BR112012016276B1

BR112012016276B1 - Fonte sísmica marinha

Info

Publication number: BR112012016276B1
Application number: BR112012016276-4A
Authority: BR
Inventors: Mark Harper; Joseph A. Dellinger; Martin Thompson; Graham Openshaw
Original assignee: Bp Exploration Operating Company Limited
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2010-12-19
Publication date: 2020-03-03
Also published as: NZ600948A; WO2011090743A3; CA2891608A1; US20110162906A1; CA2785657C; EA201270669A1; BR112012016276A2; EA025332B1; AU2010343107B2; EP2602644A1; EA026466B1; EP2602644B1; EP2519837B1; DK2519837T3; CA2785657A1; US8387744B2; AU2010343107A1; MX2012007744A; EA201590893A1; CA2891608C

Abstract

patente de invenção para: "fonte sísmica marinha". fonte sísmica marinha compreende um alojamento tendo um eixo central, uma extremidade aberta e uma extremidade fechada oposta à extremidade aberta. além disso, a fonte sísmica inclui um pistão que se estende co-axialmente através da extremidade aberta do alojamento. o pistão á adaptado para alternar axialmente em relação ao alojamento. ainda, o pistão tem uma primeira extremidade distal do alojamento e uma segunda extremidade disposta no interior do alojamento.

Description

Relatório descritivo de patente de invenção para FONTE SÍSMICA MARINHA .

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

O presente pedido reivindica o benefício de pedido de patente provisório dos Estados Unidos N° de Série 61/290.611, depositado em 29 de dezembro de 2009 e intitulado Marine Seismic Source,, que é pelo presente aqui incorporado através de referência em sua totalidade para todos os fins.

DECLARAÇÃO REFERENTE À PE SQUISA OU DESENVOLVIMENTO PATROCINADO PELO GOVERNO FEDERAL

Não aplicável.

ANTECEDENTES

Campo da Invenção

A invenção se refere, de um modo geral, à prospecção sísmica. Mais particularmente, a invenção se refere a fontes sísmicas marinhas para gerar ondas sísmicas.

Antecedentes da Tecnologia

Cientistas e engenheiros empregam levantamentos sísmicos para exploração, estudos arqueológicos e projetos de engenharia. Em geral, um levantamento sísmico é uma tentativa para mapear a sub-superfície da terra para identificar limites de formação, tipos de rochas e a presença ou a ausência de reservatórios de fluido. Essa informação auxilia, grandemente, as pesquisas relacionadas como a água, reservatórios geotérmicos e depósitos de minerais, tais como hidrocarbonetos (por exemplo, óleo, gás natural, etc.). Companhias de petróleo, frequentemente, usam levantamentos sísmicos para prospecção para reservas submarinas de petróleo.

Durante um levantamento sísmico submarino ou marinho, uma fonte de energia acústica, também referida como uma fonte de energia sísmica ou, simplesmente, uma fonte sísmica, é introduzida na água, acima das formações geológicas de interesse. Cada vez que a fonte é acionada, ela gera um sinal de energia sísmica que se propaga para baixo, através da água e do limite do solo da água do mar e nas formações geológicas submarinas. Falhas e limites entre formações e tipos de rocha diferentes e criam diferenças em impedância acústica que causam reflexões parciais das ondas sísmicas. Essas reflexões causam ondas de energia acústica, a fim de mover para cima e para fora da formação, onde podem ser detectadas no solo marinho por um conjunto de receptores de energia sísmica (por exemplo, geofones no fundo do oceano) ou onde possam ser detectadas dentro da água do mar por um conjunto de receptores de energia sísmica (por exemplo, hidrofones espaçados).

Os receptores geram sinais elétricos representativos da energia acústica ou elástica que chega em suas localizações,

Os sinais, usualmente, são amplificados e, então, gravados ou armazenados tanto na forma analógica quanto na digital. A gravação é feita como uma função do tempo após o acionamento da fonte de energia sísmica. Os dados gravados podem ser transportados para um computador e exibidos na forma de traços, isto é, gráficos da amplitude da energia sísmica refletida como uma função do tempo para cada um dos receptores de energia sísmica. Essas exposições ou dados, subsequentemente, são submetidos a processamento adicional para simplificar a interpretação da energia sísmica que chega em cada receptor em termos da disposição em camadas de subsuperficies da estrutura da terra. Técnicas de processamento sofisticadas são aplicadas, tipicamente aos sinais gravados para extrair uma imagem da estrutura da sub-superfície.

Há muitos métodos diferentes para a produção de ondas ou pulsos de energia acústica para levantamentos sísmicos. Levantamentos sísmicos convencionais, tipicamente, empregam fontes artificiais de energia sísmica, tais como explosivos (por exemplo, explosivos sólidos ou misturas de gases explosivos, cargas de tiro, pistolas de ar ou fontes vibratórias) para gerar ondas acústicas. Algumas dessas abordagens proporcionam ondas acústicas fortes, mas podem ser prejudiciais para a vida marinha e/ ou ser incapaz de gerar energia apenas dentro de uma faixa de frequências de interesse especificada. Uma abordagem mais controlável é o uso de uma fonte sismica de pistão de alternação marina ou submarina. Tradicionalmente, esses dispositivos utilizam um pistão que se alterna contra a água para gerar varreduras de frequências de energia acústica, de tempo prolongado. O pistão é acionado por uma fonte de força mecânica, que pode ser um atuador linear, uma bobina de voz ou um transdutor piezoelétrico de cristal. 0 pistão pode ser acionado diretamente, com o movimento do pistão quase inteiramente restringido ou pode ressoar através do equilíbrio das forças da água contra uma mola ajustável, com a força motriz apenas completando a energia perdida para a água. Ainda, o pistão pode ser parcialmente restringido e parcialmente permitido passar por uma ressonância controlada. A mola ajustável pode ser, por exemplo, uma mola mecânica, um dispositivo indutivo, eletromagnético, regenerativo, uma mola pneumática ou uma combinação desses.

A figura 1 mostra um exemplo simplificado de uma fonte sísmica marinha de pistão alternativo 10 disposto abaixo da superfície do mar 11 na água 12. A fonte 10 inclui um cilindro 15 tendo um eixo central 19 e um pistão 20 disposto co-axialmente no cilindro 15. 0 cilindro 15 tem uma extremidade inferior 15a aberta para a água 12 e uma extremidade superior 15b fechada com uma tampa 16. O pistão encaixa vedavelmente a superfície interna do cilindro 15, assim, definindo uma câmara ou volume 17 dentro do cilindro 15, que é cheia com um gás compressível, tal como ar ou nitrogênio. O pistão 20 tem uma extremidade achatada ou plana 20a que faceia e opera contra a água 12 na extremidade inferior 15a do cilindro 15 e uma extremidade achatada ou plana 20b oposta à extremidade 20a, que faceia a câmara 17. O pistão 20 é acoplado a um atuador 25 disposto na câmara 17 com um eixo 21. O atuador 25 é fixo em relação ao cilindro 15 com suportes 26 e alterna axialmente o pistão 20 dentro do cilindro 15. Enquanto o pistão 20 se altera, a face plana 20a atua contra a água 12 na extremidade inferior 15a para gerar ondas de energia acústica que se propagam através da água 12.

