BRPI0706381A2 - dispositivo de medição geofìsica para a exploração de recursos naturais do fundo em um domìnio aquático - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE MEDIçAO GEOFìSICA PARA A EXPLORAçAO DE RECURSOS NATURAIS DO FUNDO EM UM DOMìNIO AQUáTICO. A invenção refere-se a um dispositivo de medição geofísica para a exploração de recursos naturais do fundo em um domínio aquático, compreendendo: uma estrutura projetada para repousar de uma maneira estável no dito fundo do dito ambiente aquático; pelo menos uma caixa pneumática flutuante repousando na dita estrutura; e dispositivos formando instrumentos de medição incluindo: pelo menos um sensor tornando possível medir localmente pelo menos uma das componentes do campo magnético; dispositivos formando um dispositivo de aquisição e processamento de dados analógicos e/ou digitais; e dispositivos formando uma fonte de fornecimento de energia do dito sensor e do dito dispositivo formando o dispositivo de aquisição e processamento de dados. De acordo com a invenção, pelo menos um dito sensor está contido dentro da dita caixa pneumática flutuante.

Description

"DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO GEOFÍSICA PARA A EXPLORA-ÇÃO DE RECURSOS NATURAIS DO FUNDO EM UM DOMÍNIO AQUÁTICO"

Campo da Invenção

O campo da invenção é aquele da exploração daspropriedades geofisicas do subsolo de um ambiente aquático.

Mais especificamente, a invenção refere-se a um dispositivode medição usado para definir, com base em uma aproximaçãomagnetotelúrica, mapeamento da distribuição de condutividadeelétrica do subsolo de tal ambiente, particularmente, em umambiente maritimo. A invenção pretende mais especificamenteser implementada no escopo de projetos de exploração antesda operação dos recursos naturais no subsolo, e particular-mente, na localização de depósitos de óleo e gás.

Fundamentos da Invenção

Sabe-se amplamente que os recursos naturais nosubsolo de mares, oceanos e grandes lagos são potencialmentemuito significativos.

Entretanto, em alguns casos, esses recursos perma-necem não detectados ou inexplorados devido aos obstáculostécnicos criados pela presença de grandes profundidades deágua.

Métodos de exploração direta ou de perfuração, quesão freqüentes no escopo de exploração terrestres, claramen-te provam ser dificeis de transferir a ambientes aquáticosse as exigências técnicas e custos associados com o uso detais métodos são levados em consideração.

Por essa razão, métodos de exploração indiretossão geralmente usados, tornando possivel deduzir a naturezageológica do subsolo com base na medição de um valor fisico.

Um primeiro método de exploração indireto conven-cional para a exploração de recursos naturais de subsolo emambientes aquáticos usa uma medição da propagação de uma on-da sismica, obtida, por exemplo, por meio da deflagração deuma carga explosiva sob a superfície da água, depois refle-xão dessa nas várias camadas do subsolo do ambiente aquáti-co. Entretanto, a interpretação dos resultados obtidos usan-do esse método permanece dificil em alguns contextos geoló-gicos, isto é, por exemplo, na presença de abóbadas de sal,grossos fluxos de basalto ou estruturas geológicas muitocomplexas.

A atual tendência é assim generalizar o uso de umsegundo método de exploração indireto por meio da mediçãomagnetotelúrica passiva da condutividade elétrica do subsolosob o trecho de água. Esse método é referido como o métodomagnetotelúrico (MT). Conhecido e usado por muitos anos paraavaliar recursos naturais no subsolo terrestre, o método foisomente recentemente implementado em um ambiente aquático,particularmente na plataforma continental em um ambiente ma-rítimo, devido ao desenvolvimento de dispositivos de aquisi-ção e processamento de dados. Em adição, ele oferece a van-tagem de não ter qualquer impacto no ambiente à medida queele é um método passivo.

A condutividade elétrica do solo varia com a natu-reza mineralógica das rochas, e depende, entre outras coi-sas, da temperatura e pressão. Ela é também muito sensível àpresença de inclusões condutoras tal como água hidrotérmica,salmoura associada com depósitos de óleo, metais e sais me-tálicos na forma de sulfetos, por exemplo, e também o graude conectividade dessas inclusões. Dessa forma, uma mediçãoda condutividade elétrica torna possivel identificar as uni-dades geológicas e a porosidade relativa das rochas consti-tuintes.

