrations entre environ 1 et 10 Hz quand le vibrateur acoustique marin est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres. Comme cela est illustré, le vibrateur acoustique marin 100 peut comprendre en outre un dispositif d'entraînement 108, qui peut être un dispositif d'entraînement électrodynamique. L'enveloppe extérieure 104 ainsi que le dispositif d'entraînement 108 peuvent fonctionner afin de déterminer une première fréquence de résonance du vibrateur acoustique marin 100. Dans certaines formes de réalisation, le dispositif d'entraînement 108 peut être un dispositif d'entraînement à « bobine mobile » ou « bobine acoustique », qui peut fournir la capacité de générer de très grandes amplitudes d'énergie acoustique. Bien que la forme de réalisation particulière décrite ici montre un dispositif d'entraînement bidirectionnel, des formes de réalisation avec un ou plusieurs dispositifs d'entraînement unidirectionnels ou dans lesquelles une pluralité de dispositifs d'entraînement est utilisée en parallèle, sont dans la portée de l'invention. Le dispositif d'entraînement 108 peut être relié à la face des deux parties latérales d'enveloppe 106a, 106b. Par exemple, comme cela est illustré dans la figure 6, le dispositif d'entraînement 108 peut être relié approximativement au point médian vertical de la face de l'enveloppe extérieure 104, à proximité des extrémités des petits axes plus courts des parties latérales d'enveloppe 106a, 106b. Dans certaines formes de réalisation, le vibrateur acoustique marin 100 peut comprendre en outre un bâti 109 capable de suspendre un dispositif d'entraînement 108 à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 104. Par exemple, dans la forme de réalisation illustrée, le bâti 109 s'étend le long de le grand axe de l'enveloppe extérieure 104 et peut être relié à l'enveloppe extérieure 104 avec des paliers linéaires 122. Dans certaines formes de réalisation, le bâti 109 peut être de section circulaire et peut être monté sur les charnières 120 utilisant les paliers linéaires 122. Ce support peut permettre une contraction du grand axe de l'enveloppe extérieure 104 quand le petit axe est agrandi par le mouvement du dispositif d'entraînement 108.In the closed position, the holes 114 in the first plate 110 may be at least partially limited by the second plate 112 thereby limiting gas flow into through-holes 118. Due to a movement of the second plate 112, the size of hole of the through holes 118 can be reduced by limiting a flow of gas. In other words, the second plate 112 can be positioned to effectively limit the size of the through holes 118. In some embodiments as shown in Fig. 5, the second plate 112 can be positioned to partially close the variable gas limiter 102 so that the holes 114 in the first plate 110 are substantially blocked. An electric drive, pneumatic drive, hydraulic drive, or other suitable drive may be used in the control of the variable gas limiter 102. A mechanism (not shown) may connect the variable gas limiter 102 to a control system which can operate to control the position of the second plate 112 and thus the flow of gas. The variable gas limiter 102 may be controlled, for example, to maintain a substantially constant resonant frequency as the depth of the marine acoustic vibrator 100 changes. For example, the variable gas limiter 102 may be closed as the frequency increases to maintain a substantially constant resonant frequency. In some embodiments, the variable gas limiter 102 may be driven passively, for example on the basis of a pressure sensor. In some embodiments, the variable gas limiter 102 may be remotely controlled from the towing vessel or work boat (eg, research vessel 200 of Fig. 13). In some embodiments, the variable gas limiter 102 may be fixed in place in some operations. It is obvious that the first plate 110 may be provided with slots or another suitable cowling (for example a flap, a guillotine device, etc.) that can be controlled in order to allow or limit a flow of gas through the holes 114. Although FIG. 5 illustrates the variable gas limiter 102 in the form of a sliding plate structure, other suitable mechanisms for limiting the flow of gas in the marine acoustic vibrator 100 can be used according to the invention. exemplary embodiments, including hinged doors, rolled doors, and the like. For example, a device (eg, plate, door, etc.) may be used to isolate a portion of the internal volume available for the gas spring. Figure 6 illustrates a marine acoustic vibrator 100 which includes a variable gas limiter 102. The marine acoustic vibrator 100 of Figure 6 is shown in section. As illustrated, the marine acoustic vibrator 100 comprises an outer casing 104, which may be made of spring steel or a similar elastic metal, and which may be a Class V flexural-extension transducer. In the illustrated embodiment the shape of the outer shell 104 may be generally referred to as bending-extension. As illustrated, the outer casing 104 may be formed, for example, by two casing side portions 106a, 106b connected at or near the ends of their longer major shafts, by respective hinges 120 into shapes. particular embodiments. In particular embodiments, the outer shell 104 may act as a spring having a first spring constant to generate a first resonance frequency. As is apparent to one skilled in the art with the benefit of this description, the spring constant of the outer shell 104 can be determined by its dimensions, material composition, and shape in the relaxed state, by example. Although FIG. 6 shows a substantially semi-elliptical shaped flexion-extension envelope, flexural-extension envelopes of other shapes, including convex, concave, flat, or combinations thereof, may also be suitable. In some embodiments, the dimensions, material composition, and shape of the outer shell 104 may be selected to provide a soft spring constant for vibrations of between about 1 and 10 Hz when the marine acoustic vibrator is immersed. in water at a depth of about 0 meters to about 300 meters. As illustrated, the marine acoustic vibrator 100 may further include a drive device 108, which may be an electrodynamic drive. The outer casing 104 and the drive device 108 may operate to determine a first resonant frequency of the marine acoustic vibrator 100. In some embodiments, the drive device 108 may be a training device. voice coil "or" voice coil ", which can provide the ability to generate very large amplitudes of acoustic energy. Although the particular embodiment described herein shows a bi-directional driving device, embodiments with one or more unidirectional driving devices or in which a plurality of driving devices are used in parallel, are within the range of the invention. The drive device 108 may be connected to the face of the two side shell parts 106a, 106b. For example, as shown in FIG. 6, the drive device 108 may be connected approximately to the vertical midpoint of the face of the outer envelope 104, near the ends of the shorter, shorter axes of the side portions of the outer portion. envelope 106a, 106b. In some embodiments, the marine acoustic vibrator 100 may further include a frame 109 capable of suspending a driving device 108 within the outer casing 104. For example, in the illustrated embodiment, the frame 109 extends along the major axis of the outer casing 104 and may be connected to the outer casing 104 with linear bearings 122. In some embodiments, the frame 109 may be of circular section and may be mounted on the hinges 120 using the linear bearings 122. This support can allow contraction of the major axis of the outer casing 104 when the minor axis is enlarged by the movement of the drive device 108.