Conforme mostrado na figura 1, em muitas fontes sísmicas marinhas de pistão oscilante convencionais, o pistão 20 tem uma superfície plana 20a que faceia e opera contra a água 12. Além disso, o pistão 20 é disposto completamente dentro do cilindro 15. Em particular, a extremidade aberta do cilindro 15a se estende axialmente além da face plana 20a do pistão 20, assim, definindo uma reentrância ou cavidade cheia de água 21 na extremidade aberta 15a do cilindro 15. A modelagem computacional em dinâmica dos fluidos (CFD) tem indicado que para frequências relativamente baixas (por exemplo, menores do que 5 Hz) e grandes amplitudes (por exemplo, maiores do que 200 mm de amplitude de pico a pico) de movimento do pistão, a superfície plana 20a e a reentrância enchida com água 21, na extremidade aberta 15a da maior parte das fontes sísmicas acionadas por pistão convencionais, se combinam para produzir turbulência indesejável na água 12 próximo à extremidade aberta 15a. Por exemplo, na figura 2, a modelagem CFD ilustra vetores de velocidade na água 12 em torno da extremidade aberta 15a do cilindro 15. Em particular, os vórtices turbulentos 13, 14 são gerados na água 12 dentro e fora, respectivamente, da extremidade aberta 15a do cilindro 15. Essas turbulências e vórtices associados, indesejavelmente, fazem com que uma porção da energia gerada pelo pistão 20 e transferida para a água 12 seja dissipada, desnecessariamente, no calor, assim, reduzindo a energia acústica potencial e a eficiência acústica global do dispositivo 10. Em frequências mais altas e profundidades de água rasas, outro problema sério pode acontecer com uma fonte sísmica de pistão oscilante - a cavitação. Em geral, a cavitação ocorre quando a altura de carga estática local menos a altura de carga de vapor local se torna menor do que a velocidade de pistão local para algum ponto na face do pistão. Quando a cavitação ocorre, a água do mar se separa, temporariamente, da face do pistão móvel, deixando uma bolha de vapor ou vácuo adjacente àquela parte da face de pistão. 0 vácuo, então, cai de modo violento, possivelmente prejudicando a face do pistão no processo. A queda também produz um som impulsivo violento, cuja prevenção é pelo menos uma razão para usar um fonte de pistão oscilante. Ainda, o colapso abrupto produz turbulência, que dissipa energia, desnecessariamente, como calor, em lugar de como radiação acústica.

Em consequência, permanece uma necessidade na técnica para fontes sísmicas marinhas que produzem energia em uma varredura de frequência controlada, que é prolongada no tempo, sem quaisquer choques impulsivos e que produzem energia apenas nas bandas de frequência de interesse e não fora delas, de modo que apenas a potência de pico mínima necessária é emitida em cada frequência e toda a energia emitida é útil. Essas fontes seriam particularmente bem recebidas, se elas pudessem produzir energia em frequências menores do que cerca de 8Hz, o que tem sido difícil de obter até hoje, usando pistolas de ar convencionais.

BREVE SUMÁRIO DA EXPOSIÇÃO

Essas e outras necessidades na técnica são endreçadas em uma modalidade por uma fonte sísmica marinha. Em uma modalidade, a fonte sísmica marinha compreende um alojamento tendo um eixo geométrico centrai, uma extremidade aberta e uma extremidade fechada, oposta à extremidade aberta. Além disso, a fonte sísmica marinha compreende um pistão que se estende co8 axialmente através da extremidade aberta do alojamento. 0 pistão é adaptado para alternar axialmente em relação ao alojamento. Ainda, o pistão tem uma primeira extremidade distai do alojamento e uma segunda extremidade disposta dentro do alojamento.

Essas e outras necessidades na técnica são direcionadas, em outra modalidade, por uma fonte sísmica marinha. Em uma modalidade, a fonte sísmica marinha compreende um alojamento cilíndrico, tendo um eixo geométrico central, uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, oposta à primeira extremidade. Além disso, a fonte sísmica marinha compreende um pistão disposto, pelo menos parcialmente, dentro do alojamento, em que o pistão está adaptado para alternar, axialmente, em relação ao alojamento. 0 pistão tem uma primeira extremidade, uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e uma superfície radialmente externa que se estende entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. A superfície externa do pistão é disposta em um raio externo R, que aumenta movendo-se axialmente da primeira extremidade.

Essas e outras necessidades na técnica são endereçadas em outra modalidade por um sistema para realizar operações de exploração sísmica offshore. Em uma modalidade, o sistema compreende um navio sísmico, disposto na superfície do mar. Além disso, o sistema compreende uma fonte sísmica de pistão oscilante acoplada ao navio sísmico e disposta abaixo da superfície do mar. A fonte sísmica inclui um aloj amento cilíndrico tendo um eixo geométrico central e uma extremidade aberta. Ainda, a fonte sísmica inclui um pistão disposto coaxialmente no alojamento e se estendendo axialmente através da extremidade aberta do alojamento. O pistão tem uma primeira extremidade no lado de fora do alojamento e uma segunda extremidade disposta dentro do alojamento. O pistão também tem uma superfície externa disposta em um raio R que aumenta movendo-se axialmente da primeira extremidade.

Desse modo, as modalidades aqui descritas compreendem uma combinação de aspectos e vantagens destinada a direcionar várias deficiências associadas com certos dispositivos, sistemas e métodos anteriores. As várias caracter!sticas descritas acima, bem como outros aspectos, serão prontamente evidentes para aqueles habilitados na técnica, mediante leitura da descrição detalhada seguinte e através de referência aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para uma descrição detalhada das modalidades preferidas da invenção, referência será feita agora aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 é uma vista seccional transversal esquemática de uma fonte sísmica marinha de pistão alternativo convencional;

A figura 2 é um modelo computacional em dinâmica dos fluidos (CFD) da fonte sísmica marinha convencional da figura 1;

AA figura 3 é uma ilustração esquemática de uma modalidade de um ambiente de levantamento sísmico marinho;

A figura 4 é uma vista seccional transversal de uma modalidade de fonte sísmica marinha de pistão alternativo de acordo com os princípios aqui descritos;

A figura 5 é uma vista em perspectiva da fonte sísmica marinha de pistão alternativo da figura 4;

A figura 6 é uma vista lateral da fonte sísmica marinha de pistão alternativo da figura 4;

A	figura	7	é um modelo	computacional em dinâmica	dos
fluidos	(CFD)	da	figura 1; e
A	figura	8	é um modelo	computacional em dinâmica	dos
fluidos	(CFD)	da	fonte sísmica marinha de pistão alternativo

das figuras de 4 a 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE ALGUMAS DAS MODALIDADES

PREFERIDAS

A discussão a seguir é dirigida a várias modalidades da invenção. Embora uma ou mis dessas modalidades possam ser preferidas, as modalidades divulgadas não serão interpretadas ou de outro modo usadas como limitando o escopo da exposição, incluindo as reivindicações. Além disso, alguém habilitado na técnica compreenderá que a descrição a seguir tem ampla aplicação e a discussão de qualquer modalidade significa apenas que é exemplificativa daquela modalidade e não é destinada a sugerir que o escopo da exposição, incluindo as reivindicações, está limitado àquela modalidade.

