MX2014001575A - Vibradores sismicos marinos y metodos de uso. - Google Patents

Abstract

Las modalidades se relacionan con vibradores sísmicos marinos para uso en el estudio sísmico y métodos asociados de uso; una modalidad proporciona un vibrador sísmico marino que comprende: una carcasa con una constante elástica seleccionada para proporcionar una primera frecuencia de resonancia dentro de un intervalo de frecuencia de operación de alrededor de 1 Hz y cerca de 300 Hz; un impulsor dispuesto dentro de la carcasa y que tiene un primer extremo y un segundo extremo; y un elemento elástico acoplado a la carcasa entre el primer extremo y el segundo extremo del impulsor, en donde el elemento elástico tiene un segundo modo de oscilación que proporciona una segunda frecuencia de resonancia dentro del intervalo de frecuencia de operación.

Description

VIBRADORES SÍSMICOS MARINOS Y MÉTODOS DE USO REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS La presente solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de Estados Unidos No. 61/762,424, presentada el 08 de febrero de 2013, titulada "conjunto de vibrador sísmico marino y metodo de uso," la descripción completa de la cual se incorpora aquí mediante referencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención describe generalmente el estudio sísmico marino. Más particularmente, en una o más modalidades, esta invención se refiere a vibradores sísmicos marinos para uso en estudio sísmico y métodos asociados de uso.

Téenicas para estudio marino incluyen estudio sísmico marino, en el cual se pueden recoger datos geofísicos por debajo de la superficie terrestre. Un estudio sísmico tiene aplicaciones en la producción y exploración de minerales y energía para ayudar a identificar las ubicaciones de las formaciones que portan hidrocarburos. Un estudio sísmico típicamente puede incluir remolcar una fuente sísmica por debajo o cerca de la superficie de un cuerpo de agua. Más "cables marinos" también pueden ser remolcados a través del agua por el mismo o diferente buque. Los cables marinos son típicamente cables que incluyen una pluralidad de sensores dispuestos en este en lugares separados espaciados a lo largo de la longitud de cada cable. Algunos estudios sísmicos ubican los sensores en cables inferiores del oceano o nodos además de, o en vez de, cables marinos. Los sensores pueden configurarse para generar una señal que está relacionada con un parámetro que se mide por el sensor. En tiempos seleccionados, la fuente sísmica puede accionarse para generar, por ejemplo, la energía sísmica que viaja descendentemente a través del agua y en la roca del subsuelo. La energía sísmica que interactúa con interfaces, generalmente en los límites entre las capas de formaciones de roca, puede regresarse hacia la superficie y detectarse por los sensores de los cables marinos. La energía detectada puede usarse para deducir ciertas propiedades de la roca sub-superficial, tales como estructura, composición mineral y contenido de fluido, proporcionando así información útil en la recuperación de hidrocarburos.

La mayoría de las fuentes sísmicas empleadas hoy en estudio sísmico marino es del tipo impulsivo, en el cual se hacen esfuerzos para generar tanta energía como sea posible durante un corto tiempo como sea posible. Lo más comúnmente utilizado de estas fuentes de tipo impulsivo son pistolas de aire que normalmente utilizan aire comprimido para generar una onda de sonido. Otros ejemplos fuentes de tipo impulsivas incluyen explosivos y fuentes de impulso de caída de peso. Otro tipo de fuente sísmica que puede utilizarse en estudio sísmico incluye fuentes de vibrador, incluyendo fuentes accionadas hidráulicamente, vibradores electromecánicos, vibradores sísmicos marinos electricos y fuentes que emplean material piezoeléctrico o magnetostrictivo. Fuentes de vibrador típicamente generan vibraciones a través de un intervalo de frecuencias en un patrón conocido como un "barrido" o un "chirrido".

Es bien sabido que mientras las ondas de sonido viajan a través de agua y a través de estructuras geológicas sub-superficiales, ondas de sonido de frecuencia más alta pueden ser atenuadas más rápidamente que las ondas de sonido de baja frecuencia, y en consecuencia, ondas de sonido de baja frecuencia pueden transmitirse sobre largas distancias a través de agua y estructuras geológicas que en ondas de sonido de frecuencia más alta. En consecuencia, ha habido una necesidad de fuentes de sonido marino de baja frecuencia poderosas que operan en la banda de frecuencias de 1-100 Hz. Sin embargo, fuentes de tipo impulsivo y de vibrador que se han utilizado pueden generar poca o ninguna energía por debajo de 20 Hz. Además, fuentes de baja frecuencia típicamente pueden tener eficacia pobre, especialmente si no puede obtenerse una buena igualación de la impedancia.

Por lo tanto, hay una necesidad de fuentes sísmicas mejoradas para su uso en estudio marino.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estos dibujos ilustran algunos aspectos de algunas de las modalidades de la presente invención y no deben utilizarse para limitar o definir la invención.

La figura 1 ilustra una modalidad de ejemplo de un sistema de estudio sísmico marino usando un vibrador sísmico marino.

La figura 2 ilustra una modalidad de ejemplo de un vibrador sísmico marino.

Las figuras 3A y 3B ilustran modalidades de ejemplo de vibradores sísmicos marinos en sección transversal.

La figura 4 ilustra otra vista de una modalidad de ejemplo de un vibrador sísmico marino.

La figura 5 ilustra otra vista de una modalidad de ejemplo de un vibrador sísmico marino.

La figura 6 es un modelo de frecuencia que muestra un primer modo de oscilación del elemento elástico de una modalidad de ejemplo de un vibrador sísmico marino.

La figura 7 es un modelo de frecuencia que muestra un segundo modo de oscilación del elemento elástico de una modalidad de ejemplo de un vibrador sísmico marino.

La figura 8 es un espectro de amplitud simulados para una implementación de ejemplo de un par de vibradores sísmicos marinos con dos resonancias.

La figura 9 es un espectro de amplitud medidos para una modalidad de ejemplo de un vibrador sísmico marino de baja frecuencia.

La figura 10 es un espectro de amplitud medidos para la modalidad de ejemplo de un vibrador sísmico marino de alta frecuencia.

La figura 11 ilustra una implementación de ejemplo para remolcar un vibrador sísmico marino a traves de un cuerpo de agua.

La figura 12 ilustra una implementación de ejemplo para una selección de vibradores sísmicos marinos conforme es remolcado a través de un cuerpo de agua.

La figura 13 ilustra una implementación de ejemplo de mando para una selección de vibradores sísmicos marinos.

La figura 14 ilustra una implementación de ejemplo de un vibrador sísmico marino acoplado a un buque de sondeo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Modalidades de la presente invención están dirigidas a los vibradores sísmicos marinos. En comparación con los vibradores sísmicos marinos previamente desarrollados, los vibradores sísmicos marinos descritos aquí pueden tener una salida acústica mejorada y mayor confiabilidad. Ventajosamente, los vibradores sísmicos marinos descritos pueden proporcionar una frecuencia de resonancia en un extremo inferior de la banda de frecuencia sísmica (por ejemplo, entre 1 Hz a 300 Hz). La energía acústica de baja frecuencia puede generarse más eficientemente con una frecuencia de baja resonancia como la parte imaginaria (reactiva) de la ¡mpedancia se cancela. Las modalidades pueden incluir vibradores sísmicos marinos que tienen una carcasa rígida que utiliza hasta ahora para permitir el mantenimiento de la frecuencia de baja resonancia. Las modalidades además pueden incluir el uso de un elemento elástico que tiene un segundo modo de resonancia que proporciona una segunda frecuencia de resonancia dentro de la banda de frecuencia sísmica.

La figura 1 ilustra un sistema de estudio sísmico marino 2 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En la modalidad ilustrada, el sistema 2 puede incluir un buque de sondeo 4 que se mueve a lo largo de la superficie de un cuerpo de agua 6, tal como un lago o un oceano. El buque de sondeo 4 puede incluir al respecto el equipo, se muestra generalmente en 8 y denominadas colectivamente aquí como un "sistema de registro". El sistema de registro 8 puede incluir dispositivos (no mostrados por separado) para detectar y hacer un registro indexado de tiempo de señales generadas por cada uno de los sensores sísmicos (explicado además posteriormente) y para accionar un vibrador sísmico marino 10 a tiempos seleccionados. El sistema de registro 8 puede también incluir dispositivos (no mostrados por separado) para determinar la posición geodésica del buque de sondeo 4 y los varios sensores sísmicos.

Como se ilustra, el buque de sondeo 4 puede remolcar cables marinos de sensor 12. Los cables marinos de sensor 12 pueden ser remolcados en un patrón seleccionado en el cuerpo de agua 6 por el buque de sondeo 4 o un buque diferente. Como se ilustra, los cables marinos de sensor 12 pueden ser lateralmente espaciados detrás del buque de sondeo 4.

"Lateral" o "lateralmente", en el contexto actual, significa transversal a la dirección del movimiento del buque de sondeo 4. Los cables marinos de sensor 12 pueden cada uno formarse, por ejemplo, al acoplar una pluralidad de segmentos de cable marino extremo a extremo como se explica en Patente de E.U.A. No. 7,142,481, la descripción de la cual se incorpora aquí para referencia. Los cables marinos de sensores 12 pueden mantenerse en el patrón seleccionado por remolque del equipo 16, tal como paravanes o puertas que proporcionan fuerza lateral para difundir los cables marinos de sensores 12 para seleccionar las posiciones laterales con respecto al buque de sondeo 4. Los cables marinos de sensor 12 pueden tener una longitud, por ejemplo, en un intervalo de aproximadamente 2,000 metros a aproximadamente 12,000 metros o más largo. Las configuraciones de los cables marinos de sensores 12 en la figura 1 se proporcionan para ilustrar una modalidad de la presente invención y no pretenden limitar la presente invención. Cabe señalar que, aunque el ejemplo actual, muestra cuatro cables marinos de sensor 12, la invención es aplicable a cualquier número de cables marinos 12 remolcados por el buque de sondeo 4 o cualquier otro buque. Por ejemplo, en algunas modalidades, más o menos que cuatro cables marinos de sensor 12 pueden ser remolcados por el buque de sondeo 4 y los cables marinos 12 puede ser espaciados lateralmente, verticalmente, o verticalmente y lateralmente.