Esse método usa a medição das flutuações naturaisde campos geoelétricos e geomagnéticos horizontais para de-terminar uma impedância de superficie. Essa impedância, re-ferida como a impedância magnetotelúrica, obtida em uma am-pla faixa de freqüências, torna possivel, portanto, determi-nar a distribuição da conectividade elétrica sob a superfi-cie do solo.

Observa-se que, de modo a obter mapeamento adequa-do da camada geográfica no solo, é possivel completar a in-formação da medição de condutividade elétrica com outras in-terpretações baseadas em dados sismicos ou gravimétricos.

Um problema encontrado com esse método é que, naágua do mar, as freqüências maiores do que uns poucos milha-res de Hertz são rapidamente atenuadas com a distância ouprofundidade. Isso resulta em uma perda considerável na e-nergia do campo elétrico ou campo magnético para essas fre-qüências. Conseqüentemente, tão logo um se move da superfi-cie do leito do mar, rapidamente se torna impossível de fa-zer uma medição aceitável na faixa de freqüências (0,01 a100 Hertz) úteis para a interpretação da natureza da camadageográfica.

Uma primeira solução para esse problema é apresen-tada no documento US 5770945. Esse documento propõe fazeruma medição das componentes horizontais dos campos natural emagnético usando um instrumento autônomo repousando no leitodo mar e compreendendo pelo menos dois sensores magnéticos.

Uma primeira desvantagem dessa solução técnica éque ela somente mede as componentes horizontais dos camposelétrico e magnético, que não torna possivel descrever pre-cisamente subsolos com composições complexas.

De modo a remediar essa desvantagem, o documentoWO 03/104844 propõe equipar um instrumento de acordo com odocumento US 5770945 com um mastro vertical no qual dois e-letrodos que pretendem medir as componentes verticais docampo elétrico são localizados. Entretanto, essa soluçãotécnica permanece dificil de executar de uma maneira apro-priada à medida que o componente vertical do campo elétricotem uma baixa densidade e é dificil de medir no leito domar. Além disso, tal medição é necessariamente perturbadapela instabilidade da posição do sensor.

Uma segunda desvantagem da solução técnica propos-ta por US 5770945 é a sensibilidade dos sensores e subse-qüentemente do instrumento para correntes marítimas presen-tes no leito do mar.

Uma terceira desvantagem é devido ao tipo de sen-sor usado, que é muito volumoso e pesado, que resulta em pe-so e tamanho excessivo do instrumento, que também o tornamais sensível às correntes marítimas.

Sumário da Invenção

A invenção particularmente objetiva superar asdesvantagens da técnica anterior.

Mais especificamente, um objetivo da invenção éfornecer um dispositivo de medição geofisica de mais altodesempenho do que os instrumentos de acordo com a técnicaanterior medindo as dois ou três componentes ortogonais docampo elétrico e as componentes horizontais do campo magné-tico.

Um segundo objetivo da invenção é fornecer um dis-positivo que, em pelo menos uma modalidade especifica, é re-lativamente insensível aos efeitos das correntes marítimasde modo a melhorar a precisão das medições de campo magnético.

Um outro objetivo da invenção é fornecer, em pelomenos uma modalidade especifica, um dispositivo usado paraavaliar com base na medição das componentes horizontal evertical do campo magnético, o valor do vetor de indução queé sensível às estruturas geológicas heterogêneas.

Um objetivo adicional da invenção é fornecer, empelo menos uma modalidade especifica, tal técnica, que écompacta, leve e fácil de operar, de modo a facilitar a im-plementação do dispositivo.

0 objetivo da invenção é também oferecer, em pelomenos uma modalidade especifica, um aparelho subaquático au-tônomo em termos de medica, aquisição', processamento etransmissão dedados, e onde a elevação à superfície pode sercontrolada remotamente.

Um objetivo adicional da invenção, em pelo menosuma modalidade da invenção, é fornecer um dispositivo ade-quado para exploração de óleo em mar profundo, particular-mente, em zonas onde a interpretação de dados sismicos exigeinformação adicional.