Certos termos são usados por toda a descrição e reivindicações a seguir para referência aos aspectos ou componentes particulares. Como alguém habilitado na técnica apreciará, pessoas diferentes podem se referir ao mesmo aspecto ou componente por nomes diferentes. Este documento não pretende distinguir entre componentes ou aspectos que diferem no nome, mas não na função. As figuras do desenho não estão, necessariamente, em escala. Aqui, certos aspectos e componentes podem ser mostrados exagerados em escala ou em uma forma um pouco esquemática e alguns detalhes de elementos convencionais podem não ser mostrados para maior clareza e concisão.

Na discussão a seguir e nas reivindicações, os termos incluindo e compreendendo são usados em um modo de extremidade aberta e, assim, será interpretado como significando incluindo, mas não limitado a ... . Também, o termo acoplar ou acopla é destinado a significar uma conexão indireta ou direta. Assim, se um primeiro dispositivo se acopla a um segundo dispositivo, aquela conexão pode ser através de uma conexão direta ou através de uma conexão indireta via outros dispositivos e conexões. Além disso, como aqui usados, os termos axial e axialmente, em geral, significam ao longo ou paralelo a um eixo geométrico central (por exemplo, o eixo geométrico central de uma estrutura), enquanto os termos radial e radialmente, em geral, significam perpendicular ao eixo geométrico central. Por exemplo, uma distância axial se refere a uma distância medida perpendicular ao eixo geométrico central.

Fazendo referência agora à figura 3, uma modalidade de um sistema de aquisição sísmico marinho 100 é mostrada esquematicamente. O sistema 100 é empregado para realizar operações de exploração sísmica marinha para pesquisar as formações geológicas abaixo da superfície 110 da água 111. Nesta modalidade, o sistema 100 inclui pelo menos um navio de pesquisa sísmica 101 que reboca pelo menos um streamer (cabo flutuante sismográfico) 102, incluindo múltiplos sensores ou receptores sísmicos 103, espaçados uniformemente. Cada streamer 102 também pode incluir um desviador 104 e controlador de profundidade que operam para posicionar o streamer 102 em uma distância de deslocamento desejada do navio 101 e para baixo até uma profundidade operacional desejada abaixo da superfície da água 110, respectivamente.

Os streamers 102 podem ser de até vários quilômetros de comprimento e, usualmente, são construídos em seções de 100 150 metros, cada seção incluindo um grupo de até 35 ou mais receptores 103 uniformemente espaçados. Em geral, os receptores 103 podem compreender qualquer tipo adequado de receptor sísmico, incluindo, sem limitação, hidrofones, geofones ou suas combinações. Tipicamente, um cabeamento elétrico ou de fibras ópticas é usado para interconectar receptores 103 em cada streamer 102 e conectar cada streamer

102 ao navio 101. Dados podem ser digitalizados próximo aos receptores 103 e transmitidos para o navio 101 através do cabeamento em taxas de transmissão de dados relativamente altas (por exemplo, taxas acima de 5 milhões de bits de dados por segundo). Conforme mostrado na figura 3, os receptores

103 são rebocados atrás do navio de pesquisa 101. Contudo, em outras modalidades, os streamers (por exemplo, streamers 102) e os receptores (por exemplo, os receptores 103) podem ser posicionados ao longo do solo do mar como cabos de fundo do oceano. Os receptores dispostos no solo do mar podem ser nós autônomos de fundo do oceano. Alternativamente, os streamers rebocados por navios e os nós de fundo do oceano também podem ser usados simultaneamente.

Fazendo referência ainda à figura 3, o sistema 100 também inclui uma fonte sísmica marinha 200. Conforme mostrado na figura 3, a fonte 200 é rebocada atrás do navio de levantamento sísmico 101. Contudo, em outras modalidades, particularmente aquelas empregando uma fonte de baixas frequência (por exemplo, a fonte de baixa frequência 200), a fonte, de preferência, é rebocada atrás de um navio diferente dos receptores (por exemplo, os receptores 103) . Embora haja muitos tipos diferentes de fontes sísmicas marinhas, nesta modalidade, a fonte sísmica 200 é uma fonte sísmica de pistão oscilante. A fonte 200 e os receptores 103 são empregados abaixo da superfície do oceano 110, a profundidade ótima

dependendo	de	uma variedade	de	fatores, incluindo,	sem
limitação,	as	condições	do	mar,	da força de tração	do
equipamento	e	da faixa	de	frequência desejada, a	ser
produzida e	registrada.	Para	uma	fonte sísmica marinha	de

baixa frequência, produzindo energia acústica na faixa de 2 8 Hz, por exemplo, uma profundidade de reboque ótima da fonte é cerca de 60 a 76 m.

O equipamento a bordo do navio 101 controla a operação da fonte 200 e dos receptores 103 e grava os dados adquiridos. Os levantamentos sísmicos proporcionam dados para estimar a distância entre a superfície de oceano 110 e as estruturas de subsuperfície, como a estrutura 106, que fica abaixo do solo oceânico 108. Através da estimativa de várias distâncias até uma estrutura de subsuperficie, a geometria ou a topografia da estrutura podem ser determinadas. Certos aspectos topográficos e amplitudes dos dados sísmicos registrados são indicativos de reservatórios de óleo e/ ou gás.

Para determinar a distância até a estrutura de subsuperficie 106, a fonte 200 emite ondas sísmicas 107. algumas das quais refletem fora da estrutura de subsuperficie 106 (bem como de outras estruturas de subsuperficie) como ecos ou ondas sísmicas refletidas 109, que são determinadas pelos receptores 103. Por intermédio da determinação do tempo para as ondas sísmicas 107 se deslocarem da fonte 200 até a estrutura de subsuperficie 106 e refletem fora da estrutura 106 como ecos 109 até os receptores 103, uma estimativa da distância (horizontal e verticalmente) e da geometria da estrutura de subsuperficie 106 pode ser determinada.

Fazendo referência agora às figuras 4-6, uma modalidade da fonte sísmica marinha 200 é mostrada. A fonte 200 inclui um alojamento radialmente externo 201 tendo um eixo geométrico central 205 e um pistão alternativo 210 recebido, co-axialmente, pelo alojamento 201. 0 alojamento 201 tem uma primeira ou extremidade aberta 201a e uma segunda ou extremidade fechada 201b. Uma tampa de extremidade 202 encaixa, vedavelmente, o cilindro 210 e fecha o cilindro 210 na extremidade 201b. Nesta modalidade, a tampa de extremidade 202 inclui uma pluralidade de orifícios atravessantes 202a, b, c. Os orifícios 202a permitem que linha(s) de suprimento de ar comprimido 207 passem através da tampa de extremidade 202 no alojamento 201; orifícios 202b permitem que linha (s) de suprimento de fluido hidráulico 208 passem através da tampa de extremidade 202 para o alojamento 201 e conexões elétricas (por exemplo, cabos de sensores, fiação de controle eletrônico, etc.) permitem que a fiação e os cabos passem através da tampa de extremidade 202 no alojamento 201. Para fins de clareza, as conexões elétricas e a fiação não são mostradas na figura 4. Os orifícios 202a, b, c incluem vedações herméticas aos fluidos que permitem q passagem de linhas 207, 208 e conexões elétricas através da tampa de extremidade 202, ao mesmo tempo em que restringem e/ ou impedem (a) a água de ingressar no alojamento 201 na extremidade 201b e (b) o egresso de fluido do alojamento 202 na extremidade 201b.