Comme cela est illustré, le dispositif d'entraînement 108 peut comporter un dispositif d'entraînement bidirectionnel à bobine mobile, ayant deux ensembles de bobine électrique 124, élément de transmission 126, et circuit magnétique 128, qui sont capables de générer un champ magnétique. Comme cela est illustré, le circuit magnétique 128 peut être relié au bâti 109, alors que l'élément de transmission 126 peut se raccorder à l'enveloppe extérieure 104. Dans certaines formes de réalisation (non illustrées), cet agencement peut être inversé (c'est-à-dire que le circuit magnétique 128 se raccorde à l'enveloppe extérieure 104, alors que l'élément de transmission 126 se raccorde au bâti 109). En fixant la partie plus lourde (circuit magnétique 128) du dispositif d'entraînement 108 à l'enveloppe extérieure 104, il peut être plus facile de générer des basses fréquences sans avoir à rendre l'enveloppe extérieure 104 trop faible pour permettre une constante de ressort souple. Comme cela est illustré, chaque élément de transmission 126 peut transférer le mouvement de la bobine électrique 124 à la surface intérieure de l'enveloppe extérieure 104 à proximité de son petit axe. Quand un courant électrique I est appliqué sur la bobine électrique 124, une force F agissant sur la bobine électrique 124 peut être générée comme suit : F = IlB (Equation 1) où I est le courant, 1 est la longueur du conducteur dans la bobine électrique 124, et B est le flux magnétique généré par le circuit magnétique 128. En faisant varier l'importance du courant électrique et par conséquent l'importance de la force agissant sur la bobine électrique 124, la longueur de la course de dispositif d'entraînement doit varier. Le dispositif d'entraînement 108 peut procurer des longueurs de course de plusieurs centimètres (jusqu'à et y compris environ 25,4 cm (10 pouces)), ce qui peut permettre au vibrateur acoustique marin 100 de générer une sortie acoustique d'amplitude améliorée dans des plages de basse fréquence, par exemple, entre environ 1 Hz et environ 100 Hz, et plus particulièrement entre environ 1 et 10 Hz quand le vibrateur acoustique marin 100 est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre environ à 300 mètres. Le circuit magnétique 128 peut souvent comprendre des aimants permanents, bien que n'importe quel dispositif capable de générer un flux magnétique puisse être incorporé. Dans la forme de réalisation illustrée, le vibrateur acoustique marin 100 comprend en outre le limiteur de gaz variable 102 disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 104. Comme cela est illustré, le limiteur de gaz variable 102 peut être fixé sur le bâti 109. Comme cela a été décrit précédemment, le limiteur de gaz variable 102 peut être mobile entre une position ouverte et une position fermée afin de limiter un écoulement de gaz à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 104. A titre d'exemple, une limitation de l'écoulement de gaz peut être utilisée pour augmenter la première fréquence de résonance en raidissant le ressort à gaz. Comme cela est un évident pour un homme de l'art, l'impédance totale qui peut être supportée par un vibrateur acoustique marin 100 peut être exprimée comme suit : Zr = Rr + jX, (Equation 2) où Zr est l'impédance totale, Rr est l'impédance de rayonnement, et Xr est l'impédance réactive.As illustrated, the drive device 108 may include a moving coil bidirectional drive having two sets of electrical coil 124, transmission element 126, and magnetic circuit 128, which are capable of generating a magnetic field. As illustrated, the magnetic circuit 128 can be connected to the frame 109, while the transmission element 126 can be connected to the outer casing 104. In some embodiments (not shown), this arrangement can be reversed ( that is to say, the magnetic circuit 128 is connected to the outer casing 104, while the transmission element 126 is connected to the frame 109). By attaching the heavier portion (magnetic circuit 128) of the drive device 108 to the outer casing 104, it may be easier to generate low frequencies without having to make the outer casing 104 too small to allow a constant of soft spring. As illustrated, each transmission element 126 can transfer the movement of the electrical coil 124 to the inner surface of the outer shell 104 near its minor axis. When an electric current I is applied to the electrical coil 124, a force F acting on the electrical coil 124 can be generated as follows: F = IlB (Equation 1) where I is the current, 1 is the length of the conductor in the coil electrical 124, and B is the magnetic flux generated by the magnetic circuit 128. By varying the magnitude of the electric current and therefore the magnitude of the force acting on the electrical coil 124, the length of the device travel of training must vary. The training device 108 may provide stroke lengths of several centimeters (up to and including about 25.4 cm (10 inches)), which may allow the marine acoustic vibrator 100 to generate an amplitude acoustic output. improved in low frequency ranges, for example, between about 1 Hz and about 100 Hz, and more particularly between about 1 and 10 Hz when the marine acoustic vibrator 100 is immersed in water at a depth of about 0 meters 300 meters away. Magnetic circuit 128 may often include permanent magnets, although any device capable of generating a magnetic flux may be incorporated. In the illustrated embodiment, the marine acoustic vibrator 100 further comprises the variable gas limiter 102 disposed within the outer casing 104. As illustrated, the variable gas limiter 102 may be attached to the frame As previously described, the variable gas limiter 102 can be movable between an open position and a closed position to limit a flow of gas within the outer casing 104. By way of example, a limitation of the gas flow can be used to increase the first resonance frequency by stiffening the gas spring. As is obvious to one skilled in the art, the total impedance that can be supported by a marine acoustic vibrator 100 can be expressed as: Zr = Rr + jX, (Equation 2) where Zr is the total impedance , Rr is the radiation impedance, and Xr is the reactive impedance.