Los cables marinos de sensores 12 pueden incluir sensores sísmicos 14 al respecto en lugares separados espaciados. Los sensores sísmicos 14 pueden ser de cualquier tipo de sensores sísmicos conocidos en la teenica, incluyendo hidrófonos, geófonos, sensores de velocidad de partícula, sensores de desplazamiento de partículas, sensores de aceleración de partículas o sensores de gradiente de presión, por ejemplo. A modo de ejemplo, los sensores sísmicos 14 pueden generar señales de respuesta, tal como señales ópticas o eléctricas, en respuesta a la detección de energía sísmica emitida por los vibradores sísmicos marinos 10 después de que la energía ha interactuando con las formaciones de roca (no mostradas) por debajo del fondo del agua. Las señales generadas por los sensores sísmicos 14 pueden ser comunicadas al sistema de registro 8.

Como se ilustra en la figura 1 , el buque de sondeo 4 o un buque diferente puede remolcar además el vibrador sísmico marino 10. En algunas modalidades, pueden usarse varios vibradores sísmicos marinos 10, que pueden ser remolcados por el buque de sondeo 4 o buques de sondeo diferentes, por ejemplo. Aunque se muestra sólo un único vibrador sísmico marino 10, debe entenderse que más de un vibrador sísmico marino 10 puede ser utilizado como se desee para una aplicación particular. Un cable de fuente 18 puede acoplar el vibrador sísmico marino 10 al buque de sondeo. El cable de fuente 18 puede tomar fuerzas de arrastre y también puede incluir conductores eléctricos (no mostrados por separado) para la transferencia de corriente eléctrica del sistema de registro 8 en el buque de sondeo 4 a las fuentes sísmicas 10. El cable de fuente 18 también puede incluir cables de señal o fibras para la transmisión de señales a y/o desde el vibrador sísmico marino 10 al sistema de registro 8. El cable de fuente 18 tambien pueden incluir los miembros de fuerza (no mostrados por separado) para la transmisión de fuerza remolque desde el buque de sondeo 4 para el vibrador sísmico marino 10. El cable de fuente 18 también puede contener los conductores para la trasmisión de aire al vibrador sísmico marino 10 para compensación de presión, por ejemplo. El cable de fuente 18 puede tener una longitud en un intervalo de aproximadamente 200 metros a aproximadamente 2,000 metros o más largo, por ejemplo. En algunas modalidades, el cable de fuente 18 puede ser aproximadamente 900 metros de largo y tiene un diámetro exterior de aproximadamente 65 milímetros. En algunas modalidades, el cable de fuente 18 puede ser relativamente paralelo a la superficie del cuerpo de agua 6, mientras que en otras modalidades, el cable de fuente 18 puede utilizar mecanismos de control de profundidad, por ejemplo, para localizar más de un vibrador sísmico marino 10 en una pluralidad de diferentes profundidades.

En contraste con las fuentes tipo impulsivas que transmiten energía durante una cantidad de tiempo muy limitada, el vibrador sísmico marino 10 puede tener un impacto ambiental reducido debido a la distribución de energía en el tiempo. En particular, el vibrador sísmico marino 10 puede tener una amplitud máxima reducida de la señal sísmica transmitida durante un estudio sísmico con poca o ninguna reducción en la calidad de datos. Por ejemplo, usando un vibrador sísmico marino 10 con, por ejemplo, un barrido de cinco segundos, en lugar de una fuente tipo impulsiva tal como una pistola de aire, las amplitudes pico pueden reducirse tanto como 30 dB o incluso más. Si se utilizan secuencias de fuente de pseudo-ruido no solo para difundir la energía sobre el tiempo sino también la frecuencia sobre el tiempo, las amplitudes pico pueden reducirse por otro 20 dB o incluso más. En algunas modalidades, las amplitudes pico pueden ser en el intervalo de aproximadamente 10 dB a aproximadamente 40 dB.

En algunas modalidades, el vibrador sísmico marino 10 puede incluir una fuente de tipo carcasa flextensional. Un número de parámetros puede ser empleado en el diseño de las fuentes de tipo carcasa flextensional, varios de las cuales pueden relacionarse con la carcasa de sí mismo y el tipo de impulsor. En algunas modalidades, el vibrador sísmico marino 10 puede mostrar por lo menos dos frecuencias de resonancia en la banda de frecuencia sísmica, típicamente un intervalo de entre aproximadamente 1 Hz y aproximadamente 300 Hz. En algunas modalidades, la banda de frecuencia sísmica puede ser entre aproximadamente 5 Hz y aproximadamente 100 Hz.

La impedancia total que puede ser experimentada por el vibrador sísmico marino 10 puede ser expresada como sigue: Zr= Rr+jXr (EC. 1) donde Zr es la impedancia total, Rr es impedancia de radiación y Xr es impedancia reactiva.

En un análisis de la transferencia de energía del vibrador sísmico marino 10, el sistema puede ser aproximado como un pistón desviado. En la expresión de la impedancia total que será experimentada, puede ser la impedancia de radiación Rr de un pistón desviado: Rr = p82r0oKi(c) (Ec. 2) y la impedancia reactiva puede ser: Xr = ira2 pocX-i(x) (Ec. 3) en donde x = 2ka = (4wa/A) = (2 ooa/c) (Ec.4) y donde Ri(x) = 1 - (2/x)Ji(x) y (Ec. 5) Xi(x) = (^) / ^2 sin(x eos Cí)sin2ada (Ec.6) donde p0 es la densidad del agua, w = frecuencia radial, k = número de onda, a = radio de pistón, c = velocidad del sonido, l = longitud de onda y Ji = función Bessel de primer orden.

Usando la expansión de serie de Taylor de las ecuaciones anteriores produce lo siguiente: X ( ) ( ) p 2 325 32527 Para las bajas frecuencias, cuando x = 2ka es mucho menor que 1, la parte real e imaginaria de la expresión de la impedancia total puede ser aproximada con el primer término de la expresión de Taylor. Las expresiones para las bajas frecuencias, cuando la longitud de onda es mucho mayor que el radio del pistón se convierte en: Ri(x) = (1/2)(ka)2 (Ec. 9) Xi(x) ®(8ka)/(3TT) (Ec. 10) Resulta que, para las bajas frecuencias, R será un número pequeño comparado con X, lo que sugiere una generación de señal de muy bajo rendimiento. Sin embargo, modalidades pueden introducir una resonancia en el extremo inferior del espectro de frecuencia para que pueda generarse más eficientemente la energía acústica de baja frecuencia. En resonancia, se cancela la parte imaginaria (reactiva) de la impedancia, y el vibrador sísmico marino 10 puede ser capaz de transmitir eficientemente la energía acústica en el cuerpo de agua 6.

Sin embargo, teniendo una frecuencia de baja resonancia puede ser problemático para el diseño de la carcasa para el vibrador sísmico marino 10. Por ejemplo, un vibrador sísmico marino tipo carcasa 10 con razonable tamaño pequeño combinado con una baja resonancia puede ser problemático. Modalidades pueden proporcionar una carcasa rígida que se utiliza hasta ahora para permitir el mantenimiento de la frecuencia de resonancia en un extremo inferior de la banda de frecuencia especificada.

La figura 2 ilustra una implementación de ejemplo de un vibrador sísmico marino 10. Como se ilustra, el vibrador sísmico marino 10 puede ser montado en una estructura 22. Un soporte 24 puede ser acoplado a la parte superior de la estructura 22. El soporte 24 puede utilizarse para implementar el vibrador sísmico marino 10 en el agua. El vibrador sísmico marino 10 puede componerse de una carcasa 26. La forma de la carcasa 26 generalmente se refiere como flextensional. En una modalidad particular, la carcasa 26 puede comprender dos porciones laterales de carcasa que pueden ser Imágenes en el espejo de una con otra. La figura 2 muestra una de las porciones laterales de la carcasa 26 designada como porción lateral de carcasa 28. En la modalidad ilustrada, la porción lateral de carcasa 28 comprende rebordes 30 separados a lo largo de una superficie exterior de la porción lateral de carcasa 28. Los rebordes 30 pueden utilizarse, por ejemplo, para reforzar la porción lateral de carcasa 28 y hacer más rígida la porción lateral de carcasa 28. Como se ilustra, los rebordes 30 pueden extenderse exteriormente a lo largo de la superficie externa de la porción lateral de carcasa 28. En la modalidad ilustrada, la porción lateral de carcasa 28 incluye dos columnas de los rebordes 30. La carcasa 26 puede comprender además vigas finales 32. Como se discutirá en más detalle a continuación, la porción lateral de carcasa 28 puede ser flexiblemente acoplada a las vigas finales 32 (por ejemplo, usando bisagras 38 o algún otro elemento flexible como se muestra en las figuras 3A-3B). La carcasa 26 puede completar una carcasa flextensional alrededor de los otros componentes del vibrador sísmico marino 10, que serán discutidos en más detalle a continuación. Con la continua referencia a la figura 2, el vibrador sísmico marino 10 puede comprender además placas finales superior e inferior 34. La carcasa 26 puede acoplarse de manera sellada a las placas superior e inferior 34. En algunas modalidades, la conexión entre la carcasa 26 y placas finales superior e inferior 34 puede ser una conexión flexible.