Conforme mostrado nas figuras 5 e 6, nesta modalidade, a superfície radialmente externa do alojamento 201 não inclui quaisquer flanges, estruturas ou apêndices que se estendam radialmente para fora. Em outras palavras, a superfície radialmente externa do alojamento 201 é contornada continuamente. Como aqui usado, o termo contornado continuamente pode ser usado para descrever superfícies e perfis que são lisos e/ ou curvados continuamente de modo a ficarem livres de extensões, bordas pontiagudas e transições abruptas. Ainda, a superfície externa do alojamento 201 se afunila ou converge radialmente para dentro, para a superfície externa do pistão 210 na extremidade 201a, a fim de proporcionar uma transição suave do alojamento 201 para o pistão 210 na extremidade 201a.

Fazendo referência à figura 4, nesta modalidade, o alojamento 201 inclui uma pluralidade de válvulas de drenagem 206 e uma pluralidade de sensores 209a, b, c. O sensor 209a é um sensor de pressão interna que detecta e mede a pressão dentro do alojamento 201, o sensor 209b é um sensor de pressão externa que detecta e mede a pressão no lado de fora do alojamento 201 (isto é, a pressão da água 111) e o sensor 209c é um sensor de nível de fluido que detecta e mede o nível de qualquer líquido que possa ter feito seu caminho no alojamento 201.

O pistão 210 encaixa, deslizavelmente, a superfície cilíndrica interna do alojamento 201 e se estende, axialmente, da extremidade aberta 201a do alojamento 201. O pistão 210 se alterna axialmente em relação ao alojamento 201 para gerar ondas de energia acústica na água 111. Juntos, o pistão 210, a tampa de extremidade 202 e o alojamento 201 definem uma câmara interior 204 dentro do alojamento 201 que se estende axialmente entre o pistão 210 e a tampa de extremidade 202. A câmara interior 204 é enchida com um gás, tal como ar ou nitrogênio.

O pistão 210 tem um eixo geométrico central 215 coincidente com o eixo geométrico de cilindro 205 e se estende axialmente entre uma primeira extremidade 210a e uma segunda extremidade 210b. Como previamente descrito, o pistão 210 se estende através da extremidade aberta 201a do alojamento 201. Em particular, a primeira extremidade 210a é posicionada no lado de fora do alojamento 201 e se liga com a água 201 e faceia a câmara interior 204. Uma vedação anular 211 é montada na superfície interna do alojamento 201 e é posicionada radialmente entre o pistão 210 e o alojamento 201. A vedação 211 forma uma vedação dinâmica anular 201. Em outras palavras, a vedação 211 é estacionária em relação ao alojamento 201. A vedação anular 211 restringe e/ ou impede a comunicação de fluido entre a câmara 204 dentro do alojamento 201 e a água 11 no lado de fora do alojamento 201. Desse modo, a vedação 211 restringe e/ ou impede água 111 de circundar a fonte sísmica circundante 200 de se mover axialmente entre o pistão 210 e o alojamento 201 para a câmara interior 204 e restringe e/ ou impede o gás na câmara interior 204 de se mover axialmente entre o pistão 210 e o alojamento 201 na água 111 que circunda a fonte sísmica 200.

Fazendo referência ainda à figura 4, ao contrário das fontes sísmicas de pistão alternativo convencionais (por exemplo, fonte 10 previamente descrita), o pistão 210 não inclui uma face achatada ou plana, que se liga com a água 111 para gerar ondas acústicas e, ainda, a fonte 200 não inclui uma cavidade aberta ou reentrância em ambas as extremidades de cilindro 201a, b. Antes, nesta modalidade, o pistão 210 apresenta uma superfície em forma de bala, contornada continuamente, para a água 111. Além disso, o pistão 210 se estende axialmente através da extremidade aberta 201a e é dimensionado para eliminar quaisquer reentrâncias abertas ou cavidades na extremidade aberta 201a. Em particular, o pistão 210 inclui uma primeira seção ou segmento 217 que se estende axialmente da extremidade 210a e uma segunda seção ou segmento 218 que se estende da extremidade 210b até a primeira seção 217. Além disso, o pistão 210 tem uma superfície radialmente externa 216, que se estende entre as extremidades 210a, b.

Fazendo referência mais uma vez às figuras 4 - 6, a superfície externa 216 é contornada continuamente e, em geral, em forma de bala, ao longo da seção 217 e é cilíndrica ao longo da seção 218. Especificamente, a primeira seção 217 tem um raio externo R217 medido perpendicularmente do eixo geométrico 215 até a superfície radialmente externa 216. A movimentação axialmente ao longo da primeira seção 217 da primeira extremidade 210a até a segunda seção 218, o raio externo R217 aumenta continuamente. Na primeira extremidade 210a, o raio externo R217 é zero e, na interseção das seções 217, 218, o raio externo R217 é o mesmo que o raio externo R218a assim, formando uma transição suave ao longo da superfície externa 216 na interseção de seções 217, 218. Assim, a superfície externa 216 do pistão 210 pode ser descrita como convergindo ou afunilando radialmente para dentro, movendo-se axialmente da segunda seção 218 para a primeira extremidade 210a. Nesta modalidade, a superfície externa 216 tem um perfil em geral parabólico ao longo da primeira seção 217 e, assim, é ligeiramente convexa entre a extremidade 210a e a segunda seção 218. Contudo, em geral, a superfície externa do pistão voltada para a água (por exemplo, a superfície 216) pode ter qualquer geometria lisa, contornada continuamente, que se afunila ou converge radialmente para dentro à medida que se estende do cilindro (por exemplo, o alojamento 201) incluindo, sem limitação, cônica ou hemisférica. Em algumas modalidades, uma pluralidade de nervuras ou aletas elevadas, espaçadas circunferencialmente, estendendo-se axialmente, podem ser proporcionadas ao longo da superfície externa do pistão. Essas aletas, de preferência são espaçadas, uniforme e circunferencialmente (por exemplo, duas aletas espaçadas por 180° em torno do eixo geométrico central da fonte) e se estendem axialmente da parte distai ou extremidade do pistão (por exemplo, se estendem axialmente da extremidade 210a).