Dans une analyse du transfert d'énergie du vibrateur acoustique marin 100, le système peut se rapprocher d'un piston à chicane. Dans l'expression de l'impédance totale qui est supportée, l'impédance de rayonnement Rr d'un piston à chicane peut être : Rr = na2pocR1(x) (Equation 3) et l'impédance réactive peut être : Xr = na2pocX1(x) (Equation 4) où x = 2ka = (47-ca/X) = (2coa/c) (Equation 5) et où R1 (x) = 1 - (2/x)J1(x) et (Equation 6) 4 n/2 X1(x) = (7) f sin(x cos a)sin2ada (Equation 7) 0 où po est la densité de l'eau, w = fréquence radiale, k = nombre d'onde, a = rayon de piston, c = vitesse du son, X = longueur d'onde, et J1 = fonction de Bessel du premier ordre. L'utilisation du développement de série de Taylor sur les équations ci-dessus donne ce qui suit : x2 X4 R1(x) = 221!2! 242131 + (Equation 8) 4 x x3 x5 X1 (x) = -3 55 +32527 - ... (Equation 9) Pour des basses fréquences, quand x = 2ka est beaucoup plus petit que 1, la partie réelle et imaginaire de l'expression d'impédance totale peut être approchée avec le premier terme de l'expression de Taylor. Les expressions pour des basses fréquences, quand la longueur d'onde est beaucoup plus grande que le rayon du piston deviennent : R1(x) = (1/2)(ka)2 (Equation 10) Xl(x) -> (8ka)/(3n) (Equation 11) Il s'ensuit que, pour des basses fréquences, R est un petit nombre comparé à X, ce qui suggère une génération de signal de très faible efficacité. Cependant, des formes de réalisation peuvent introduire une résonance dans la partie inférieure du spectre de fréquence de telle sorte que de l'énergie acoustique basse fréquence peut être générée plus efficacement. A la résonance, la partie imaginaire (réactive) de l'impédance est annulée, et le vibrateur acoustique marin 100 peut être capable de transmettre efficacement de l'énergie acoustique dans l'étendue d'eau.In an energy transfer analysis of the marine acoustic vibrator 100, the system can approach a baffled piston. In the expression of the total impedance that is supported, the radiation impedance Rr of a baffled piston can be: Rr = na2pocR1 (x) (Equation 3) and the reactive impedance can be: Xr = na2pocX1 ( x) (Equation 4) where x = 2ka = (47-ca / X) = (2coa / c) (Equation 5) and where R1 (x) = 1 - (2 / x) J1 (x) and (Equation 6 ) Where n is the density of water, w = radial frequency, piston radius, c = sound velocity, X = wavelength, and J1 = first order Bessel function. Using the Taylor series development on the equations above gives the following: x2 X4 R1 (x) = 221! 2! 242131 + (Equation 8) 4 x x3 x5 X1 (x) = -3 55 +32527 - ... (Equation 9) For low frequencies, when x = 2ka is much smaller than 1, the real and imaginary part of the expression of total impedance can be approximated with the first term of the Taylor expression. The expressions for low frequencies, when the wavelength is much greater than the radius of the piston become: R1 (x) = (1/2) (ka) 2 (Equation 10) Xl (x) -> (8ka ) / (3n) (Equation 11) It follows that for low frequencies, R is a small number compared to X, suggesting a very low signal generation. However, embodiments may introduce resonance into the lower portion of the frequency spectrum so that low frequency acoustic energy can be generated more efficiently. At resonance, the imaginary (reactive) part of the impedance is canceled, and the marine acoustic vibrator 100 may be able to efficiently transmit acoustic energy into the body of water.

Dans certaines formes de réalisation, le vibrateur acoustique marin 100 peut présenter deux fréquences de résonance (lorsqu'il est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres) dans la plage de fréquence sismique d'intérêt, par exemple, entre environ 1 Hz et environ 200 Hz. Dans des formes de réalisation particulières, le vibrateur acoustique marin 100 peut présenter deux fréquences de résonance (lorsqu'il est immergé dans l'eau) entre environ 0,1 Hz et environ 10 Hz, et en variante entre environ 0,1 Hz et environ 5 Hz. Comme cela a été décrit précédemment, la première fréquence de résonance peut être commandée en limitant un écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin 100. Dans des formes de réalisation particulières, la première fréquence de résonance peut être augmentée par une limitation de l'écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin 100. A titre d'exemple, la première fréquence de résonance peut être commandée afin d'être sensiblement constante indépendamment de la profondeur.In some embodiments, the marine acoustic vibrator 100 may have two resonance frequencies (when immersed in water at a depth of about 0 meters to about 300 meters) in the seismic frequency range of interest, for example, between about 1 Hz and about 200 Hz. In particular embodiments, marine acoustic vibrator 100 may have two resonant frequencies (when immersed in water) between about 0.1 Hz and about 10 Hz. Hz, and alternatively between about 0.1 Hz and about 5 Hz. As previously described, the first resonance frequency can be controlled by limiting a gas flow in the marine acoustic vibrator 100. In particular embodiments , the first resonant frequency can be increased by a limitation of the gas flow in the marine acoustic vibrator 100. For example, the first resonant frequency p could be ordered to be substantially constant regardless of depth.

La figure 7 illustre une autre forme de réalisation d'un vibrateur acoustique marin 100 comprenant un limiteur de gaz variable 102. Dans la forme de réalisation illustrée, le vibrateur acoustique marin 100 comprend en outre un ressort 130 à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 104 avec des masses 132 fixées dessus le long des extrémités du grand axe et supportées de façon coulissante sur le bâti 109 en utilisant un palier linéaire 134. Comme cela est illustré, le ressort 130 peut être d'une forme globalement elliptique. Le ressort 130 peut être relié à l'enveloppe extérieure 104 à proximité du petit axe. Dans la forme de réalisation illustrée, le dispositif d'entraînement 108 peut être relié à l'enveloppe extérieure 104. Le ressort 130 avec les masses 132 peut entraîner une deuxième fréquence de résonance de système quand le vibrateur acoustique marin 100 est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres dans la plage de fréquence sismique d'intérêt (par exemple entre environ 1 Hz et environ 10 Hz). Bien qu'un vibrateur acoustique marin 100 comme cela est représenté dans la figure 6 qui comprend seulement l'enveloppe extérieure 104 agissant en tant que ressort présente de manière typique une deuxième fréquence de résonance, pour des systèmes ayant une taille appropriée pour une utilisation dans l'exploration géophysique, la deuxième fréquence de résonance quand le vibrateur acoustique marin 100 est immergé dans l'eau est de manière typique bien plus élevée que la plage de fréquence sismique d'intérêt. La figure 8 illustre encore une autre forme de réalisation d'un vibrateur acoustique marin 100 ayant un limiteur de gaz variable 102. Dans la forme de réalisation illustrée, les extrémités de grand axe du ressort 130 peuvent être reliées aux extrémités de grand axe de l'enveloppe extérieure 104 au niveau des charnières 120.FIG. 7 illustrates another embodiment of a marine acoustic vibrator 100 comprising a variable gas limiter 102. In the illustrated embodiment, the marine acoustic vibrator 100 further comprises a spring 130 within the envelope. 104 with masses 132 secured thereto along the ends of the major axis and slidably supported on the frame 109 using a linear bearing 134. As illustrated, the spring 130 may be of a generally elliptical shape. The spring 130 can be connected to the outer casing 104 near the minor axis. In the illustrated embodiment, the driving device 108 may be connected to the outer casing 104. The spring 130 with the masses 132 may cause a second system resonant frequency when the marine acoustic vibrator 100 is immersed in the water at a depth of about 0 meters to about 300 meters in the seismic frequency range of interest (for example between about 1 Hz and about 10 Hz). Although a marine acoustic vibrator 100 as shown in Fig. 6 which comprises only the outer casing 104 acting as a spring typically has a second resonance frequency, for systems having a size suitable for use in geophysical exploration, the second resonant frequency when the marine acoustic vibrator 100 is immersed in water is typically much higher than the seismic frequency range of interest. FIG. 8 illustrates yet another embodiment of a marine acoustic vibrator 100 having a variable gas limiter 102. In the illustrated embodiment, the major axis ends of the spring 130 can be connected to the major axis ends of the outer casing 104 at the hinges 120.