Um objetivo adicional da invenção, em pelo menosuma modalidade especifica, é fornecer uma unidade de mapea-mento de algumas propriedades magnetotelúricas (condutivida-de elétrica, etc.) de uma zona de subsolo em um ambiente a-quático compreendendo um conjunto de dispositivos de acordocom a invenção, arranjado de acordo com uma grade substanci-almente regular.

Descrição da Invenção

Pelo menos um desses objetivos, junto com quais-quer outros emergindo aqui, são alcançados usando um dispo-sitivo de medição geofísica para a exploração dos recursosnaturais do solo em um ambiente aquático, compreendendo:

- uma estrutura de suporte pretendida para repou-sar de uma maneira estável no dito solo do dito ambiente a-quático;

- pelo menos uma caixa pneumática flutuante repou-sando na estrutura de suporte; e

dispositivos formando instrumentos de mediçãocompreendendo:

- pelo menos um sensor usado para medir localmentepelo menos uma das componentes do campo magnético;

- dispositivos formando um dispositivo de aquisi-ção e processamento de dados analógicos e/ou digitais; e

- dispositivos formando uma fonte de fornecimentode energia para o sensor e para o dispositivo formando umdispositivo de aquisição e processamento de dados.

De acordo com a invenção, o sensor está contidodentro da caixa pneumática flutuante.

Dever-se-ia notar que, o sensor que está na caixapneumática, o dispositivo tem uma superficie frontal que po-de ser submetida a uma força de empuxo hidrodinâmica inferi-or, que assim torna possivel limitar a influência de corren-tes marítimas na medição de campo magnético.

Em adição, tal dispositivo geralmente forma umconjunto mais compacto do que um dispositivo de medição geo-física compreendendo pelo menos uma caixa pneumática e dis-positivos formando um instrumento de medição incluindo umsensor posicionado fora da caixa pneumática flutuante.

Vantajosamente, o sensor compreende dispositivospara medir as três componentes do campo magnético.

Dessa forma, a medição das componentes horizontaise das componentes verticais do campo magnético habilita umacaracterização precisa de subsolos com uma composição com-plexa.

De fato, a medição do componente vertical do campomagnético é particularmente satisfatória, à medida que ascomponentes verticais do campo magnético se tornam dignas deatenção na presença de variações laterais significativas nacondutividade elétrica, particularmente na zona de interfaceentre um meio eletricamente resistente e um meio eletrica-mente condutor, encontrado na superficie do solo no leito domar.

Em uma modalidade alternativa da invenção, dever-se-ia notar que essa técnica consistindo de medir as trêscomponentes do campo magnético com um sensor pode ser usadaquando o sensor é localizado fora da caixa pneumática flutu-ante.

De acordo com uma modalidade vantajosa, tal dispo-sitivo compreende uma única caixa pneumática flutuante, etambém o dispositivo formando um dispositivo de aquisição eprocessamento de dados e o dispositivo formando uma fonte defornecimento de energia são compreendidos na única caixapneumática flutuante.

Dessa forma, o dispositivo tem uma aparência ge-ralmente compacta, que facilita o armazenamento, o transpor-te e o uso desse.

De acordo com uma modalidade alternativa vantajosada invenção, tal dispositivo compreende pelo menos duas cai-xas pneumáticas flutuantes, o dito sensor, o dispositivoformando um dispositivo de aquisição e processamento de da-dos e o dispositivo formando uma fonte de fornecimento deenergia estando compreendida em uma das caixas pneumáticas.

Dessa forma, localizando o dispositivo formando umdispositivo de aquisição e processamento de dados e o dispo-sitivo formando uma fonte de fornecimento de energia em umadas caixas pneumáticas, os movimentos do dispositivo induzi-dos pelas correntes marítimas são reduzidos, o que tornapossível melhorar a precisão nas medições do campo magnético.

De acordo com uma outra modalidade alternativavantajosa da invenção, tal dispositivo compreende pelo menosduas caixas pneumáticas flutuantes, o sensor, o dispositivoformando um dispositivo de aquisição e processamento de da-dos e o dispositivo formando uma fonte de energia sendo dis-tribuída em pelo menos duas das caixas pneumáticas.

Dessa forma, é possível otimizar o volume de cadacaixa pneumática para reduzir o volume cumulativo de todasas caixas pneumáticas e, portanto, limitar o efeito das cor-rentes marítimas, ou melhorar a natureza compacta do dispo-sitivo.