A geometria da seção 217 também pode ser descrita em termos da orientação angular de tangentes ao perfil externo da seção 217, em vários pontos ao longo da superfície 216, em vista de perfil. Como aqui usado, uma vista de perfil se refere a uma vista de uma estrutura ou componente em um plano contendo o eixo geométrico central da estrutura ou componente. Desse modo, uma vista de perfil da seção 217 é uma vista de seção 217 em um plano contendo o eixo geométrico central 215 (por exemplo, a figura 4). Conforme mostrado na figura 4, uma tangente Ti à superfície 216 e o perfil externo da seção 217 na extremidade 210a (isto é, na interseção do eixo geométrico 215 com a superfície 216) é orientada em um ângulo oq em relação aos eixos geométricos 205, 215, em vista de perfil, uma tangente T2 à superfície 216 e o perfil externo da seção 217 na interseção com a seção 218 é orientado em um ângulo 0C2 em relação aos eixos geométricos 205, 215, em vista de perfil, e uma tangente T3 à superfície 216 e o perfil externo da seção 217 em um ponto entre a extremidade 210a e a seção 218 é orientada em um ângulo a₃ em relação aos eixos 205, 215, em vista de perfil. Nesta modalidade, a tangente Tj é perpendicular aos eixos geométricos 205,

215, em vista de perfil, e, assim, o ângulo cti tem 90°, a tangente T₂ é paralela aos eixos geométricos 205, 215, em vista de perfil, e, assim, o ângulo a₂ tem 0^o e a tangente T₃ é orientada em um ângulo agudo (isto em entre 0^o e 90°) em relação aos eixos geométricos 205,

215, em vista de perfil. Na verdade, em cada ponto ao longo do perfil eterno da seção 217 entre a extremidade 210a e a seção 218, a tangente à superfície 216, em vista de perfil, é um ângulo agudo em relação aos eixos geométricos 205, 215. Mais especificamente, a movimentação da extremidade 210a para a 10 seção 218 ao longo da superfície 216 e do perfil externo da seção 217, em vista de perfil, a orientação angular de cada

tangente	à superfície	216 diminui de	90° na extremidade 210a
(isto é,	α,ι) para 0 ^o na	interseção	das	seções	217,	218	(isto é,
a₂) .
15 Como previamente	descrito,	o	pistão	210	se	estende

axialmente através da extremidade aberta 201a do alojamento 201. Em particular, o pistão 210 e o alojamento 201 são dimensionados e configurados para impedir e eliminar a formação de uma cavidade ou reentrância enchida com água na extremidade 2Ό--abe-r-ta -2-0-1-a-^-Nesta—moda-lida-de-,—durante- a...operação. .da., fonte 200 e alternação do pistão 210 em relação ao alojamento 201, a primeira seção 217 é posicionada externa ao alo201. Em outras palavras, durante a alternação de pistão 210, pelo menos uma porção da segunda seção 218 se estende axialmente da extremidade 201a ou é axialmente alinhada com a mesma. Desse modo, a primeira seção 217 não passa axialmente através da extremidade aberta 201a, durante operação da fonte 200. Ainda, como previamente descrito, a seção 218 encaixa, deslizavelmente, o alojamento 201. Desse modo, nenhuma cavidade ou reentrância cheia de água é formada em extremidade aberta 201a durante operação da fonte 200.

Dependendo da aplicação e das ondas acústicas desejadas, o raio externo máximo do pistão (por exemplo, o raio externo R218 da segunda seção 218 do pistão 210) e o cilindro (por exemplo, raio de alojamento 201) podem ser variados. Tipicamente, o pistão terá um raio externo máximo da ordem, aproximadamente, meio metro a uns poucos metros, dependendo da faixa de frequência e amplitude desejadas de radiação acústica a ser produzida.

Fazendo referência mais uma vez à figura 4, um eixo alongado 220 tendo um eixo geométrico central 225 coincidente com o eixo geométrico 205 de alojamento 201 se estende axialmente entre uma primeira extremidade 220a acoplada ao pistão 210 e uma segunda extremidade 220b distai ao pistão 210. 0 eixo 220 é suportado deslizavelmente por um mancai linear 221 que permite que o eixo 220 se mova axialmente em relação ao alojamento 201 e ao mancai 221. Uma pluralidade de elementos de suporte espaçados circunferencialmente 223 se estendem radialmente através da câmara 204 do alojamento 201 para o mancai 221 e funcionam para suportar e manter a posição do mancai 221 dentro do alojamento 201.

Nesta modalidade, a fonte sísmica 200 também inclui um conjunto de mola a gás ajustável 230 disposta dentro da câmara de fonte 204. O conjunto de mola a gás 230 compreende um cilindro de mola a gás 231 disposto co-axialmente dentro do alojamento 201, um pistão de mola a gás 240, disposto coaxialmente dentro do cilindro 231, um pistão de compressor 245 disposto co-axialmente dentro do cilindro 231 e espaçado axialmente do pistão de mola a gás 240 e um atuador linear 250. 0 cilindro de mola a gás 231 se estende axialmente entre uma primeira extremidade 231a apoiando axialmente o mancai 221 e uma segunda extremidade 231b oposta à primeira extremidade 230a e inclui uma câmara cilíndrica interna 235. O cilindro de mola a gás 231 é suportado por uma pluralidade de elementos de suporte circunferencialmente espaçados 233 que se estendem radialmente através da câmara 204 do alojamento para o cilindro de mola a gás 231. Como será descrito em mais detalhes abaixo, o eixo 220 se estende co-axialmente através de cilindro de mola a gás 231.

Uma tampa de extremidade 232 se estende radialmente entre o eixo 220 e o cilindro de mola a gás 231, na extremidade 231a.

A tampa de extremidade 232 encaixa, vedavelmente, a extremidade 231a do cilindro 231 e encaixa, vedavelmente, o eixo 220 que se estende através dela - uma vedação estática anular, radialmente externa, é formada entre a tampa de extremidade 232 e o cilindro 231 e uma vedação dinâmica, radialmente interna, é formada entre a tampa de extremidade 232 e o eixo 220. A vedação estática, radialmente externa, entre a tampa de extremidade e o cilindro 231, e a vedação radialmente interna entre a tampa de extremidade 237 e o eixo 220 restringem e/ ou impedem a comunicação de fluido entre a câmara 235 da mola a gás e a câmara de fonte 204 disposta em torno da câmara 235, na extremidade 231a. Nesta modalidade, a vedação radialmente interna entre a tampa de extremidade 232 e o eixo 220 é formada por uma vedação anular 234, que encaixa, estaticamente, a tampa de extremidade 232 e encaixa, dinamicamente, o eixo 220.

Fazendo referência ainda à figura 4, um pistão de mola a gás 240 é disposto dentro do cilindro de mola a gás 231 e é posicionado, axialmente, entre a tampa de extremidade 232 e o pistão de compressor 245. 0 pistão 240 é fixado ao eixo 220 de modo que o pistão 240 não se move rotacional ou translacionalmente em relação ao eixo 220. Em outras palavras, o pistão 240 se move junto com o eixo 220. Uma vedação anular 241 é disposta em torno do pistão 240 e encaixa, vedavelmente, o cilindro de mola a gás 231. A vedação 241 forma uma vedação estática anular com o pistão 240 e uma vedação dinâmica anular com o cilindro de mola a gás 231.

O pistão de compressor anular 245 é disposto co-axialmente dentro da câmara 235 e é espaçado, axialmente, do pistão 240. O pistão 245 é disposto em torno e encaixa deslizavelmente o eixo

220. Desse modo, ao contrário do pistão 240, previamente descrito, o pistão de compressor 245 é livre para se mover axialmente em relação ao eixo 220. Uma vedação anular 24 6 é disposta radialmente entre o pistão 245 e o cilindro de mola a 10 gás 231 e uma vedação anular 247 é disposta radialmente entre o pistão 245 e o eixo 220. As vedações 246, 247 formam vedações estáticas anulares com o pistão 245 e vedações dinâmicas anulares com o cilindro de mola a gás 231 e o eixo 220, respectivamente.