Les masses 132 peuvent être fixées au ressort 130 à proximité de son petit axe. Comme cela est illustré dans la figure 9, le ressort 130 peut être verticalement divisé en deux ressorts 130a, 130b, chacun avec des masses ajoutées 132. Dans la forme de réalisation illustrée, un ressort 130a est disposé au-dessus du dispositif d'entraînement 108, alors que l'autre ressort intérieur 130b est disposé au-dessous du dispositif d'entraînement 108, et le dispositif d'entraînement 108 reste relié à l'enveloppe extérieure 104, comme cela est représenté dans la figure 8.The masses 132 may be attached to the spring 130 near its minor axis. As illustrated in FIG. 9, the spring 130 can be vertically divided into two springs 130a, 130b, each with added masses 132. In the illustrated embodiment, a spring 130a is disposed above the driving device. 108, while the other inner spring 130b is disposed below the drive device 108, and the drive device 108 remains connected to the outer casing 104, as shown in FIG. 8.

Dans une évaluation des effets de ressort à gaz, une analyse par éléments finis peut être utilisée comme cela est connu des hommes de l'art. Dans une telle analyse, les principes suivants peuvent être pertinents. Si l'enveloppe extérieure 104 du vibrateur acoustique marin 100 est approchée sous la forme d'un piston, alors, pour des basses fréquences, la charge de masse, ou la masse de fluide équivalente agissant sur l'enveloppe peut être : Mshell = Po (8a3/3) (Equation 12) OÙ Mshell est la charge de masse de l'enveloppe extérieure 104, po est la densité de l'eau, et a est le rayon équivalent pour un piston qui correspond à la taille de l'enveloppe extérieure 104. L'enveloppe extérieure 104 peut également avoir une constante de ressort, par exemple, dans la direction des bobines électriques mobiles du vibrateur acoustique marin 100. La raideur du gaz entraîné (ressort à gaz) peut être décrite par la formule générale suivante : Kvariablegasspring = AVolume/Volume *P*y (Equation 13) OÙ : Kvariablegasspring est la valeur de ressort à gaz, Volume est le volume interne du vibrateur acoustique marin 100, AVolume est le changement de volume du à l'action du vibrateur acoustique marin 100, P est la pression absolue du gaz à l'intérieur du vibrateur acoustique marin 100, et y est la constante adiabatique qui est une propriété unique dépendant de la composition chimique du gaz. Par conséquent, en prenant en compte les effets de ressort à gaz, la première fréquence de résonance, f resonance-1 due à l'interaction de l'enveloppe extérieure 104 agissant comme un ressort peut être sensiblement déterminée par la relation masse ressort suivante : f resonance-1 27t V Mshell+Mdriver Kshell+Kvariableairsprinq (Equation 14) est la constante de ressort de l'enveloppe extérieure 104, Kvariablegasspring est la valeur de ressort à gaz déterminée par le changement du volume de gaz en utilisant, par exemple, l'équation 13 ci-dessus, Mariver est la charge de masse du dispositif d'entraînement, et Mshell OÙ Kshell est la charge de masse de l'enveloppe extérieure 104. Par conséquent, il peut être possible, comme cela est représenté ci-dessus, d'ajuster la première fréquence de résonance en compensant le ressort à gaz. Grâce à la limitation de l'écoulement de gaz dans l'enveloppe extérieure 104, le volume effectif de gaz peut être changé, ce qui a pour résultat une variation de la valeur de ressort à gaz. La première fréquence de résonance peut également changer du fait que la valeur de ressort à gaz a également changé. Par exemple, un ressort à gaz plus raide du fait d'une augmentation de pression ou d'une réduction de volume de base de gaz a une valeur de ressort à gaz plus élevée entraînant ainsi une augmentation correspondante de la première fréquence de résonance.In an evaluation of gas spring effects, finite element analysis can be used as known to those skilled in the art. In such an analysis, the following principles may be relevant. If the outer casing 104 of the marine acoustic vibrator 100 is approximated as a piston, then, for low frequencies, the mass load, or the equivalent fluid mass acting on the casing, may be: Mshell = Po (8a3 / 3) (Equation 12) Where Mshell is the mass load of the outer shell 104, po is the density of the water, and a is the equivalent radius for a piston which corresponds to the size of the shell 104. The outer casing 104 may also have a spring constant, for example, in the direction of the moving electrical coils of the marine acoustic vibrator 100. The stiffness of the entrained gas (gas spring) may be described by the following general formula : Kvariablegasspring = AVolume / Volume * P * y (Equation 13) WHERE: Kvariablegasspring is the gas spring value, Volume is the internal volume of the marine acoustic vibrator 100, AVolume is the volume change due to the action of the acoustic vibratorMarine 100, P is the absolute pressure of the gas inside the marine acoustic vibrator 100, and y is the adiabatic constant which is a unique property depending on the chemical composition of the gas. Therefore, taking into account gas spring effects, the first resonance frequency, resonance-1 due to the interaction of the spring-acting outer casing 104, can be substantially determined by the following spring mass relationship: F resonance-1 27t V Mshell + Mdriver Kshell + Kvariableairsprinq (Equation 14) is the spring constant of outer casing 104, Kvariablegasspring is the gas spring value determined by the change in gas volume using, for example, Equation 13 above, Mariver is the mass load of the driver, and Mshell OÙ Kshell is the mass load of the outer casing 104. Therefore, it may be possible, as shown below. above, to adjust the first resonance frequency by compensating the gas spring. By limiting the flow of gas in the outer casing 104, the effective volume of gas can be changed, resulting in a change in the gas spring value. The first resonance frequency can also change because the gas spring value has also changed. For example, a steeper gas spring due to a pressure increase or gas base volume reduction has a higher gas spring value thereby causing a corresponding increase in the first resonance frequency.

Pour obtenir une transmission efficace d'énergie dans la plage de fréquence sismique d'intérêt, il peut être souhaitable d'obtenir une deuxième fréquence de résonance dans la plage de fréquence sismique d'intérêt. En l'absence du ressort 130 avec ses masses ajoutées 132, la deuxième fréquence de résonance apparaît quand l'enveloppe extérieure 104 a son deuxième mode propre. Cette fréquence de résonance, cependant, est normalement bien plus élevée que la première fréquence de résonance, et par conséquent est de manière typique en dehors de la plage de fréquence sismique d'intérêt. Comme cela est évident d'après l'équation précédente, la fréquence de résonance est réduite si la charge de masse sur l'enveloppe extérieure 104 est augmentée. Toutefois, afin d'ajouter une masse suffisante pour obtenir une deuxième fréquence de résonance dans la plage de fréquence sismique d'intérêt, la quantité de masse qu'il peut être nécessaire d'ajouter à l'enveloppe extérieure 104 peut rendre ce système moins pratique pour une utilisation dans des opérations sismiques marines.To achieve efficient energy transmission in the seismic frequency range of interest, it may be desirable to obtain a second resonant frequency in the seismic frequency range of interest. In the absence of the spring 130 with its added masses 132, the second resonant frequency occurs when the outer envelope 104 has its own second mode. This resonant frequency, however, is normally much higher than the first resonant frequency, and therefore typically is outside the seismic frequency range of interest. As is evident from the above equation, the resonant frequency is reduced if the mass load on the outer shell 104 is increased. However, in order to add a mass sufficient to obtain a second resonant frequency in the seismic frequency range of interest, the amount of mass that may need to be added to the outer casing 104 may make this system less convenient for use in marine seismic operations.