La figura 3A ilustra un vibrador sísmico marino 10 en sección trasversal parcial. Por razones de simplicidad, la estructura 22 y sus componentes asociados no aparecen en la figura 3A. Como se ilustra, el vibrador sísmico marino 10 puede incluir un impulso lineal 36, que puede ser un impulsor electrodinámico. En algunas modalidades, el impulso lineal 36 puede ser un impulsor de "bobina móvil" o de "bobina de voz", que puede proporcionar la capacidad de generar grandes amplitudes acústicas. Fuentes sísmicas usando uno o más impulsores de bobina móvil se pueden referir a como proyectores de "bobina móvil". Aunque las figuras 3A-3B ilustran un impulsor lineal simple, bidireccional, modalidades con uno o más impulsos unidireccionales o en que se utilizan una pluralidad de impulsores en paralelo están dentro del alcance de la invención. En algunas modalidades, la fuerza generada usando el impulso lineal 36 puede ser dos veces que la fuerza generada en vibradores sísmicos marinos usados previamente. En consecuencia, el vibrador sísmico marino 10 puede tener energía de salida mejorada. Para reducir la fatiga de los diversos componentes del vibrador sísmico marino 10 debido, por ejemplo, a la fuerza incrementada, modalidades pueden incluir tamaño incrementado del vibrador sísmico marino 10 para que la amplitud de vibración de la carcasa 26 pueda ser aproximadamente la misma. En ambientes de aguas poco profundas, cavitaciones en la superficie del vibrador sísmico marino 10 pueden limitar la salida de energía.

La modalidad ilustrada además incluye una carcasa 26. Como se mencionó anteriormente, la carcasa 26 puede completar una carcasa flextensional que rodea los otros componentes del vibrador sísmico marino 10, tales como el impulso lineal 36. Aunque la carcasa 26 es representada en la figura 3A como siendo esencialmente elípticas en forma, carcasas flextensionales de otras formas, incluyendo convexo, cóncava, plana, o sus combinaciones, tambien se puede utilizar de acuerdo con modalidades de la presente invención. Como se ilustra, la carcasa 26 puede comprender porciones laterales de carcasa 28. Las porciones laterales de carcasa 28 pueden comprender acero del resorte, aleación de cobre berilio, plástico reforzado de fibra de vidrio, fibra de carbono reforzada u otro material elástico flexible adecuado. Materiales elásticos flexibles adecuados pueden tener una alta fuerza de rendimiento y no se deforman permanentemente cuando actúan por el impulso lineal 36. En algunas modalidades, las porciones laterales de carcasa 28 pueden ser un transductor flextensional de clase V. En algunas modalidades, las dimensiones, constitución del material y forma de las porciones laterales de carcasa 28 pueden seleccionarse para proporcionar una constante elástica suave para vibraciones de entre aproximadamente 1 Hz a aproximadamente 300 Hz, alternativamente, entre aproximadamente 5 Hz y aproximadamente 100 Hz, cuando el vibrador sísmico marino 10 está sumergido en el agua, por ejemplo, a una profundidad de aproximadamente 1 metro a aproximadamente 375 metros y, más particularmente, de aproximadamente 1 metro a aproximadamente 100 metros. Las porciones laterales de carcasa 28 pueden ser acopladas a vigas finales 32. En la modalidad ilustrada, las porciones laterales de carcasa 28 pueden acoplarse flexiblemente a las vigas finales 32 por bisagras 38. Este acoplamiento flexible debe permitir las porciones laterales de carcasa más rígidas 28 mientras se mantiene la frecuencia de resonancia baja. Si las porciones laterales de carcasa 28 son acopladas directamente a las vigas finales 32, las porciones laterales de carcasa 28 tendrían que hacerse menos rígidas para mantener la misma frecuencia de resonancia.

Las porciones laterales de carcasa 28 pueden hacerse más rígidas por la inclusión de rebordes 30. Como se ilustra, se pueden colocar los rebordes 30 sobre cada lado de la línea media de carcasa para reforzar las porciones seleccionadas de las porciones laterales 28 mientras deja más debil la línea media. En otras palabras, los rebordes 30 pueden configurarse para forzar las porciones laterales de carcasa 28 doblarse en la línea media. Los rebordes 30 pueden ser colocados transversalmente a la línea media de las porciones laterales de carcasa 28, en donde la línea media de las porciones laterales de carcasa 28 se extiende desde la parte superior a la parte inferior de las porciones laterales de carcasa 28. El número y disposición de los rebordes 30 pueden seleccionarse para reforzar ciertas porciones de las porciones laterales de carcasa 28, obligando así a las porciones laterales de carcasa 28 doblarse en su línea media. Por ejemplo, puede colocarse uno o más rebordes 30 a cada lado de la línea media en particulares modalidades. En algunas modalidades, los rebordes 30 individualmente pueden tener una altura H de aproximadamente 0.635 cm. a aproximadamente 12.7 cm. y una anchura de aproximadamente 2.54 cm. a aproximadamente 50.8 cm, y longitud de aproximadamente 2.54 cm. a aproximadamente 1/4 a 1/2 de la anchura de la carcasa. Los rebordes pueden ser huecos, rellenos o sólidos como sea apropiado para una aplicación particular. Lo convexo de rebordes cóncavos tambien puede ser adecuado. Además, los rebordes pueden ser permanentemente o removiblemente fijados a las porciones laterales de carcasa 28. En una modalidad particular, las porciones laterales de carcasa 28 y los rebordes 30 pueden ser unitarios.

Las porciones laterales de carcasa 28 permanecen en su primer modo de resonancia por el accesorio de los rebordes 30. Mientras los rebordes 30 se muestran, otros miembros de refuerzo se podían utilizar en las porciones laterales de carcasa 28 para proporcionar una porción reforzada y forzarlos a quedarse en el primer modo de resonancia. Por ejemplo, una barra metálica, fibras de refuerzo u otro miembro refuerzo adecuado pueden incluirse en las porciones laterales 28 en una configuración para forzar las porciones laterales 28 para doblarlas en su sección media. En algunas modalidades, el grosor de las porciones laterales puede ajustarse para forzar una curva en la línea media, por ejemplo, por tener una porción más delgada en la línea media. En algunas modalidades, las porciones laterales de carcasa 28 nunca alcanzan su segundo modo de resonancia logrando mejor rendimiento acústico. En algunas modalidades, las porciones laterales de carcasa 28 pueden comprender fibra de vidrio, que da más amortiguamiento en comparación con el acero o fibra de carbono. Más amortiguamiento puede crear un espectro plano.

Como se ilustra además por la figura 3A, el impulso lineal 36 puede ser centralmente montado en un accesorio 40. El accesorio 40 debe ser capaz de suspender el impulso lineal 36 dentro de la carcasa 26. Mientras no se ilustre, el accesorio 40 puede acoplarse a la carcasa 26. Por ejemplo, el accesorio 40 puede acoplarse a las vigas finales 32, por ejemplo, mediante cojinetes lineales. En algunas modalidades, el Impulso lineal 36 puede comprender partes electromagneticas que pueden ser montadas en los accesorios. Por ejemplo, el impulso lineal 36 puede comprender primeras partes electromagnéticas 42, que pueden comprender material magnético permanente, montado en ambos lados del accesorio 40. Mientras la figura 3A ilustra partes electromagnéticas separadas 42, debe entenderse que las piezas magnéticas 42 del impulso lineal 36 pueden ser compartidas. A modo de ejemplo, la figura 3B ilustra un impulso lineal 36 para un vibrador sísmico marino en el cual se comparten las partes electromagnéticas 42. Refiriéndose nuevamente a la figura 3A, el impulso lineal 36 puede comprender además un par de bobinas impulsoras 44 dispuestas en los lados opuestos del accesorio 40 una de la otra. Las bobinas impulsoras 44 pueden estar acopladas a elementos elásticos correspondientes 46. Las bobinas impulsoras 44 pueden extenderse desde los elementos de transmisión 46 en las ranuras en las primeras partes electromagnéticas 42. Cuando se envía una corriente a través de la bobina impulsora 44, se puede crear un campo magnético. El campo magnético puede interactuar con el campo de las primeras partes magnéticas 42, que pueden comprender material magnético permanente y proporcionan el movimiento relaftivo de las partes. La fuerza resultante de una de las bobinas impulsoras 44 puede expresarse mediante la siguiente fórmula: F = // B (Ec. 11) en donde / es la corriente en la bobina impulsora particular 44, / es la longitud del conductor en la bobina impulsora 44 y B es la densidad del flujo magnetico. Dependiendo de la fuerza deseada, se puede variar el tamaño del impulso electromagnético o el número de impulsos en cada uno de los elementos elásticos 46. Un elemento de transmisión puede utilizarse para transferir fuerza desde el impulso lineal 36 a los elementos elásticos 46. También puede usarse más de un elemento de transmisión sobre el eje del accesorio 40 con por lo menos un impulso lineal 36. Sin embargo, es ventajoso si la suma de las fuerzas de cada lado del accesorio 40 es simétrica referente al eje de la estructura para minimizar la tensión en la construcción. En la modalidad que se muestra en las figuras 3A-3B, es también ventajoso si la suma de la fuerza resulta en un vector que es perpendicular al eje principal de las porciones de carcasa lateral 28.