Os pistões 240, 245 dividem a câmara interna 235 do cilindro de mola a gás 231 em uma primeira câmara 235a que se estende axialmente entre a tampa de extremidade 232 e o pistão 240 e segunda câmara 235b que se estende axialmente entre os pistões 240, 245. A primeira câmara 235a pode ser descrita como sendo definida pelo cilindro de mola a gás 231, o pistão 240 e a tampa de extremidade 232 e a segunda câmara

235b pode ser descrita como segundo definida pelo cilindro de mola a gás 231, o pistão 240 e o pistão de compressor 245. A massa total de gás nas câmaras 235a, b é fixada durante a operação da fonte 200, porém, o volume total dentro das câmaras 235a, 235b é variado controlavelmente durante a operação da fonte 200. Em particular, a distância axial entre os pistões 210, 240 é fixa, uma vez que ambos os pistões, 210 e 240, são fixados ao eixo 220. Desse modo, como o pistão 210 oscila dentro do alojamento 201, o pistão 240 também oscila os movimentos axiais do pistão 210 são transferidos para o pistão 240 pelo eixo 220. Como um resultado, o volume e, portanto, a pressão dentro das câmaras 235a, b varia com o tempo devido às oscilações de pistões 210, 240.

Fazendo referência ainda à figura 4, o pistão de compressor 245 é acoplado ao garfo de empuxo 249 e o garfo de empuxo 249 é acoplado ao atuador linear 250, que apresenta uma impedância mecânica relativamente grande para o movimento do pistão 245, quando comparado com a impedância mecânica apresentada pela pressão de fluido dentro das câmaras 235a, b. Um carneiro hidráulico 251, incluindo uma célula de carga, é acoplado axialmente ao garfo 249 e ao atuador 250. Uma pluralidade de elementos de suporte espaçados circunferencialmente 252 se estendem radialmente do carneiro 252 até o alojamento 201 e funcionam para suportar e manter a posição do carneiro 251, do atuador 250 e do garfo 249 dentro do alojamento 201. Nesta modalidade, o carneiro 251 é um carneiro hidráulico acionado pelo fluido hidráulico proporcionado através da linha de abastecimento de fluido hidráulico 208. Contudo, em outras modalidades, o carneiro (por exemplo, o carneiro 251) pode ser um tipo diferente de carneiro, tal como um carneiro elétrico.

A posição axial do pistão de compressor 245 dentro do cilindro de mola a gás 231 é controlada pelo atuador 250 e não é afetada por mudanças no volume e na pressão do gás na câmara 235b, que resultam das oscilações do pistão 210, 240, previamente descritas. Em particular, o eixo 220 se estende axialmente através do atuador 250 até o carneiro 251. O atuador 250 se move axialmente ao longo do eixo 220 para ajustar a posição axial do pistão de compressor 245 dentro do cilindro 231 via o garfo 249. Nesta modalidade, o atuador 250 inclui um sensor de posição (não mostrado) que permite a um sistema de controle medir e detectar a posição axial do pistão de compressor 245 em relação ao cilindro 231 em qualquer tempo. Em geral, o sistema de controle pode medir e detectar a posição axial de pistão de compressor 245 por qualquer maneira adequada conhecida por aqueles habilitados na técnica. Nesta modalidade, o atuador 250 é acionado por um motor elétrico.

Antes da operação da fonte 200, a massa de gás na câmara interior 204 encerrada pelo alojamento 201 será tal que o pistão 210, em repouso, é posicionado axialmente perto do ponto mediano de sua faixa potencial de movimento e não está perto do mancai 221. Isso pode ser realizado através de bombeamento de um gás, tal como ar comprimido dentro ou fora da câmara interior 204 via a(s) linha(s) de abastecimento 207.

Para iniciar a operação da fonte sísmica marinha 200, o atuador 250 retrai axialmente o pistão de compressor 245 dentro do cilindro 231 em direção à extremidade 201b em relação ao pistão 240. Como um resultado, o pistão de compressor 245 se move axialmente em direção à extremidade 201b, o volume na câmara 235b aumenta e a pressão na câmara 235b diminui. 0 carneiro hidráulico 251 é, então, usado para estimular o eixo 220 e os pistões 210, 240 para o movimento axial oscilante de modo que a energia acústica é irradiada do pistão 210 para a água circundante 111, na extremidade 201a. Isso pode ser realizado pela produção de um grande deslocamento axial inicial com carneiro hidráulico 251 e, então, permitindo que os pistões 210, 240 oscilem livremente, por intermédio da aplicação de uma força axial proporcional à velocidade do pistão 210, de modo que ele se torna amortecido negativamente e oscila com amplitude crescente até que a energia acústica irradiada e as perdas devido ao atrito causem perda de energia suficiente para limitar as oscilações, por meio da aplicação de uma força axial proporcional ao sinal da velocidade do pistão 210 de modo que ele se torna, de modo similar, amortecido negativamente, ou por meio de uma combinação desses métodos. A aplicação de uma força dependente da velocidade pode ser realizada usando um sistema de realimentação simples de um sensor de velocidade ou de posição preso a qualquer parte do pistão 210 ou do eixo 220 em qualquer maneira adequada.

deslocamento inicial do pistão 210 pode ser obtido através da aplicação de uma força axial com carneiro hidráulico 251, conforme descrito previamente, ou através da retirada, temporariamente, de gás da câmara interior 204, travando o pistão 210 em sua posição de axialmente deslocado com elementos de travamento correspondentes 212, 213 que se estendem do pistão 210 e do alojamento 201, respectivamente, retornando o gás para a câmara interior 204 e, então, liberando travas 212, 213. Alternativamente, pode ser produzido pela retração, axialmente do pistão 245 em direção à extremidade 201b, de modo que o pistão 240 e, portanto, o pistão 210, são deslocados axialmente, travando o pistão 210 como previamente descrito, retornando o pistão 245 para sua primeira posição e, então, liberando as travas 212, 213.

Uma vez que a oscilação inicial do pistão 210 acionada, o conjunto de mola pneumática 230 com as forças axiais aplicadas ao pistão 210 pela água 111 (isto é, pressão da água e a inércia da massa d'água que se move com o pistão 210). Métodos exemplificativos para iniciar e manter essas oscilações ressonantes de um pistão em uma fonte sísmica marinha (por exemplo, a fonte 200) são divulgados no Pedido de Patente de PCT N° de Série PCT/GB2009/050690, que é aqui incorporado através de referência em sua totalidade para todos os fins.