Vantajosamente, tal dispositivo compreende um in-clinômetro firmemente conectado ao sensor.

Dessa forma, a orientação do sensor magnético éconhecida com precisão, o que reduz a incerteza da medição.

De acordo com uma característica preferencial, acaixa pneumática é obtida a partir de pelo menos um materialamorfo.

Dessa forma, a interferência no campo magnético éevitada usando materiais magnéticos ou metálicos para a cai-xa pneumática.

De acordo com um outro aspecto preferencial, osdispositivos formando um dispositivo de aquisição e proces-samento de dados analógicos e/ou digitais incluem dispositi-vos de determinação de componente de vetor de indução.

Dessa forma, o dispositivo é fornecido com dispo-sitivos para estimar o vetor de indução diretamente e, sub-seqüentemente, a condutividade elétrica do solo.

Preferencialmente, tal dispositivo compreende dis-positivos de transmissão de componente de vetor de indução edados a um receptor remoto.

Dessa forma, é possível acessar os valores do ve-tor de indução e a impedância magnetotelúrica em tempo real.

Preferencialmente, as componentes do vetor de in-dução são determinadas para pelo menos duas freqüências se-paradas.

Dessa forma, a distribuição da condutividade elé-trica sob a superfície do solo é determinada.

Vantajosamente, o volume interno da caixa pneumá-tica contendo o dito dispositivo formando instrumentos demedição é substancialmente igual ao volume do dispositivoformando instrumentos de medição.

Essa solução técnica aborda o dispositivo muitocompacto, enquanto limitando a força de empuxo hidrodinâmicainduzida pelas correntes marítimas e, conseqüentemente, asincertezas de medição no campo magnético.

Breve Descrição dos Desenhos

Outras características e vantagens da invenção e-mergirão mais claramente lendo a seguinte descrição de umamodalidade preferencial da invenção, dadas meramente como umexemplo ilustrativo e não limitativo e as figuras em anexoonde:

- As Figuras IA e IB mostram uma vista de topo einferior em perspectiva esquemática, respectivamente, de umdispositivo de acordo com uma primeira modalidade específicada invenção;

- A Figura 2A é uma vista detalhada do magnetôme-tro compreendido no dispositivo nas Figuras IA e 1B;- As Figuras 2B e 2C são, respectivamente, umavista simplificada do interior da caixa pneumática contendoo dispositivo formando o instrumento de medição e uma repre-sentação esquemática do sistema de aquisição e processamentode dados nas Figuras IA e 1B;

- A Figura 3 ilustra esquematicamente uma segundamodalidade do dispositivo de acordo com a invenção;

- As Figuras 4A e 4B, respectivamente, ilustramuma modalidade alternativa da modalidade correspondente àsFiguras IA e 1B, e a influência do volume da caixa pneumáti-ca se o dispositivo é produzido de acordo com a segunda mo-dalidade da invenção;

- A Figura 5 é uma vista esquemática de uma uni-dade de mapeamento das propriedades magnetotelúricas de umazona de leito do mar compreendendo um conjunto de dispositi-vos de acordo com a invenção arranjados de acordo com umagrade substancialmente regular.

Descrição Detalhada da Invenção

Como já mencionado, a invenção é vantajosamente umdispositivo de medição geofísica para a exploração de recur-sos naturais do solo em um ambiente aquático. A modalidade,descrita anteriormente, refere-se a um dispositivo pretendi-do em particular para exploração de óleo em mar profundo ecompreendendo duas caixas pneumáticas flutuantes, como ilus-trado nas Figuras IA e 1B, em uma vista em perspectiva detopo e inferior, respectivamente.

O dispositivo de medição geofísica 10 compreendeuma primeira caixa pneumática flutuante 11, contendo um sen-sor magnético, também referido como um magnetômetro, e umasegunda caixa pneumática flutuante 12 montada em uma estru-tura de suporte tubular 13. As duas caixas pneumáticas im-permeáveis à água 11 e 12 são idênticas nessa modalidade.