La modalidad ilustrada además incluye elementos elásticos 46. Como se ¡lustra, los elementos elásticos 46 pueden ser eliminados dentro de la carcasa 26. Los elementos elásticos 46 generalmente tienen dos funciones. Una es transformar los cambios en la longitud del impulso lineal 36 en movimiento de la carcasa 26. La segunda función es formar un sistema de resonancia para generar más eficientemente energía acústica en un ambiente marino. En las figuras 3A-3B, se muestra una modalidad de la invención en la que los elementos elásticos 46 pueden tener una forma ligeramente arqueada. En modalidades, los elementos elásticos 46 pueden ser en forma de placas flexibles, varillas, vigas o barras, por ejemplo y preferiblemente pueden fijarse de manera rotatoria a los dispositivos de sujeción 48. La distancia desde la parte central de los elementos elásticos 46 al eje entre los dispositivos de sujeción 48 puede ser sustancialmente menor que la distancia de la parte central a los dispositivos de sujeción 48. Así, se proporciona una transmisión en que un gran movimiento de las bobinas impulsoras 44 en los elementos elásticos 46, pero con una fuerza relativamente pequeña, conduce a un pequeño movimiento de los dispositivos de sujeción 48, pero con una fuerza proporcionalmente más grande. En modalidades, la transmisión puede depender de la curvatura de los elementos elásticos 46. Los dispositivos de sujeción 48 se muestran en las modalidades ilustradas como vigas, pero la fijación de los elementos elásticos 46 a la coraza 26 también se puede realizar directamente a la carcasa 26. Modalidades de la carcasa 26 pueden ser elípticas como se muestra en las figuras 3A-3B. Cuando los dispositivos de sujeción 48 pueden ser tirados hacia adentro por los elementos elásticos 46 la elipse puede ampliarse, creando una onda de presión en el ambiente. De esta manera los movimientos del impulso lineal 36 deben propagarse hacia el exterior y resultar en ondas acústicas en el agua. Mediante la variación de la excentricidad de la elipse y la tasa de transmisión en el impulso lineal 36, modalidades pueden adaptarse a diferentes situaciones. Debe entenderse que la presente invención no debe limitarse a la configuración particular que se muestra en las figuras 3A-3B, y otras configuraciones del vibrador sísmico marino 10 pueden utilizarse de acuerdo con modalidades de la presente invención. A manera de ejemplo, los dispositivos de sujeción 48 pueden fijarse directamente a pistones (no mostrados), en donde un movimiento relativamente grande de las bobinas impulsoras 44 debe proporcionar un pequeño movimiento de los pistones. En este ejemplo, el accesorio 40 puede tambien extender por lo menos parcialmente fuera de los elementos elásticos 46 para que las primeras partes electromagnéticas 42 puedan colocarse fuera de las bobinas impulsoras 44.

Detalles adicionales de una implementación de ejemplo de un vibrador sísmico marino 10 va ahora descrito con referencia a las figuras 4 y 5. Como se ilustra, el vibrador sísmico marino 10 puede comprender un impulso lineal 36. Las primeras partes magnéticas 42 del impulso lineal 36 se muestran en la figura 4, pero es obstruido de verse en la figura 5. Uno del par de bobinas impulsoras 44 del impulso lineal 36 se muestra en las figuras 4 y 5.

El otro de las bobinas impulsoras 44 está obstruido en vista de las modalidades ilustradas. Un elemento elástico 46 además se muestra en la figura 5 pero se retira de la figura 4 para ilustrar más claramente el impulso lineal 36. Extremos opuestos del elemento elástico 46 pueden acoplarse a las bisagras internas 50 en vigas finales 32, que permiten, por ejemplo, la contracción del elemento de transmisión 46. Las vigas finales 32 pueden acoplarse al accesorio 40. Como se mencionó anteriormente, el accesorio 40 puede proporcionarse para suspender el impulso lineal 36 dentro de la carcasa 26 (por ejemplo, se muestra en las figuras 3A-3B). Cuando está completamente ensamblado, un segundo elemento elástico (no mostrado) que puede comprender una imagen en el espejo substancialmente del elemento elástico 46 puede acoplarse a manera de bisagra por las bisagras internas 50 para completar una carcasa interna que rodea el impulso lineal 36. La conexión articulada entre las vigas finales 32 y el elemento elástico 46, en algunas modalidades, actúa para mantener una frecuencia de resonancia para el elemento elástico 46 dentro de la banda de frecuencia sísmica sin limitar la resistencia del elemento elástico 46. En otras palabras, si el elemento elástico 46 está conectado directamente a las vigas finales 32, el elemento elástico 46 tendría que hacerse menos rígido para prever una frecuencia de baja resonancia. Mientras no se ilustra en la figura 4, la carcasa 26 (por ejemplo, mostrada en las figuras 2 y 3A-3B) que generalmente rodea la carcasa interior formada por el elemento elástico 46. Aunque las figuras 3A-3B ilustran el elemento elástico 46 que es una placa curvada, elementos de transmisión de otras formas, incluyendo convexa, cóncava, semi-elíptica, plana, o combinaciones de las mismas pueden utilizarse de acuerdo con modalidades de la presente invención. El elemento elástico 46 puede comprender acero elástico, aleación de cobre berilio, plástico reforzado con fibra de vidrio, reforzado con fibra carbono u otro material elástico flexible. Materiales elásticos flexibles adecuados pueden tener una alta fuerza de rendimiento y no se deforman permanentemente cuando actúan por el impulso lineal 36. En algunas modalidades, el elemento elástico 46 puede ser un transductor flextensional de clase V. En algunas modalidades, las dimensiones, constitución del material, y la forma del elemento elástico 46 pueden seleccionarse para proporcionar una constante elástica suave para vibraciones de entre aproximadamente 1 Hz a aproximadamente 300 Hz, alternativamente, entre aproximadamente 5 Hz y aproximadamente 100 Hz, cuando el vibrador sísmico marino 10 se sumerge en agua. Además, el elemento elástico 46 debe configurarse, por ejemplo, para proporcionar una frecuencia de resonancia adicional, además de la generada por la carcasa 26 (por ejemplo, se muestra en las figuras 2 y 3A-3B).

Como se describió anteriormente, el vibrador sísmico marino 10 puede mostrar por lo menos dos frecuencias de resonancia dentro de una banda de frecuencia sísmica, típicamente un intervalo de entre cerca de 1 Hz y unos 300 Hz. La primera frecuencia de resonancia puede resultar de la interacción de la carcasa 26 con la masa de fluido equivalente, por ejemplo, el cuerpo de agua en donde el vibrador sísmico puede colocarse. La carcasa 26 puede hacerse más rígida para proporcionar una menor frecuencia de resonancia. La segunda frecuencia de resonancia puede resultar de la interacción del elemento de resorte 46 con el impulsor lineal 36. Estas dos frecuencias de resonancia pueden seleccionarse independientemente, proporcionando un alto grado de flexibilidad al optimizar el rendimiento. En algunas modalidades, la primera frecuencia de resonancia puede estar dentro de dos octavos de banda del extremo bajo de la banda de frecuencia sísmica y, por otra parte, dentro de un octavo de banda. En algunas modalidades, la segunda frecuencia de resonancia puede estar dentro de cuatro octavos de banda de la primera frecuencia de resonancia y, por otra parte, dentro de tres octavos de banda. A modo de ejemplo, suponiendo que una banda de frecuencia sísmica de 5 Hz a 25 Hz, una primera frecuencia de resonancia puede ser de 7 Hz y una segunda frecuencia de resonancia puede ser de 22 Hz. Una alta eficiencia puede lograrse si se utilizan dos frecuencias de resonancia se separó en la banda de frecuencia de interes.

Dependiendo de la salida acústica deseada, puede ser deseable, en algunas modalidades usar un conjunto de vibradores sísmicos marinos 10, que pueden ser fuentes flextensionales de tipo carcasa, como los mostrados en las figuras 2-4. Por ejemplo, dos o más vibradores marinos sísmicos 10 (por ejemplo, el conjunto 68 compuesto por vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a y vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b en la figura 12) pueden utilizarse simultáneamente o incluso simultáneamente. Como se entendería por uno de ordinario habilidad en la téenica con el beneficio de esta descripción, energía emitida por la matriz aparecería en las formaciones rocosas por debajo del fondo del agua como si emanara de una fuente puntual cuando las dimensiones del conjunto son del orden de 30 metros o menos. El conjunto 68 de vibradores sísmicos marinos 10 puede abarcar uno o más vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a, por ejemplo, operando en el intervalo de aproximadamente 5 Hz a cerca de 25 Hz y uno o más vibradores de alta frecuencia 10b operando desde cerca de 25 Hz a cerca de 100 Hz. En algunas modalidades, el uno o más de los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a y el uno o más de los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b cada uno puede tener dos frecuencias de resonancia. En una modalidad particular, el conjunto de vibrador sísmico marino 68 puede abarcar cuatro vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a operando desde aproximadamente 5 Hz a cerca de 25 Hz y ocho vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b operando desde unos 25 Hz a cerca de 100 Hz. Puede anticiparse una reducción de aproximadamente 3 dB en frecuencias de entre aproximadamente 100 y aproximadamente 105 Hz. Alta energía se puede generar con dos o más vibradores sísmicos marinos 10 operando en la banda de frecuencia sísmica. En algunas modalidades, uno o más vibradores sísmicos marinos adicionales 10 pueden operar desde unos 100 Hz a cerca de 200 Hz. Un vibrador sísmico marino más pequeño 10 puede usarse para cubrir esta intervalo de frecuencia más alta, por ejemplo.