Como previamente descrito, muitas fontes sísmicas marinhas de pistão alternativo convencionais, tais como aquela mostrada na figura 1, incluem um pistão alternativo com uma superfície achatada ou plana voltada para a água (por exemplo, a superfície plana 20a do pistão 20) . Ainda, o pistão é posicionado, tipicamente, dentro do cilindro, resultando em uma reentrância ou cavidade cheia de água, na extremidade aberta do cilindro (por exemplo, a cavidade cheia de água 21, na extremidade aberta 15a do cilindro 15). Contudo, a modelo computacional em dinâmica dos fluidos (CFD) tem indicado que para frequências relativamente baixas e grandes amplitudes de movimento do pistão, a superfície plana e a virola anular se combinam para produzir turbulência indesejável na água próximo à extremidade aberta do cilindro. Essa turbulência e vórtices associados, indesejavelmente, fazem com que uma porção da energia gerada pelo pistão seja dissipada desnecessariamente no calor, assim, reduzindo a energia acústica potencial e a eficiência acústica global do dispositivo. Similarmente, em frequências mais altas e profundidade rasa da água, o movimento do pistão pode induzir a cavitação, produzindo um som impulsivo indesejado, possivelmente, danificando o dispositivo e reduzindo a eficiência acústica do dispositivo. Contudo, como é descrito abaixo, as modalidades de fonte sísmica marinha 200 aqui descritas oferecem o potencial para reduzir essa turbulência e/ ou cavitação indesejáveis.

Fazendo referência, mais uma vez, às figuras de 4 a 6, como previamente descrito, nesta modalidade, o pistão 210 não inclui uma face plana ou achatada que se ligue com a água; antes, o pistão 210 inclui uma seção em forma de bala, continuamente contornada, 217 que se liga com a água para gerar pulsos de energia acústica. Além disso, nesta modalidade, o pistão 210 se estende axialmente através da extremidade aberta 201a do alojamento 201 e o pistão 210 e o alojamento 201 são dimensionados e configurados de modo que a fonte 200 não inclua uma cavidade ou reentrância cheia de água na extremidade aberta 201a.

Fazendo referência agora às figuras 7 e 8, a modelagem computacional em dinâmica dos fluidos (CFD) tem indicado que para baixas frequências (por exemplo, menores do que 3 Hz) e grandes amplitudes (por exemplo, maiores do que 200 mm de amplitude de pico a pico) de movimento do pistão, o pistão em forma de bala uniformemente contornado 210 e o alojamento 201 com uma extremidade aberta sem virola 201a oferecem o potencial para reduzir turbulência indesejável na água 111, quando comparado com algumas fontes sísmicas marinhas de pistão alternativo convencionais (por exemplo, a fonte 10). Por exemplo, na figura 7, a modelagem CFD ilustra vetores de velocidade na água 12 próximo à extremidade aberta 15a do cilindro 15 e na face plana 20a do pistão 20 de fonte sísmica convencional 10 (figura 1); e, na figura 8, a modelagem CFD ilustra vetores de velocidade na água 111, próximo à extremidade aberta 201a do alojamento 201 e à extremidade 210a do pistão 210 de uma modalidade de fonte sísmica 200 (figuras 4 - 6). Os resultados da modelagem CFD mostrados na figuras 7 e 8 ilustram que a fonte sísmica 200, incluindo o pistão 210, com superfície externa em forma de bala continuamente contornada 216, e extremidade aberta sem virola 201a, geraram menos turbulência na água, quando comparado com a fonte sísmica convencional 10 com pistão de face plana 20 e o cilindro 15, incluindo o flange 18 que se estende radialmente de sua extremidade aberta 15a. Essas reduções na turbulência oferecem o potencial para reduzir dissipação indesejável de energia, assim, aumentando a eficiência acústica. Um pistão tendo uma superfície voltada para a água, não plana, em geral, em forma de bala (por exemplo, a superfície externa 216 do pistão 210, ao longo da primeira seção 217) também oferece o potencial para reduzir substancialmente a força requerida para acionar o pistão através da redução da inércia aparente do fluido, conforme visto pelo pistão. Sem estar limitado por essa ou qualquer teoria em particular, em aplicações sísmicas, a força requerida para vencer a inércia do fluido é muito maior do que as forças de arrasto e um pistão em forma de bala oferece o potencial para reduzir a inércia aparente do fluido em pelo menos 50%. Essa redução na força leva a uma redução similar nos deslocamentos de pressão na face do pistão, assim, reduzindo o risco de cavitação.

Deve ser apreciado, também, que a tampa de extremidade 202 do alojamento 201 também é em forma de bala e tem um perfil,em geral, parabólico. Durante a operação da fonte 200, o alojamento 201 e, portanto, a tampa de extremidade 202, se alternam axialmente, à medida que o pistão 210 se alterna dentro do alojamento 210. Em geral, o movimento axial do alojamento 201 é menor do que o movimento axial do pistão 210 e depende, pelo menos em parte, das massas relativas do pistão 210 e do alojamento 201. Nesta modalidade, a amplitude da alternação do alojamento 201 é cerca de 10% da amplitude da alternação do pistão 210. A tampa de extremidade em forma de bala 202 oferece o potencial para benefícios similares ao do pistão em forma de bala 210 (por exemplo, turbulência reduzida, resistência inercial ao movimento reduzida, etc.).

Na figura 3, uma modalidade de fonte 200 é mostrada rebocada atrás de um navio de pesquisa 101. Em geral, a fonte 200 pode ser orientada em qualquer maneira adequada. Por exemplo, a fonte 200 pode ser orientada com o eixo geométrico central 205 do cilindro substancialmente horizontal, substancialmente vertical ou em um ângulo agudo em relação à horizontal. Ainda, em uma orientação horizontal, a fonte 200 pode ser orientada com a primeira extremidade 210a em uma posição dianteira ou traseira, ou perpendicular à direção de movimento do navio. Para orientações verticais e agudas, a fonte 200 é orientada, de preferência, com a primeira extremidade 210a do pistão 210 em geral voltada para baixo, na água. Para reduzir a separação de fluxo e, portanto, as forças instáveis na ponta do nariz do pistão, a fonte 200, de preferência, é rebocada atrás do navio de pesquisa 101 horizontalmente, com a primeira extremidade 210a do pistão 210 em uma posição dianteira. Isso atua para aumentar a pressão de fluido exatamente no ponto onde a cavitação é mais provável, assim, minimizando a oportunidade para a cavitação. Outra geometria preferida é rebocar uma primeira extremidade em forma de aleta 210a do pistão 210 em uma posição traseira.

Em geral, os componentes de fonte sismica de pistão alternativo 200 aqui descritos (por exemplo, o pistão 210, o alojamento 201, o eixo 220, etc) podem ser feitos de qualquer material adequado, incluindo, sem limitação, metais e ligas de metais (por exemplo, alumínio, aço inoxidável, etc.), não metais (por exemplo, cerâmicas, polímeros, etc.), compostos (por exemplo, fibras de carbono e compostos de epóxi, etc) ou suas combinações. Uma vez que o pistão (por exemplo, o pistão 210) e o cilindro (por exemplo, o alojamento 201) sejam expostos às condições submarinas, cada um, de preferência compreende um material rígido, durável, capaz de resistir à corrosão causada pela exposição à água salgada, tal como inconel ou aço inoxidável revestido níquel ou inconel.