Dans certaines formes de réalisation, le ressort 130 est inclus à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 104 avec des masses ajoutées 132 sur le côté du ressort 130. Le ressort 130 peut avoir un facteur de transformation Tspring entre le grand et le petit axe de son ellipse, de telle sorte que le débattement des deux parties latérales a une amplitude plus élevée que le débattement de l'extrémité fixée sur l'enveloppe extérieure 104 et le dispositif d'entraînement 108.In some embodiments, the spring 130 is included within the outer casing 104 with added masses 132 on the side of the spring 130. The spring 130 may have a Tspring transformation factor between the major and minor axes its ellipse, so that the displacement of the two lateral parts has a greater amplitude than the deflection of the end fixed on the outer casing 104 and the drive device 108.

L'effet de ces masses ajoutées 132 peut être équivalent au fait d'ajouter une masse à l'extrémité du dispositif d'entraînement 108 où il est fixé sur l'enveloppe extérieure 104. Mspring = ( Tspring ) 2 - Madded (Equation 15) Où Mspring est la masse du ressort, Tspring est le facteur de transformation du ressort, et Madded est la masse de la masse ajoutée 132. L'utilisation du ressort 130, avec les masses ajoutées 132, peut permettre à la deuxième fréquence de résonance du système d'être accordée de telle sorte que la deuxième fréquence de résonance est dans la plage de fréquence sismique d'intérêt, en améliorant ainsi l'efficacité du vibrateur acoustique marin 100 dans la bande sismique. 1 Kspring+Kshell Tspring ) 2 - Madded+Mshell (Equation 16) f resonance2 = -27c OÙ Kspring est la constante de ressort du ressort 130, Kshell est la constante de ressort de l'enveloppe extérieure 104, Tspring est le facteur de transformation du ressort, Madded est la masse de la masse ajoutée 132, et M -shell est la charge de masse sur l'enveloppe extérieure 104. Par conséquent, il peut être possible, comme cela est représenté ci-dessus, de choisir la masse ajoutée 132 sur le ressort 130 pour accorder la deuxième fréquence de résonance. Il peut également être possible de choisir l'ampleur de l'influence que la deuxième fréquence de résonance doit avoir sur le système. A titre d'exemple, si le ressort 130 a une constante de ressort basse comparée à l'enveloppe extérieure 104, et une masse correspondante 132 est ajoutée au ressort 130, le ressort 130 avec sa masse 132 fonctionne relativement indépendamment de l'enveloppe extérieure 104. Dans ce cas, la deuxième fréquence de résonance peut être comme suit : f 1 Kspring11 resonance2 ( Tspring ) -2 - Madded cation 17) 2n De la même manière, il peut également être possible dans certaines formes de réalisation de rendre la deuxième fréquence de résonance très grande en choisissant une constante de ressort élevée pour le ressort 130 avec une masse correspondante 132 de telle sorte que la deuxième fréquence de résonance a une amplitude plus grande que la première fréquence de résonance. Dans certaines formes de réalisation, le vibrateur acoustique marin 100 peut être remorqué relativement profondément, par exemple, d'environ 10 mètres jusqu'à aussi profondément que 100 mètres ou plus. Les figures 10 et 11 sont des tracés montrant l'atténuation pour un modèle d'un vibrateur acoustique marin 100 due à la source fantôme. La figure 10 montre l'atténuation due à la source fantôme à 10 mètres. La figure 11 montre l'atténuation due à la source fantôme à 100 mètres. Par conséquent, le vibrateur acoustique marin 100, dans des formes de réalisation particulières, doit être remorqué plus profondément comme cela se voit dans les figures 10 et 11 pour éviter une atténuation indésirable du signal par la source fantôme. Les dimensions du vibrateur acoustique marin 100 peuvent varier comme cela est nécessaire pour une application particulière. Si l'on se réfère à la figure 12, une forme de réalisation d'exemple d'un vibrateur acoustique marin 100 peut avoir une taille d'enveloppe comme suit : 1) hauteur d'enveloppe H1 s'étendant d'environ 0,5 mètre à environ 4 mètres, par exemple environ 1,59 mètres ; 2) hauteur d'extrémité d'enveloppe H2 de l'extrémité d'enveloppe s'étendant d'environ 0,3 mètre à environ 1 mètre ; 3) largeur d'enveloppe W1 s'étendant d'environ 0,5 mètre à environ 4 mètres, par exemple, environ 1,75 mètres, 4) épaisseur d'enveloppe T1 s'étendant d'environ 0,2 mètre à environ 3 mètres, par exemple, environ 2,5 mètres. Comme cela est illustré, la hauteur d'enveloppe H1 est la hauteur de l'enveloppe extérieure 104 au niveau de ou près de sa ligne médiane alors que la hauteur d'extrémité d'enveloppe H2 est la hauteur de l'enveloppe extérieure 104 au niveau de son extrémité longitudinale. Dans des formes de réalisation particulières, le vibrateur acoustique marin 100 peut avoir une taille d'enveloppe comme suit : 1) hauteur d'enveloppe H1 de 1,59 mètres ; 2) hauteur d'extrémité d'enveloppe H2 de 1,0 mètre ; 3) largeur d'enveloppe W1 de 1,75 mètres ; 4) épaisseur d'enveloppe T1 de 2,5 mètres. La figure 13 illustre une technique d'exemple pour l'acquisition de données sismiques marines qui peuvent être utilisées avec des formes de réalisation des présentes techniques. Dans la forme de réalisation illustrée, un navire de recherche 200 se déplace le long de la surface d'une étendue d'eau 202, telle qu'un lac ou un océan. Le navire de recherche 200 peut comprendre un équipement, représenté d'une manière générale en 204 et désigné de manière collective ci-après « système d'enregistrement ». Le système d'enregistrement 204 peut comprendre des dispositifs (aucun n'étant représenté séparément) destinés à détecter et à réaliser un enregistrement indexé par rapport au temps des signaux générés par chacun de capteurs sismiques 206 (expliqués davantage ci-dessous) et destinés à actionner une ou plusieurs sources sismiques (comme cela est illustré, un vibrateur acoustique marin 100) à des temps choisis. Le système d'enregistrement 204 peut également comprendre des dispositifs (aucun n'étant représenté séparément) destinés à déterminer la position géodésique du navire de recherche 200 et des différents capteurs sismiques 206.The effect of these added masses 132 may be equivalent to adding a mass to the end of the drive device 108 where it is attached to the outer envelope 104. Mspring = (Tspring) 2 - Madded (Equation 15 ) Where Mspring is the mass of the spring, Tspring is the spring transformation factor, and Madded is the mass of the added mass 132. The use of the spring 130, with the added masses 132, can allow the second resonance frequency the system is tuned so that the second resonant frequency is in the seismic frequency range of interest, thereby improving the effectiveness of the marine acoustic vibrator 100 in the seismic band. 1 Kspring + Kshell Tspring) 2 - Madded + Mshell (Equation 16) f resonance2 = -27c Where Kspring is the spring constant of the spring 130, Kshell is the spring constant of the outer shell 104, Tspring is the transformation factor of the spring, Madded is the mass of the added mass 132, and M -shell is the mass load on the outer shell 104. Therefore, it may be possible, as shown above, to choose the mass added 132 on the spring 130 to tune the second resonance frequency. It may also be possible to choose the magnitude of influence that the second resonant frequency must have on the system. For example, if the spring 130 has a low spring constant compared to the outer casing 104, and a corresponding mass 132 is added to the spring 130, the spring 130 with its mass 132 operates relatively independently of the outer casing 104. In this case, the second resonance frequency can be as follows: f 1 Kspring11 resonance2 (Tspring) -2 - Madded cation 17) 2n In the same way, it may also be possible in some embodiments to make the second very high resonance frequency by choosing a high spring constant for the spring 130 with a corresponding mass 132 so that the second resonance frequency has an amplitude greater than the first resonance frequency. In some embodiments, the marine acoustic vibrator 100 can be towed relatively deep, for example, from about 10 meters to as deep as 100 meters or more. Figures 10 and 11 are plots showing the attenuation for a model of a marine acoustic vibrator 100 due to the phantom source. Figure 10 shows the attenuation due to the phantom source at 10 meters. Figure 11 shows the attenuation due to the phantom source at 100 meters. Therefore, the marine acoustic vibrator 100, in particular embodiments, must be towed deeper as shown in Figures 10 and 11 to avoid undesirable attenuation of the signal by the phantom source. The dimensions of the marine acoustic vibrator 100 may vary as necessary for a particular application. Referring to FIG. 12, an exemplary embodiment of a marine acoustic vibrator 100 may have an envelope size as follows: 1) envelope height H1 ranging from about 0, 5 meters at about 4 meters, for example about 1.59 meters; 2) envelope end height H2 of the envelope end extending from about 0.3 meters to about 1 meter; 3) envelope width W1 ranging from about 0.5 meters to about 4 meters, for example, about 1.75 meters, 4) envelope thickness T1 ranging from about 0.2 meters to about 3 meters, for example, about 2.5 meters. As illustrated, the envelope height H1 is the height of the outer shell 104 at or near its center line while the shell end height H2 is the height of the outer shell 104 at level of its longitudinal end. In particular embodiments, the marine acoustic vibrator 100 may have an envelope size as follows: 1) H1 envelope height of 1.59 meters; 2) H2 envelope end height of 1.0 meter; 3) W1 envelope width of 1.75 meters; 4) T1 shell thickness of 2.5 meters. Figure 13 illustrates an exemplary technique for acquiring marine seismic data that can be used with embodiments of the present techniques. In the illustrated embodiment, a search vessel 200 travels along the surface of a body of water 202, such as a lake or an ocean. The search vessel 200 may comprise equipment, shown generally at 204 and collectively referred to hereinafter as "registration system". The recording system 204 may comprise devices (none of which are shown separately) for detecting and performing a time-indexed recording of the signals generated by each of the seismic sensors 206 (explained further below) and intended for operating one or more seismic sources (as illustrated, a marine acoustic vibrator 100) at selected times. The recording system 204 may also include devices (none shown separately) for determining the geodesic position of the search vessel 200 and the different seismic sensors 206.

Comme cela est illustré, le navire de recherche 200 (ou un navire différent) peut remorquer le vibrateur acoustique marin 100 dans l'étendue d'eau 202. Un câble de source 208 peut relier le vibrateur acoustique marin 100 au navire de recherche 200. Le vibrateur acoustique marin 100 peut être remorqué dans l'étendue d'eau 202 à une profondeur s'étendant de 0 mètre à environ 300 mètres, par exemple. Bien qu'un unique vibrateur acoustique marin 100 soit représenté dans la figure 13, il est prévu que les formes de réalisation peuvent comprendre plus d'une source sismique (par exemple des vibrateurs acoustiques marins ou des canons pneumatiques) remorquée par le navire de recherche 200 ou un navire différent. Dans certaines formes de réalisation, une ou plusieurs rangées de sources sismiques peuvent être utilisées. A des temps choisis, le vibrateur acoustique marin 100 peut être déclenché, par exemple, par le système d'enregistrement 204, afin de générer de l'énergie acoustique. Le navire de recherche 200 (ou un navire différent) peut en outre remorquer au moins une flute marine de capteur 210 afin de détecter l'énergie acoustique qui a pour origine le vibrateur acoustique marin 100 une fois qu'il a interagi, par exemple, avec les formations de roche 212 au-dessous du fond 214. Comme cela est illustré, le vibrateur acoustique marin 100 et la flute marine de capteur 210 peuvent être remorqués au-dessus du fond 214. La flute marine sismique 210 peut contenir des capteurs sismiques 206 dans des emplacements espacés. Bien que cela ne soit pas représenté, certaines recherches sismiques positionnent des capteurs sismiques 206 sur des câbles de fond d'océan ou noeuds en plus de, ou à la place, d'une flute marine de capteur 210. Les capteurs sismiques 206 peuvent être n'importe quel type de capteurs sismiques connus dans le domaine, y compris des hydrophones, des géophones, des capteurs de vitesse de particules, des capteurs de déplacement de particules, des capteurs d'accélération de particules, ou des capteurs de gradient de pression, par exemple. A titre d'exemple, les capteurs sismiques 206 peuvent générer des signaux de réponse, tels que des signaux électriques ou optiques, en réponse à de l'énergie acoustique détectée. Des signaux générés par les capteurs sismiques 206 peuvent être transmis au système d'enregistrement 204. Dans certaines formes de réalisation, plus d'une flute marine de capteur 210 peuvent être remorquées par le navire de recherche, lesquelles peuvent être espacées latéralement, verticalement ou la fois latéralement et verticalement. L'énergie détectée peut être utilisée pour déduire certaines propriétés de la roche sous la surface, telles que la structure, la composition minérale, et le contenu de fluide, en procurant ainsi de l'information utile dans la récupération d'hydrocarbures. Selon une forme de réalisation de l'invention, un produit de données géophysiques indicatif de certaines propriétés de la roche sous la surface peut être produit à partir de l'énergie détectée. Le produit de données 30 géophysiques peut inclure des données géophysiques sismiques traitées et peut être enregistré sur un support lisible à la machine non-transitoire et tangible. Le produit de données géophysiques peut être produit en mer (c'est-à-dire par un équipement sur un navire) ou à terre (c'est-à-dire dans une installation sur terre) aux Etats-Unis ou dans un autre pays. Si le produit de données géophysiques est fabriqué en mer ou dans un autre pays, il peut être importé sur terre dans une installation aux Etats-Unis. Une fois à terre aux Etats-Unis, une analyse géophysique peut être réalisée sur le produit de données.As illustrated, the research vessel 200 (or a different vessel) can tow the marine acoustic vibrator 100 into the body of water 202. A source cable 208 can connect the marine acoustic vibrator 100 to the research vessel 200. The marine acoustic vibrator 100 can be towed in the body of water 202 to a depth ranging from 0 meters to about 300 meters, for example. Although a single marine acoustic vibrator 100 is shown in Figure 13, it is intended that the embodiments may include more than one seismic source (eg, marine acoustic vibrators or pneumatic guns) towed by the research vessel 200 or a different ship. In some embodiments, one or more rows of seismic sources may be used. At selected times, the marine acoustic vibrator 100 may be triggered, for example, by the recording system 204, to generate acoustic energy. The research vessel 200 (or a different vessel) may further tow at least one sensor marine stream 210 to detect acoustic energy that originates from the marine acoustic vibrator 100 once it has interacted, for example, with the rock formations 212 below the bottom 214. As illustrated, the marine acoustic