Modelos matemáticos pueden utilizarse para predecir la respuesta acústica basada en las configuraciones de vibrador sísmico marino. En ciertas modalidades, modelos matemáticos pueden utilizarse para predecir la respuesta acústica, con objetivos de 190 dB de 5 Hz a 10 Hz y 200 dB de 10 Hz a 100 Hz. Ajustes realizados a los modelos matemáticos pueden incluir, por ejemplo, una ligera reducción de la constante elástica para el vibrador sísmico marino de baja frecuencia para cumplir el objetivo en 5 Hz (resonancia cambiada de 8 Hz a 7 Hz) y aumentando ligeramente la constante elástica del elemento elástico 46 de la fuente de alta frecuencia para aumentar la segunda resonancia a 90 Hz, por ejemplo. Para mantener la amplitud de la vibración de la carcasa 26 en el mismo intervalo, puede aumentarse el tamaño físico de las fuentes. Esto puede ayudar a reducir o eliminar potencialmente los problemas de fatiga posibles.

En consecuencia, las modalidades pueden utilizar el siguiente modelo matemático. El modelo puede usar el diagrama del circuito equivalente para calcular el rendimiento acústico. El modelo puede tener los siguientes parámetros de entrada: 1) La geometría del vibrador sísmico marino 10, incluyendo el eje mayor de la carcasa 26, eje menor de la carcasa 26, longitud de la carcasa 26, constante elástica de la carcasa 26 y constante elástica del elemento elástico 46; 2) Fuerza generada por el impulso linear 36; 3) Masas incluyendo el eje mayor de masa de la carcasa 26, eje menor de masa de la carcasa 26, masa del elemento elástico 46 y masa de bobinas impulsoras 44; y 4) Factor de transformación de la carcasa 26 y el elemento de resorte 46.

Puede calcularse un radio equivalente del pistón para la carcasa 26 en los ejes x e y: (Ec. 12) donde ax es el radio equivalente del pistón en el eje x, Sx es el área superficial en la dirección x, ay es el radio equivalente del pistón en el eje y, y Sy es el área superficial en la dirección y.

De estos valores, la masa de fluido equivalente y resistencia de radiación en la dirección x e y puede calcularse como sigue: rx = P w 2 p·ac4 (Ec. 13) 2-c ay my = p - 8 · 3 (Ec. 16) Donde rx es la resistencia a la radiación en la dirección x, p es la densidad del agua, w es la frecuencia angular, ax es el radio del pistón equivalente para la carcasa 26 en el eje x, la resistencia a la radiación ry en la dirección y, ay es el radio de pistón equivalente para la carcasa 26 en el eje y, mx es la masa equivalente de fluido en la dirección x y my es la masa equivalente de fluido en la dirección y.

De estos valores, la impedancia total del vibrador sísmico marino 10 puede calcularse como sigue: En donde Z es la impedancia total, ry es la resistencia a la radiación en la dirección y, w es la frecuencia angular, my es la masa de fluido equivalente en la dirección y, j es un número imaginario, mi es la masa de fuente en la dirección y, K es la constante elástica para la carcasa 26, T es el factor de transformación para la carcasa 26, rx es la resistencia a la radiación en la dirección x, mx es la masa de fluido equivalente en la dirección x, m2 es la masa de fuente en la dirección x.

La primera frecuencia de resonancia, fr, del vibrador sísmico marino 10 pueden aparecer cuando: En donde K es la constante elástica para la carcasa 26, m1 es la masa de la fuente en la dirección y, my es la masa equivalente de fluido en la dirección y, T es el factor de transformación de la carcasa 26, mx es la masa equivalente de fluido en la dirección x, m2 es la masa de la fuente en la dirección x.

Impedancia, Z, y la amplitud de fuerzas disponibles, Fmax, pueden limitar la velocidad, Vo, de la carcasa 26: , .Fmax \Z\ (Ec. 19) El nivel salida de la fuente, P, del vibrador sísmico marino 10 entonces puede calcularse con la siguiente fórmula: = 10-log T2 - 2- rx· v · exp · exp _ V 8.37 -10 18 En donde T es el factor de transformación de la carcasa 26, rx es la resistencia a la radiación en la dirección x, V es la velocidad de la carcasa, f es la frecuencia, fr es la primera frecuencia de resonancia en la carcasa 26 y fspring_eie ent es la segunda frecuencia de resonancia en el elemento elástico 46. El segundo término en el nivel de salida de fuente está relacionado con la resonancia 26 de la carcasa y el tercer término es resultante de la segunda frecuencia de resonancia en el elemento elástico 46 conectado a las bobinas impulsoras 44.

Debe entenderse que las modalidades del modelo se han ajustado para correlacionarse con varias fuentes diferentes de distintos tamaños, frecuencia, etc. En modalidades, los parámetros dominantes pueden ser la masa de fluido equivalente en la carcasa 26 y la constante elástica de la carcasa 26. Típicamente ocurre, por ejemplo, que cuanto menor sea la fuente, menor será la masa y la constante elástica inferior.

Las figuras 6 y 7 son modelos de frecuencia que muestran el primero y segundo modos de oscilación de un vibrador sísmico marino 10 según modalidades de ejemplo. Como se describió anteriormente, el vibrador sísmico marino 10 puede abarcar un elemento elástico 46 acoplado a una viga final 32 por bisagras internas 50. El vibrador sísmico marino 10 además puede abarcar una porción lateral exterior 28 acoplada a las vigas finales 32 por bisagras 38. La porción lateral exterior 28 puede componerse de rebordes 30. La figura 6 muestra el primer modo de oscilación o primer modo de resonancia para el elemento elástico 46. La figura 7 muestra el segundo modo de oscilación o segundo modo de resonancia del elemento elástico 46. Como mejor se ve en la figura 7, el elemento elástico 46 está fuera de fase con la porción lateral exterior 28. Un elemento elástico 46 con extremos libres puede tener frecuencias dadas por lo siguiente: En donde F es la frecuencia, K es el radio de giro, L es la longitud del elemento elástico 46, E es el modulo de Young, y p es la densidad.

La figura 8 muestra los resultados de una simulación de elementos finitos de un par de vibradores sísmicos marinos 10, denotados como vibrador sísmico marino 10a de baja frecuencia y vibrador sísmico marino 10b de alta frecuencia. Como se ilustra, el vibrador sísmico marino de baja frecuencia 10a tiene una primera frecuencia de resonancia 52a resultante de la interacción de la carcasa 26 con la masa equivalente de fluido y una segunda frecuencia de resonancia 54a resultante de la interacción de los elementos elásticos 36 con el impulsor lineal 36. Como se ilustra además, el vibrador sísmico marino de alta frecuencia 10b tiene una primera frecuencia de resonancia 52b resultante de la interacción de la carcasa 26 con la masa equivalente de fluido y una segunda frecuencia de resonancia 54b resultante de la interacción de los elementos elásticos 36 con el impulsor lineal 36. Como se muestra en las figuras 9 y 10, modalidades del vibrador sísmico marino de baja frecuencia 10a (figura 9) y el vibrador sísmico marino de alta frecuencia 10b (figura 10) puede tener una respuesta de frecuencia excepcionalmente plana.

Haciendo referencia ahora a la figura 11, un conjunto de remolque para un vibrador sísmico marino 10 se muestra con más detalle según modalidades de la presente invención. En algunas modalidades, el vibrador sísmico marino 10 puede ser remolcado a una velocidad de hasta unos 5 nudos o incluso mayor. Para profundidades de agua de menos de 2 metros, el remolque continuo puede no ser posible, y pueden usarse un sistema estático de despliegue (intermitente) y la teenica de operación . El vibrador sísmico marino 10 puede ser acoplado al dispositivo de flotación 56 por una o más líneas de suspensión, tal como un alambre de retención 58 y alambre de elevación 60. En algunas modalidades, aletas pueden añadirse al vibrador sísmico marino 10, por ejemplo, para aumentar la estabilidad. El alambre de retención 58 puede seleccionarse para que el vibrador sísmico marino 10 pueda ser operado a una profundidad seleccionada en el cuerpo de agua 6. En algunas modalidades, la profundidad puede ser de cerca de 1 metro a cerca de 150 metros y alternativamente de aproximadamente 1 metro a cerca de 50 metros. En modalidades alternativas, la profundidad puede ser al menos cerca de 1 metro, por lo menos cerca de 15 metros, por lo menos cerca de 150 metros o más profundo. En algunas modalidades, el vibrador sísmico marino 10 puede ser presión compensada tal que pueda mantenerse la presión interior igual a la presión externa. Para operaciones de aguas poco profundas, el límite de profundidad del agua puede establecerse sólo por el tamaño de la carcasa 26 (por ejemplo, como se muestra en las figuras 2 y 3A-3B).