Embora modalidades preferidas tenham sido mostradas e descritas, modificações nas mesmas podem ser feitas por alguém habilitado na técnica, sem afastamento do escopo ou dos ensinamentos aqui colocados. As modalidades aqui descritas são exemplificativas apenas e não limitativas. Muitas variações e modificações dos sistemas, aparelho e processos aqui descritos são possíveis e estão dentro do escopo da invenção. Por exemplo, as dimensões relativas de várias partes, os materiais dos quais as várias partes são feitas e outros parâmetros podem ser variados. Em consequência, o escopo de proteção não está limitado às modalidades aqui descritas, mas é limitado apenas pelas reivindicações que se seguem, o escopo das quais incluirá todos os equivalentes da matéria que é o objeto das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um conjunto de mola pneumática disposto dentro do alojamento, em que o conjunto de mola pneumática é acoplado ao pistão e é posicionado axialmente entre o pistão e a extremidade fechada do alojamento.

1, caracterizada pelo fato de que a superfície externa do pistão é continuamente contornada.

1, caracterizada pelo fato de que o pistão tem uma superfície externa em forma de bala que se estende da primeira extremidade.

1. Fonte sísmica marinha caracterizada pelo fato de que compreende:

um alojamento tendo um eixo central, uma extremidade aberta e uma extremidade fechada oposta à extremidade aberta;

um pistão que se estende co-axialmente através da extremidade aberta do alojamento, em que o pistão é configurado para alternar axialmente em relação ao alojamento;

em que o pistão tem uma primeira extremidade distal do alojamento e uma segunda extremidade disposta no interior do alojamento;

em que o pistão inclui uma primeira seção que se estende axialmente da primeira extremidade e uma segunda seção que se estende axialmente da segunda extremidade até a primeira seção;

em que a primeira seção tem um raio externo R1 e a segunda seção tem um raio externo R2;

em que o raio externo R1 aumenta continuamente movendose axialmente da primeira extremidade para a segunda seção;

em que o raio externo R2 da segunda seção é constante entre a segunda extremidade e a primeira seção.

2/8

2. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação

Petição 870190112607, de 04/11/2019, pág. 10/26

3/8

3. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a superfície externa do pistão é convexa entre a primeira extremidade e a segunda seção.

4/8 reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a superfície externa do pistão ao longo da primeira seção tem uma geometria em vista de perfil selecionada dentre uma forma parabólica, cônica e hemisférica.

4. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a segunda seção do pistão encaixar deslizavelmente uma superfície interna do alojamento na extremidade aberta.

5/8 extremidade;

em que a superfície externa do alojamento na primeira extremidade do alojamento afunila radialmente para dentro em relação à superfície externa do pistão.

5. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o raio externo R1 é igual ao raio externo R2 em uma interseção da primeira seção e da segunda seção.

6/8 externo R1 é zero na primeira extremidade do pistão.

6. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o raio externo R1 é zero na primeira extremidade do pistão.

7/8 em que o pistão tem uma superfície externa disposta em um raio R;

em que o pistão inclui uma primeira seção que se estende axialmente da primeira extremidade e uma segunda seção que se estende axialmente da segunda extremidade para a primeira seção;

em que o raio R aumenta continuamente movendo-se axialmente ao longo da primeira seção da primeira extremidade até a segunda seção;

em que o raio R é constante movendo-se axialmente ao longo da segunda seção da segunda extremidade para a primeira seção; e em que a superfície externa do pistão é continuamente contornada.

7. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação

8/8 alojamento.

8. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o alojamento tem uma superfície externa afunilada na extremidade aberta.

Petição 870190112607, de 04/11/2019, pág. 11/26

9. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação

10. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um eixo que se estende axialmente entre a segunda extremidade do pistão e o conjunto de mola pneumática, em que o conjunto de mola pneumática compreende:

um cilindro de mola pneumática;

um pistão de mola pneumática disposto co-axialmente no cilindro de mola pneumática, em que o pistão de mola pneumática é fixado ao eixo;

um pistão de compressor anular posicionado em torno do eixo e disposto co-axialmente no cilindro de mola pneumática e espaçado axialmente do pistão de mola pneumática, em que o pistão de mola pneumática é posicionado axialmente entre

o pistão de compressor e o pistão; e um atuador linear acoplado ao pistão de compressor, em que o atuador linear é adaptado para mover o pistão de

compressor axialmente em relação ao eixo.

11. Fonte sísmica marinha, de acordo com a

Petição 870190112607, de 04/11/2019, pág. 12/26

12. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pistão alternativo tem uma superfície externa que compreende uma aleta.

13. Fonte sísmica marinha, caracterizada pelo fato de que compreende:

um alojamento cilíndrico tendo um eixo geométrico central, uma primeira extremidade, uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, e uma superfície radialmente externa radialmente que se estende da primeira extremidade para a segunda extremidade;

um pistão disposto pelo menos parcialmente dentro do alojamento, em que o pistão está adaptado para alternar, axialmente em relação ao alojamento;

em que o pistão tem uma primeira extremidade, uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade e uma superfície radialmente externa que se estende entre a primeira extremidade e a segunda extremidade;

em que a superfície externa do pistão é disposta em um raio externo R que aumenta movendo-se axialmente da primeira

Petição 870190112607, de 04/11/2019, pág. 13/26

14. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o pistão inclui uma primeira seção que se estende axialmente da primeira extremidade do pistão e uma segunda seção, que se estende axialmente da segunda extremidade do pistão até a primeira seção do pistão;

em que o raio externo R aumenta movendo-se axialmente da primeira extremidade do pistão até a segunda extremidade do pistão e em que o raio externo R é constante na segunda seção.

15. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a superfície externa do pistão é convexa entre a primeira extremidade e a segunda seção.

16. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a segunda seção do pistão encaixa deslizavelmente uma superfície interna do alojamento.

17. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o raio

Petição 870190112607, de 04/11/2019, pág. 14/26

18. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a superfície externa do pistão é continuamente contornada.

19. Fonte sísmica marinha, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um cilindro de mola pneumática disposto no interior do alojamento, em que o cilindro de mola pneumática é acoplado ao pistão e é posicionado axialmente entre o pistão e a segunda extremidade do alojamento.

20. Sistema para realização de operações de exploração sísmica offshore, caracterizado pelo fato de que compreende:

um navio sísmico, disposto na superfície do mar;

uma fonte sísmica de pistão oscilante acoplada ao navio sísmico e disposta abaixo da superfície do mar;

em que a fonte sísmica compreende:

um alojamento cilíndrico tendo um eixo geométrico central e uma extremidade aberta;

um pistão disposto co-axialmente no alojamento e se estendendo axialmente através da extremidade aberta do alojamento;

em que o pistão tem uma primeira extremidade no lado de fora do alojamento e uma segunda extremidade disposta dentro do alojamento;

Petição 870190112607, de 04/11/2019, pág. 15/26

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o pistão tem um perfil externo parabólico se estendendo da primeira extremidade em direção à segunda extremidade.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a superfície externa do pistão é convexa entre a primeira extremidade e a segunda seção.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a segunda seção do pistão encaixa deslizavelmente uma superfície interna do

Petição 870190112607, de 04/11/2019, pág. 16/26

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um streamer acoplado ao navio sísmico, em que o streamer inclui uma pluralidade de receptores sísmicos.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma pluralidade de receptores sísmicos dispostos ao longo do

solo marinho.