vibrator 100 and the sensor marine flute 210 can be towed over the bottom 214. The seismic marine flute 210 can contain seismic sensors 206 in spaced locations. Although not shown, some seismic searches place seismic sensors 206 on ocean bottom cables or nodes in addition to, or instead of, a marine sensor stream 210. The seismic sensors 206 may be any type of seismic sensors known in the field, including hydrophones, geophones, particle velocity sensors, particle displacement sensors, particle acceleration sensors, or pressure gradient sensors , for example. For example, seismic sensors 206 may generate response signals, such as electrical or optical signals, in response to sensed acoustic energy. Signals generated by the seismic sensors 206 may be transmitted to the recording system 204. In some embodiments, more than one marine sensor stream 210 may be towed by the research vessel, which may be laterally, vertically or vertically spaced apart. both laterally and vertically. The detected energy can be used to derive certain properties of the rock beneath the surface, such as structure, mineral composition, and fluid content, thereby providing useful information in hydrocarbon recovery. According to one embodiment of the invention, a geophysical data product indicative of certain properties of the rock below the surface can be produced from the detected energy. The geophysical data product may include processed seismic geophysical data and may be recorded on a non-transitory and tangible machine readable medium. The geophysical data product can be produced at sea (ie by equipment on a ship) or on land (ie in an onshore installation) in the United States or in another country. If the geophysical data product is produced at sea or in another country, it can be imported to land at a facility in the United States. Once on land in the United States, geophysical analysis can be performed on the data product.

Claims (22)

REVENDICATIONS1. Vibrateur acoustique marin (100), caractérisé en ce qu'il comporte : une enveloppe extérieure (104) ; un limiteur d'écoulement de gaz variable (102) disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure (104) ; le vibrateur acoustique marin (100) ayant une fréquence de résonance pouvant être sélectionnée au moins en partie sur la base du limiteur d'écoulement de gaz variable (102).REVENDICATIONS1. Marine acoustic vibrator (100), characterized in that it comprises: an outer casing (104); a variable gas flow limiter (102) disposed within the outer casing (104); the marine acoustic vibrator (100) having a resonant frequency selectable at least in part based on the variable gas flow limiter (102). 2. Vibrateur acoustique marin (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre : un dispositif d'entraînement (108) disposé au moins partiellement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure (104) et relié à celle-ci.2. marine acoustic vibrator (100) according to claim 1, characterized in that it further comprises: a drive device (108) disposed at least partially inside the outer casing (104) and connected to it. 3. Vibrateur acoustique marin (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (108) comporte un dispositif d'entraînement (108) électrodynamique.3. marine acoustic vibrator (100) according to claim 2, characterized in that the drive device (108) comprises an electrodynamic drive device (108). 4. Vibrateur acoustique marin (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le vibrateur acoustique marin (100) a au moins deux fréquences de résonance d'environ 10 Hz ou moins lorsqu'il est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres.304. marine acoustic vibrator (100) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the marine acoustic vibrator (100) has at least two resonance frequencies of about 10 Hz or less when immersed in the water at a depth of about 0 meters to about 300 meters.30 5. Vibrateur acoustique marin (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le limiteur d'écoulement de gaz variable (102) comporte une première plaque (110) comportant des trous (114), et une deuxième plaque (112) comportant des trous (116), la deuxième plaque (112) étant mobile afin de recouvrir au moins partiellement les trous (114) dans la première plaque (110).A marine acoustic vibrator (100) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the variable gas flow restrictor (102) comprises a first plate (110) having holes (114), and a second plate (112) having holes (116), the second plate (112) being movable to at least partially cover the holes (114) in the first plate (110). 6. Vibrateur acoustique marin (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le limiteur d'écoulement de gaz variable (102) a une position ouverte et une position fermée, les trous (114) dans la première plaque (110) étant au moins partiellement obstrués par la deuxième plaque (112) dans la position fermée, et les trous (114) dans la première plaque (110) et les trous (116) dans la deuxième plaque (112) étant alignés dans la position ouverte pour un écoulement de gaz maximum à travers le limiteur d'écoulement de gaz variable (102).The marine acoustic vibrator (100) according to claim 5, characterized in that the variable gas flow restrictor (102) has an open position and a closed position, the holes (114) in the first plate (110) being at least partially obstructed by the second plate (112) in the closed position, and the holes (114) in the first plate (110) and the holes (116) in the second plate (112) being aligned in the open position for a maximum gas flow through the variable gas flow restrictor (102). 7. Vibrateur acoustique marin (100) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le limiteur d'écoulement de gaz variable (102) est fixé sur un bâti (109) dans le vibrateur acoustique marin (100), le bâti (109) étant relié à l'enveloppe extérieure (104).Marine acoustic vibrator (100) according to claim 5 or 6, characterized in that the variable gas flow limiter (102) is fixed on a frame (109) in the marine acoustic vibrator (100), the frame ( 109) being connected to the outer casing (104). 8. Vibrateur acoustique marin (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bâti (109) relié à l'enveloppe de flexion-extension, le dispositif d'entraînement (108) ayant une première extrémité fixée sur l'enveloppe extérieure (104) et une deuxième extrémité fixée sur le bâti (109).8. marine acoustic vibrator (100) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it further comprises a frame (109) connected to the flexion-extension envelope, the drive device (108). ) having a first end attached to the outer shell (104) and a second end attached to the frame (109). 9. Vibrateur acoustique marin (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ressort (130) relié à l'enveloppe extérieure (104), et des masses (132) fixées au ressort (130).9. marine acoustic vibrator (100) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it further comprises a spring (130) connected to the outer casing (104), and masses (132) fixed at the spring (130). 