El alambre de elevación 60 puede utilizarse para levantar el vibrador sísmico marino 10 como sea necesario para ajustar su profundidad en el cuerpo de agua 6 o para la recuperación o despliegue. Ejemplos de téenicas para ajustar la profundidad de un vibrador sísmico marino 10 se describen más detalladamente en la Publicación de Patente de Estados Unidos No. 2011/0158045, cuya descripción se incorpora aquí por referencia. Como se ilustra, puede haber una polea 62 en el vibrador sísmico marino 10 para facilitar este ajuste con el alambre de elevación 60. El dispositivo de flotación 56 puede utilizarse para suspender el vibrador sísmico marino 10 en el cuerpo de agua 6. Como se ilustra, una cuerda de remolque 62 u otra línea conveniente puede acoplarse al dispositivo de flotación 56, por ejemplo, para transmitir la fuerza de remolque de la embarcación de sondeo 4 (por ejemplo, se muestra en la figura 1). Un cable 64 puede extenderse desde la cuerda de remolque 62 para el vibrador sísmico marino 10 para ayudar en la colocación en el cuerpo de agua 6. Una línea separada de señal 66 también puede usarse para transmitir señales y/o potencia al vibrador sísmico marino 10, por ejemplo. Cabe señalar que la configuración del remolque se muestra en la figura 11 es meramente ilustrativa y no pretende limitar la presente invención. Otras configuraciones de remolque adecuadas pueden utilizarse de acuerdo con las modalidades de la presente invención.

Como se mencionó anteriormente, un conjunto de los vibradores sísmicos marinos 10 se muestran en las figuras 2-4, por ejemplo, puede utilizarse de acuerdo con las modalidades de la presente invención. La figura 12 ¡lustra un conjunto 68 de los vibradores sísmicos marinos 10 remolcados a traves de un cuerpo de agua 6. En la modalidad ilustrada, los vibradores sísmicos marinos 10 son denotados por vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a y vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b. Los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a puede operarse, por ejemplo, en el intervalo de aproximadamente 5 Hz a cerca de 25 Hz, y los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b pueden operarse desde unos 25 Hz a cerca de 100 Hz. En algunas modalidades, los vibradores sísmicos marinos de baja y alta frecuencia 10a, 10b pueden funcionar simultáneamente. A modo de ejemplo, los vibradores sísmicos marinos de baja y alta frecuencia 10a, 10b pueden funcionar al mismo tiempo, por ejemplo por el uso de señales ortogonales usando las propiedades de correlación cruzada como señales de pseudo-ruido. El ruido de correlación puede ser bajo como los vibradores sísmicos marinos de baja y alta frecuencia 10a, 10b que usan diferentes frecuencias. Como se ilustra, el conjunto 68 puede abarcar tres sub-conjuntos cada uno comprendiendo cuatro vibradores sísmicos marinos de baja o alta frecuencia 10a o 10b. En la modalidad ilustrada, hay dos sub-conjuntos externos que cada uno comprende cuatro vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b y un sub-conjunto interno que comprende cuatro vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a. Los sub-conjuntos pueden estar separados por una distancia de aproximadamente 2 metros a cerca de 30 metros, por ejemplo cerca de 8 metros a cerca de 10 metros. Los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a puede ser remolcado a una profundidad de aproximadamente 1 metro a cerca de 75 metros y, alternativamente, a cerca de 25 metros. Los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b pueden ser remolcados a una profundidad de aproximadamente 1 metro a cerca de 25 metros y, alternativamente, a cerca de 8 metros. El remolque de los vibradores sísmicos marinos de baja y alta frecuencia 10a, 10b a una profundidad seleccionada puede crear un conjunto libre de fantasmas, y la profundidad deseada se puede referir como la profundidad óptima. Haciendo uso del fantasma superficial, pueden obtenerse 6 dB adicionales. Se pueden obtener 6 dB adicionales cuando la profundidad corresponde a un cuarto de una longitud de onda generada.

Las modalidades pueden incluir el uso de un barrido no lineal para mejorar la salida de la banda de frecuencia determinada, o puede aumentar el número de los vibradores sísmicos marinos 10 para así evitar las bandas de frecuencias donde el espectro de amplitud es inferior a un valor especificado. Las curvas de la amplitud de las unidades individuales pueden expresarse en el nivel de presión sonora (SPL) sin fantasma. SPL se refiere al nivel de una onda de sonido en una frecuencia particular. Para comparar esto con el espectro de amplitud de un conjunto de pistola de aire, puede usarse el siguiente análisis: Espectro de amplitud = SPL - 10log(ancho de banda). (Ec.22) En consecuencia, para los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a con un ancho de banda de 5 Hz a 22 Hz, se tiene lo siguiente: Espectro de amplitud = SPL - 10log(17) = SPL - 12.3dB (Ec.23) Durante un barrido de 5 segundos de longitud, 3dB se ganaron cada vez que la longitud se duplica (iniciando en 1 s) para proporcionar lo siguiente: Espectro de amplitud = SPL - 12.3dB + 7dB = SPL - 5.3dB (Ec.24) Asumiendo que la salida se duplica con 6 dB cada vez que el número de vibradores sísmicos marinos 10 se duplica, 12 dB pueden ganarse para el vibrador sísmico marino de baja frecuencia 10a (4 fuentes). El espectro de la amplitud para el conjunto de los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a puede ser: Espectro de amplitud (dB/sqrt Hz) = SPL + 6.7dB (Ec.25) Ya que los vibradores sísmicos marinos de baja y alta frecuencia 10a, 10b pueden operar al mismo tiempo, pero en diferentes intervalos de frecuencia, la metodología anterior se puede realizar para los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b. En consecuencia, para los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10a con un ancho de banda de 22 - 105 Hz se tiene lo siguiente: Espectro de amplitud = SPL - 10log(83) = SPL - 19dB (Ec.26) Durante un barrido de 5 segundos de longitud, 3dB se ganaron cada vez que la longitud se duplica (iniciando en 1 s) para proporcionar lo siguiente: Espectro de amplitud = SPL - 19dB + 7dB = SPL - 12dB (Ec. 27) Asumiendo que la salida se duplica con 6 dB cada vez el número de vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b se duplica, 18 dB pueden ganarse para los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b (8 fuentes). El espectro de la amplitud para el conjunto de los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b puede ser: Espectro de amplitud (dB/sqrt Hz) = SPL + 6dB (Ec.28) Cada barrido puede correlacionarse individualmente y sumarse juntos para conseguir el pico de correlación para el conjunto.

Modalidades de los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b pueden caer arriba de 100 Hz y pueden tener una muesca de alrededor de 150 Hz. En consecuencia, la extensión del ancho de banda de los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b a 200 Hz puede disminuir la eficiencia de los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b y energía residual. Si un conjunto debe cubrir desde cerca de 5 Hz a cerca de 200 Hz, las modalidades además pueden incluir una fuente más pequeña para cubrir la banda de frecuencia de cerca de 100 Hz a cerca de 200 Hz. La fuente más pequeña puede entonces ser remolcada, por ejemplo, a una profundidad de cerca de 2 a cerca de 3 metros para beneficiarse del fantasma superficial. A modo de ejemplo, el tamaño de dicha fuente puede ser bastante pequeño en comparación con los vibradores sísmicos marinos de baja y alta frecuencia 10a, 10b discutido previamente. En algunas modalidades, la fuente pequeña puede tener un ancho de 0.55 metros, una altura de 0.6 metros y espesor de 0.22 metros modalidades que usan tres fuentes diferentes para el ancho de banda de aproximadamente 5 Hz a cerca de 200 Hz y pueden tener mejores beneficios de costo y eficacia.

En algunas modalidades, los vibradores sísmicos marinos 10 pueden ser dirigidos lateralmente, por ejemplo, en algunas operaciones, puede ser beneficioso repetir la posición de la fuente de un estudio anterior. La figura 13 ¡lustra un ejemplo de control de dirección para uno o más conjuntos 68 de vibradores sísmicos marinos 10. Como se ilustra, el uno o más conjuntos 68 de vibradores sísmicos marinos 10 pueden ser remolcadas por el buque de investigación 4. En la figura 13, se muestra el dispositivo de flotación 56 mientras que la estructura de los vibradores sísmicos marinos 10 se obstruye viendo desde abajo de la superficie del cuerpo de agua 6. Como se ilustra, el movimiento lateral de los vibradores sísmicos marinos 10 puede ser controlado por uno o más deflectores 70, que pueden ser acoplados a uno o más conjuntos 68. Los deflectores 70 pueden ser un paraván, puerta, otro dispositivo adecuado para proporcionar una fuerza lateral a uno o más conjuntos 68. Los deflectores 70 pueden configurarse para proporcionar un componente lateral de fuerza conforme se remolcan a través del agua 6 por el buque de investigación 4 y de conformidad con las presentes modalidades, el componente lateral puede ser ajustable o controlable. El componente de movimiento lateral de cada deflector 70 puede ser opuesto al del otro deflector 70 y, generalmente, en dirección hacia el exterior desde la línea central del buque 4. El movimiento lateral combinado de los deflectores 70 puede separar los deflectores 70 entre sí hasta que se pongan una o más cuerdas o cables 72 esparcidores, funcionalmente acoplados extremo a extremo entre los deflectores 70 en tensión. Como se apreciará por los entendidos en la materia, la separación lateral real entre los vibradores sísmicos marinos 10 puede estar relacionada a la tensión de las cuerdas o cables esparcidores 72. En uno de los aspectos de la invención, los deflectores 70 pueden ser "dirigidos" para ejercer una fuerza lateral ajustable, tal que puede controlarse la tensión en los cables esparcidores 72, y/o la posición lateral de los vibradores sísmicos marinos puede ajustarse con respecto al buque de estudio 4.