10. Vibrateur acoustique marin (100), caractérisé en ce qu'il comporte : une enveloppe extérieure (104) de flexion- extension ; un bâti (109) relié à l'enveloppe extérieure (104) de flexion-extension ; un dispositif d'entraînement (108) ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité étant fixée sur l'enveloppe extérieure (104) de flexion-extension, et la deuxième extrémité est fixée sur le bâti (109) ; un ressort à gaz étant prévu avec une masse afin de générer une première fréquence de résonance, et la valeur du ressort à gaz étant changée par une limitation de l'écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique marin (100) afin de commander ainsi la première fréquence de résonance en profondeur.10. marine acoustic vibrator (100), characterized in that it comprises: an outer casing (104) flexion-extension; a frame (109) connected to the outer flexion-extension shell (104); a driving device (108) having a first end and a second end, the first end being fixed to the outer flexion-extension shell (104), and the second end attached to the frame (109); a gas spring being provided with a mass to generate a first resonance frequency, and the value of the gas spring being changed by a limitation of the gas flow in the marine acoustic vibrator (100) to thereby control the first resonance frequency in depth. 11. Vibrateur acoustique marin (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le vibrateur acoustique marin (100) a au moins deux fréquences de résonance d'environ 10 Hz ou moins lorsqu'il est immergé dans l'eau à une profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres.The marine acoustic vibrator (100) according to claim 10, characterized in that the marine acoustic vibrator (100) has at least two resonant frequencies of about 10 Hz or less when immersed in water at a depth from about 0 meters to about 300 meters. 12. Vibrateur acoustique marin (100) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comporte enoutre un limiteur d'écoulement de gaz disposé à l'intérieur de l'enveloppe extérieure (104).12. marine acoustic vibrator (100) according to claim 10 or 11, characterized in that it further comprises a gas flow limiter disposed within the outer casing (104). 13. Vibrateur acoustique marin (100) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le limiteur d'écoulement de gaz variable (102) comporte une première plaque (110) comportant des trous, et une deuxième plaque (112) comportant des trous, la deuxième plaque (112) étant mobile afin de recouvrir au moins partiellement les trous dans la première plaque (110).Marine acoustic vibrator (100) according to claim 12, characterized in that the variable gas flow restrictor (102) comprises a first plate (110) having holes, and a second plate (112) having holes, the second plate (112) being movable to at least partially cover the holes in the first plate (110). 14. Vibrateur acoustique marin (100) selon la revendication 13, caractérisé en ce que le limiteur d'écoulement de gaz variable (102) a une position ouverte et une position fermée, les trous dans la première plaque (110) étant au moins partiellement obstrués par la deuxième plaque (112) dans la position fermée, et les trous dans la première plaque (110) et les trous dans la deuxième plaque (112) étant alignés dans la position ouverte pour un écoulement de gaz maximum à travers le limiteur d'écoulement de gaz variable (102).The marine acoustic vibrator (100) according to claim 13, characterized in that the variable gas flow restrictor (102) has an open position and a closed position, the holes in the first plate (110) being at least partially obstructed by the second plate (112) in the closed position, and the holes in the first plate (110) and the holes in the second plate (112) being aligned in the open position for maximum gas flow through the limiter variable gas flow (102). 15. Vibrateur acoustique marin (100) selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le limiteur d'écoulement de gaz variable (102) est fixé sur le bâti (109).15. marine acoustic vibrator (100) according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the variable gas flow limiter (102) is fixed on the frame (109). 16. Procédé caractérisé en ce qu'il comporte le fait de : remorquer un vibrateur acoustique (100) dans une étendue d'eau ; déclencher le vibrateur acoustique (100) afin de générer de l'énergie acoustique dans l'étendue d'eau ;limiter un écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique (100) afin de commander une première fréquence de résonance du vibrateur acoustique (100) ; et détecter de l'énergie acoustique provenant du vibrateur acoustique (100).16. A method characterized in that it comprises the fact of: towing an acoustic vibrator (100) in a body of water; triggering the acoustic vibrator (100) to generate acoustic energy in the water body; limiting a flow of gas in the acoustic vibrator (100) to control a first resonance frequency of the acoustic vibrator (100); and detecting acoustic energy from the acoustic vibrator (100). 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le vibrateur acoustique (100) est remorqué à une première profondeur d'environ 0 mètre à environ 300 mètres. 1017. The method of claim 16, characterized in that the acoustic vibrator (100) is towed at a first depth of about 0 meters to about 300 meters. 10 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le fait de : remorquer le vibrateur acoustique (100) à une deuxième profondeur, l'écoulement de gaz étant limité dans 15 le vibrateur acoustique (100) lorsqu'il est remorqué à la première profondeur de telle sorte que la première fréquence de résonance du vibrateur acoustique (100) est sensiblement constante lorsqu'une profondeur de remorquage varie de la première profondeur à la deuxième profondeur. 2018. A method according to claim 17, further comprising: towing the acoustic vibrator (100) to a second depth, the gas flow being limited in the acoustic vibrator (100) when it is towed to the first depth such that the first resonant frequency of the acoustic vibrator (100) is substantially constant when a towing depth varies from the first depth to the second depth. 20 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que la limitation de l'écoulement de gaz dans le vibrateur acoustique (100) comporte le fait de déplacer une plaque afin d'obstruer au 25 moins partiellement des trous dans une autre plaque.19. A method according to any one of claims 16 to 18, characterized in that limiting the flow of gas in the acoustic vibrator (100) comprises moving a plate to at least partially obstruct holes in another plate. 20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le fait d'ouvrir un limiteur d'écoulement de gaz variable (102) 30 afin de permettre un écoulement de gaz accru dans le vibrateur acoustique (100) lorsque le vibrateur acoustique (100) est remorqué dans l'étendue d'eau.The method of any one of claims 16 to 19, characterized in that it further comprises opening a variable gas flow restrictor (102) to allow increased gas flow in the acoustic vibrator (100) when the acoustic vibrator (100) is towed into the body of water. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 20, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le fait d'augmenter une pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe du vibrateur acoustique (100) afin d'égaliser la pression de gaz à l'intérieur de l'enveloppe avec la pression d'eau en profondeur.21. A method according to any one of claims 16 to 20, characterized in that it further comprises increasing a gas pressure inside the envelope of the acoustic vibrator (100) to equalize the gas pressure inside the envelope with the water pressure at depth. 22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 21, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le fait de : produire un produit de données géophysiques à partir de l'énergie acoustique détectée indicative de certaines propriétés de roche sous la surface au-dessous de l'étendue d'eau.1522. Method according to any one of claims 16 to 21, characterized in that it further comprises the fact of: producing a product of geophysical data from the detected acoustic energy indicative of certain properties of rock under the surface below the body of water.15
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