Las dimensiones de los vibradores sísmicos marinos 10 pueden variar según sea necesario para una aplicación particular. Por ejemplo, los vibradores sísmicos marinos 10 (o una fuente menor comentada anteriormente) puede tener un tamaño de carcasa 26 como sigue: 1) ancho variando desde aproximadamente 0.5 metros a cerca de 4 metros, 2) un grosor que va desde unos 0.2 metros a unos 3 metros y 3) una altura que va desde aproximadamente 0.5 metros a unos 4 metros. En modalidades particulares, los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10a pueden tener un tamaño de carcasa 26 como sigue: 1) ancho de 1.50 metros, 2) grosor de 0.60 metros y 3) altura de 1.70 metros. En modalidades particulares, los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10b pueden tener un tamaño de carcasa 26 como sigue: 1) ancho de 0.95 metros, 2) grosor de 0.40 metros y 3) altura de 1.10 metros. Una modalidad de los vibradores sísmicos marinos 10 puede tener un peso de unos 100 kg a unos 10,000 kg. En modalidades particulares, los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia 10b pueden tener un peso de cerca de 1600 kg en el aire, y los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia 10a tienen aproximadamente un peso de 750 kg en el aire. En algunas modalidades, los vibradores sísmicos marinos 10 pueden ser neutralmente boyantes en el cuerpo de agua 6.

Un ejemplo de implementación para el control de uno o varios vibradores sísmicos marinos 10 se muestra en la figura 14. Como se ilustra, un sistema en el agua 74 y un sistema a bordo 76 pueden utilizarse en el control del vibrador sísmico marino 10. El sistema a bordo 76 puede ser parte del sistema de registro 8 que se muestra en la figura 1, por ejemplo. El sistema a bordo 76 y el sistema en el agua 74 pueden acoplarse mediante un cable de fuente 18. El cable de la fuente 18 puede incluir conductores eléctricos (no se muestra por separado) para la transferencia de corriente eléctrica desde el sistema a bordo 76 al sistema en el agua 74. También puede incluir el cable de fuente 18 cables de señal o fibras para la transmisión de señales a y/o desde el sistema en el agua 74 al sistema a bordo 76. El cable de fuente 18 también puede contener los conductores para el suministro de aire a los vibradores sísmicos marinos 10 desde el sistema a bordo 76 para la compensación de presión, por ejemplo.

Como se ilustra, el sistema en el agua 74 puede incluir uno o varios vibradores sísmicos marinos 10. Un vibrador sísmico marino 10 puede incluir un controlador 78, que puede ser, por ejemplo, un controlador basado en un microprocesador, un controlador lógico programable o un dispositivo similar. El controlador 78 puede acoplarse al cable de fuente 18 para recibir y/o transmitir señales a y/o desde el sistema a bordo 76. El controlador 78 puede recibir, por ejemplo, las señales de campo cercano del hidrófono, temperatura, presión interna y la presión externa, entre otros, que luego se enviarán al sistema a bordo 76 para el control de calidad. Desde el sistema a bordo 76, el controlador 78 puede recibir la secuencia de fuente, por ejemplo. El vibrador sísmico marino 10 también puede incluir un impulsor eléctrico 80, que puede ser utilizado para generar la energía sísmica. El conductor eléctrico 80 puede acoplarse a un modulador de potencia 82. El modulador de potencia 82 puede recibir corriente directa desde el sistema a bordo 76. El modulador de potencia 82 puede alimentar corriente modulada al impulsor eléctrico 80. El sistema en el agua 74 también puede incluir un sensor de campo cercano 84, que puede ser un sensor sísmico convencional, tales como hidrófonos, geófonos, sensores de velocidad de partículas, sensores de desplazamiento de partículas, sensores de aceleración de partículas o sensores de gradiente de presión, por ejemplo. El sensor de campo cercano 84 puede colocarse para detectar la firma fuente del vibrador sísmico marino adyacente 10. En algunas modalidades, la firma de fuente puede combinarse con las firmas de fuente detectadas por los otros sensores de campo cercano 84 en un conjunto de fuente sísmica (por ejemplo, conjunto 68 que se muestra en la figura 12). El sensor electrónico 86 para el sensor de campo cercano 84 puede colocarse en el vibrador sísmico marino adyacente 10. El sensor electrónico 86 puede incluir, por ejemplo, un acelerómetro, sensores de temperatura y similares. El vibrador sísmico marino 10 tambien puede incluir electrónica adicional, tal como sensores de presión 88 para compensación de presión y sensores de temperatura 90 para un sistema de enfriamiento. Los sensores de presión 88 pueden utilizarse para medir la presión interna y externa. Como se explica en más detalle a continuación, los sensores de presión 88 pueden usarse para la compensación de presión tal que la presión interna del vibrador sísmico marino 10 es sustancialmente igual a la presión de agua externa. Los sensores de temperatura 90 pueden utilizarse con un sistema de refrigeración (no mostrado) para monitorear la temperatura del vibrador y evitar el sobrecalentamiento, por ejemplo. Un sistema de manejo 92 puede acoplarse al vibrador sísmico marino 10, que puede incluir boyas y un sistema para variar la profundidad y/o posición lateral del vibrador sísmico marino 10, tal como poleas, cuerdas, cables, deflectores y/o similares.

Como se ilustra, el sistema a bordo 76 puede acoplarse al sistema en el agua 74 mediante el cable de fuente 18. El sistema a bordo 76 puede incluir una fuente de alimentación 94. La alimentación 94 puede suministrar el sistema en el agua 74, por ejemplo, con alimentación de corriente continua. En algunas modalidades, la fuente de alimentación 94 para el sistema a bordo 76 puede acoplarse al sistema eléctrico del buque 96. En algunas modalidades, una fuente de alimentación puede ser parte del sistema en el agua 74, además o en lugar de, la fuente de alimentación 94 del sistema a bordo 76. El sistema a bordo 76 también puede incluir un sistema de control 98. El sistema de control 98 puede generar y enviar las señales de control como la secuencia de origen al sistema en el agua 74 para el accionamiento del vibrador sísmico marino 10. El sistema de control 98 puede incluir, por ejemplo, cualquier controlador basado en un microprocesador, controlador lógico programable o un dispositivo similar. Un suministro de aire 100 puede acoplarse al sistema de control 98 para, por ejemplo, proporcionar aire para compensación de presión al vibrador sísmico marino 10. En algunas modalidades, el aire puede ser suministrado al vibrador sísmico marino 10 por una botella de aíre adjunta en lugar de un suministro de aire independiente 100. Como se entendería por uno de ordinario habilidad en la téenica con el beneficio de esta descripción, el suministro de aire 100 puede estar diseñado para suministrar gases seleccionados para cumplir con las condiciones operacionales específicas, tales como profundidad o temperatura. El sistema de control 98 puede ser acoplado a una interfaz de usuario 102 para el vibrador sísmico marino 10, que puede incluir un monitor, teclado u otro equipo, para permitir a un usuario recibir e ingresar datos. El sistema de control 100 también puede recibir la entrada de un sistema de navegación 104. Desde el sistema de navegación 104, el sistema de control 98 puede recibir una indicación de cuando iniciar la secuencia de origen basado en la posición del buque, por ejemplo. El sistema de navegación 104 puede generar la indicación de inicio basada en datos de la posición 106. Los datos de posición 106 pueden incluir la posición actual del vibrador sísmico marino 10 basado en datos de un sistema de posición global, datos acústicos o información, que puede ser recibida del vibrador sísmico marino 10, por ejemplo. El sistema de navegación 104, por ejemplo, puede tambien usar datos históricos 108 sobre localizaciones de fuente de estudios anteriores para dirigir las fuentes a una posición deseada para repetir un estudio. El sistema a bordo 76 también puede incluir un sistema de registro 110 para grabar la señal de la fuente y datos de campo cercano. La señal de la fuente y los datos de campo cercano pueden usarse para un número de funciones, incluyendo el control de calidad. Un sistema de registro independiente 112 puede utilizarse para registrar datos generados por el sensor de campo cercano 84, que también puede ser usado para control de calidad. El sistema a bordo 76 además puede incluir un sistema de direccionamiento de vibrador 114, que puede incluir un sistema de control 116 y una interfaz de usuario 118, por ejemplo. El sistema de direccionamiento del vibrador 114 puede utilizarse, por ejemplo, con los deflectores 70 que se muestran en la figura 13. El sistema de direccionamiento del vibrador 114 puede recibir la ubicación de posición del sistema de navegación 104 y ángulo del deflector de salida e instrucciones de direccionamiento del deflector para el sistema de manejo 92.

Según lo mencionado previamente, modalidades de los vibradores sísmicos marinos 10 pueden usar compensación de presión activa.

La compensación de presión puede utilizarse, por ejemplo, para igualar la presión externa e interna. Como se muestra en la figura 14, los vibradores sísmicos marinos 10 pueden incluir sensores de presión 88 que pueden medir la presión externa del agua y la presión interna del interior del vibrador. De estas medidas, puede determinarse una diferencia de presión entre el agua y el interior del vibrador. Cuando el vibrador sísmico marino 10 está descendiendo, se pueden suministrar aire (u otros gases seleccionados) para aumentar la presión interior. El aire puede ser suministrado desde el suministro de aire 100 en el sistema a bordo 76 o una botella de agua adjuntada. Cuando se alcanza la profundidad deseada, las válvulas pueden cerrarse para que así no puede escapar aire durante las operaciones. Si es necesario ajuste de la presión interna puede realizarse entre barridos. Durante la recuperación del vibrador sísmico marino 10, exceso de aire puede ser soltado en el agua.

Por lo tanto, la presente invención está bien adaptada para conseguir los fines y ventajas mencionadas, así como aquellas que sean inherentes a la misma. Las modalidades particulares divulgadas anteriormente son solamente ilustrativas, ya que la presente invención se puede modificar y practicar de maneras diferentes pero equivalentes evidentes para los expertos en la téenica que tienen el beneficio de las enseñanzas en la presente. Aunque las modalidades individuales se discuten, la invención cubre todas las combinaciones de todas esas modalidades. Además, no se tienen pensadas limitaciones a los detalles de construcción o diseño mostrados en la presente, distintas a las descritas en las reivindicaciones más adelante. Por lo tanto es evidente que las modalidades ilustrativas particulares descritas anteriormente se pueden alterar o modificar y todas estas variaciones se consideran dentro del alcance y espíritu de la presente invención. Todos los números e intervalos divulgados anteriormente pueden variar por cierta cantidad. Cuando se describe un intervalo numerico con un límite inferior y un límite superior, se describe específicamente cualquier número y cualquier intervalo incluido que caiga dentro del intervalo. Además, los artículos indefinidos "un" o "una", como se usan en las reivindicaciones, se definen en la presente como que significan uno o más del elemento que introducen. También, los términos en las reivindicaciones tienen su significado plano y ordinario, a menos que el titular de la patente lo defina explícita y claramente de otro modo. Si hay cualquier conflicto en los usos de una palabra o término en esta especificación y una o más patentes u otros documentos que se puedan incorporar en la presente como referencia, deben adoptarse las definiciones que sean consistentes con esta especificación para los fines de entendimiento de esta invención.

Claims (24)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un vibrador sísmico marino que comprende: una carcasa con una constante elástica seleccionada para proporcionar una primera frecuencia de resonancia dentro de un intervalo de frecuencia de operación de alrededor de 1 Hz y cerca de 300 Hz; un impulsor dispuesto dentro de la carcasa y que tiene un primer extremo y un segundo extremo; y un elemento elástico acoplado a la carcasa entre el primer extremo y el segundo extremo del impulsor, en donde el elemento elástico tiene un segundo modo de oscilación que proporciona una segunda frecuencia de resonancia dentro de la gama de frecuencia de operación.

2.- El vibrador sísmico marino de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la carcasa comprende vigas finales y porciones laterales de la carcasa acopladas con bisagra a las vigas finales.

3.- El vibrador sísmico marino de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la cáscara comprende vigas finales y porciones laterales de la carcasa acopladas a las vigas finales, y en donde por lo menos una de las porciones laterales de la carcasa comprende rebordes protuberantes.

4.- El vibrador sísmico marino de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque uno o más de los rebordes protuberantes están dispuestos en cualquier lado de una línea media de al menos una de las porciones laterales de la carcasa.

5.- El vibrador sísmico marino de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la carcasa comprende las vigas finales y porciones laterales de la carcasa acopladas a las vigas finales, y en donde las porciones laterales de la carcasa cada una comprende una porción reforzada para forzar las porciones laterales de la carcasa para alojarse en un primer modo de oscilación.

6.- El vibrador sísmico marino de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la carcasa comprende vigas finales y el elemento elástico está acoplado con bisagra a las vigas finales.

7.- El vibrador sísmico marino de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la primera frecuencia de resonancia del vibrador sísmico marino está dentro de dos octavos de banda de un extremo inferior de la gama de frecuencia de operación, y en donde la segunda frecuencia de resonancia del vibrador sísmico marino está dentro de cuatro octavos de banda de la primera frecuencia de resonancia.

8.- El vibrador sísmico marino de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el intervalo de frecuencia de operación es de aproximadamente 5 Hz a cerca de 100 Hz.

9.- Un conjunto de vibradores sísmicos marinos que comprende: uno o más vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia, en donde el uno o más vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia cada uno comprende: una primera carcasa teniendo una constante elástica seleccionada para proporcionar una primera frecuencia de resonancia dentro de un primer intervalo de frecuencia de operación de aproximadamente 5 Hz y aproximadamente 25 Hz; un primer impulsor colocado dentro de la carcasa y que tiene un primer extremo y un segundo extremo; y un primer elemento elástico acoplado a la carcasa entre el primer extremo y el segundo extremo del impulsor; en donde el elemento elástico tiene un segundo modo de oscilación que proporciona una segunda frecuencia de resonancia dentro del primer intervalo de frecuencia de operación; y uno o varios vibradores marinos sísmicos de alta frecuencia, en donde el uno o más vibradores marinos sísmicos de alta frecuencia cada uno comprende: una segunda carcasa teniendo una constante elástica seleccionada para proporcionar una primera frecuencia de resonancia dentro de un segundo intervalo de frecuencia operativa de alrededor de 25 Hz a cerca de 100 Hz; un segundo impulsor dispuesto dentro de la carcasa y que tiene un primer extremo y un segundo extremo; y un segundo elemento elástico acoplado a la carcasa entre el primer extremo y el segundo extremo del impulsor; en donde el elemento elástico tiene un segundo modo de oscilación que proporciona una segunda frecuencia de resonancia dentro del segundo intervalo de frecuencia de operación.

10.- El conjunto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la primera carcasa comprende vigas finales y porciones laterales de la carcasa acopladas a las vigas finales, en donde por lo menos una de las porciones laterales de la carcasa de la primera carcasa comprende rebordes protuberantes, en donde la segunda carcasa comprende vigas finales y porciones laterales de la carcasa acopladas a las vigas finales, en donde por lo menos una de las porciones laterales de la carcasa de la segunda carcasa comprende los rebordes protuberantes.

11.- El conjunto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la primera carcasa comprende vigas finales y porciones laterales de la carcasa acopladas a las vigas finales, en donde por lo menos una de las porciones laterales de la carcasa de la primera carcasa comprende una porción reforzada para forzar las porciones laterales de la carcasa correspondientes a permanecer en un primer modo de oscilación, en donde la segunda carcasa comprende vigas finales y porciones laterales de carcasa acopladas a las vigas finales, y en donde por lo menos una de las porciones laterales de la carcasa de la segunda carcasa comprende una porción reforzada para forzar las porciones laterales de la carcasa correspondientes a permanecer en un primer modo de oscilación.

12.- El conjunto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la primera frecuencia de resonancia de uno o más vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia está dentro de dos octavos de banda de un extremo inferior del intervalo de frecuencia de operación, y en donde la segunda frecuencia de resonancia de uno o más vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia está dentro de cuatro octavos de banda de la primera frecuencia de resonancia.

13.- El conjunto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende adicionalmente uno o más vibradores marinos sísmicos adicionales con una frecuencia de operación de alrededor de 100 Hz a cerca de 200 Hz.

14.- El conjunto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el conjunto comprende cuatro de los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia y ocho de los vibradores marinos de alta frecuencia.

15.- El conjunto de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende adicionalmente un suministro de aire situado en una nave de sondeo para el suministro de aire para la compensación de la presión en los vibradores marinos de baja frecuencia y los vibradores marinos de alta frecuencia.

16.- Un metodo para exploraciones sísmicas submarinas que comprende: remolcar un vibrador sísmico marino a través de un cuerpo de agua, el vibrador sísmico marino formado por una carcasa, un impulsor dispuesto dentro de la carcasa y que tiene un primer extremo y un segundo extremo, y un elemento elástico acoplado a la carcasa entre el primer extremo y el segundo extremo del impulsor; operar el vibrador sísmico marino en el cuerpo de agua, en donde la cáscara proporciona una primera frecuencia de resonancia del vibrador sísmico marino, y en donde el elemento de resorte tiene un segundo modo de oscilación que proporciona una segunda frecuencia de resonancia del vibrador sísmico marino; y detectar las señales sísmicas que se originan del vibrador sísmico marino.

17.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque una o más porciones reforzadas en porciones laterales de la carcasa de la carcasa presionan las porciones laterales de la carcasa para permanecer en un primer modo de oscilación.

18.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque una o más porciones reforzadas comprende los rebordes.

19.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque la primera frecuencia de resonancia del vibrador sísmico marino está dentro de dos octavos de banda de un extremo inferior del intervalo de frecuencia de operación, y en donde la segunda frecuencia de resonancia del vibrador sísmico marino está dentro de cuatro octavos de banda de la primera frecuencia de resonancia.

20.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el vibrador sísmico marino se opera en un intervalo de frecuencia operativa de alrededor de 5 Hz a cerca de 100 Hz.

21.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el paso de remolcar el vibrador sísmico marino comprende remolcar un conjunto de vibradores sísmicos marinos a través del cuerpo de agua, el conjunto que comprende vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia con un primer intervalo de frecuencia de operación de aproximadamente 5 Hz a 25 Hz y vibradores sísmicos marinos alta frecuencia teniendo un segundo intervalo de frecuencia de operación de aproximadamente 25 Hz a cerca de 100 Hz, el vibrador sísmico marino siendo uno de los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia o uno de los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia.

22.- El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado además porque los vibradores sísmicos marinos de baja frecuencia son remolcados a una profundidad de aproximadamente 1 metro a cerca de 75 metros, y en donde los vibradores sísmicos marinos de alta frecuencia son remolcados a una profundidad de aproximadamente 1 metro a cerca de 25 metros.

23.- El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado además porque el conjunto comprende un vibrador sísmico marino más pequeño que los vibradores marinos de baja y alta frecuencia que pueden extender la frecuencia operativa del conjunto a un intervalo de aproximadamente 5 Hz a aproximadamente 200 Hz.

24.- El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque comprende adicionalmente suministrar aire de un buque al vibrador sísmico marino para compensar la presión de agua externa.