Essas caixas pneumáticas 11 e 12 são substancialmente esfé-ricas em forma, essa forma especifica habilita as paredes dacaixa pneumática a suportarem a pressão hidrostática até umaprofundidade de seis mil metros. As caixas pneumáticas con-sistem de uma esfera de vidro, não representadas nas FigurasIA e 1B, onde a superfície externa é protegida por duas me-tades de invólucro hemisférico plástico rigido em contato emuma superfície de flange 14. Cada invólucro de caixa pneumá-tica tem nervura 15 distribuída homogeneamente ao longo daslinhas paralela e de meridiano tal como para enrijecer a es-trutura desse enquanto retendo espessuras e peso de paredeaceitáveis.

Tal como para não interferir nas medições, os com-ponentes das caixas pneumáticas são feitos de materiais nãomagnéticos, preferencialmente não metálicos, e não têm traçode corrosão. Dessa forma, o confinamento da caixa pneumáticaflutuante consiste de uma esfera de vidro protegida por uminvólucro plástico.

A estrutura de suporte 13 compreende uma estrutura16 onde as caixas pneumáticas 11 e 12 repousam e os apoios17 habilitando o dispositivo a repousar verticalmente nofundo do leito do mar. Vantajosamente, a estrutura de supor-te está aberta ao fluxo de água de modo a limitar as forçasde empuxo causadas pelas correntes marítimas no dispositivo.Essa estrutura de suporte 13 é feita de tubos ocos, prefe-rencialmente, feitos de cloreto de polivinil (PVC) ou poli-propileno, montados por meio de peças transversais 18 e éconsolidada por membros de reforço 19. Vantajosamente, a se-ção transversal dos tubos da estrutura de suporte é reduzi-da, de modo a limitar a interferência causada pelos efeitosde correntes marítimas no sensor de medição. Similarmente, étambém possível contemplar modificar a forma das caixaspneumáticas para melhorar seu perfil hidrodinâmico.

Um gancho de manipulação 110 para imersão, tornapossivel mover o dispositivo com um guindaste, ou qualqueroutro dispositivo de carregamento, é conectado à estruturade suporte 13 através de cabos.

Dois pares de tubulações flexíveis de polipropile-no similares 111 são conectados a uma estrutura 112 conecta-da às caixas pneumáticas 11 e 12. Esses pares de tubulações111 são usados para passar cabos impermeáveis à água e re-sistentes à pressão para não polarizar eletrodos do tipo Pb-PbC12, não representados nas Figuras IA e 1B, localizadosnas extremidades livres desses. O conjunto consistindo dedois eletrodos não polarizados do mesmo par de tubulações111 assim forma um dipolo elétrico.

Vantajosamente, a orientação da extremidade nãolivre dos pares de tubulações corresponde ou é indexada comrelação às direções das componentes do campo medido no planohorizontal pelo sensor magnético.

O volume cumulativo das caixas pneumáticas flutu-antes é suficiente para o conjunto consistindo das duas cai-xas pneumáticas 11 e 12, a estrutura de suporte 13 e os apa-relhos de medição contidos e/ou conectados nas caixas pneu-máticas e/ou a estrutura de suporte pode flutuar de formaautônoma na superfície da água e elevar novamente de formaautônoma a partir do leito do mar.

De modo a habilitar o abaixamento do dispositivo aum leito do mar ou do oceano, um balastro de concreto 113 éconectado sob a estrutura de suporte por um gancho 114. Essebalastro 113, que é adaptado à forma da estrutura de suporteé fornecido sob a base desse com três garras 115 de modo amelhorar a estabilidade e ancoragem do dispositivo no fundodo leito do mar, e perfurados ao longo de reservas 117 demodo a facilitar o abaixamento do instrumento.

O gancho 114 é aberto por dissolução eletroliticade um fio de Inconel, que habilita o dispositivo a ser des-conectado do balastro 113 e ser capaz de elevar à superfíciedevido a sua própria flutuação.

A liberação do balastro é controlada automatica-mente a partir da superfície via um transponder acústico 116montado na parede externa da caixa pneumática 12. Essetransponder transmite um comando à fonte de energia contidana caixa pneumática 11 que aplica uma voltagem de doze voltsentre o fio e um ponto de aterramento elétrico do dispositi-vo, assim executando a dissolução do fio de Inconel por meiode um processo eletrolitico depois de uns poucos minutos.

Depois de elevar à superfície, o dispositivo deacordo com a invenção pode ser localizado de modo a ser res-taurado por meio de um sinalizador de freqüência muito alta(VHF) e sinal luminoso tipo Xenon.

Os dispositivos formando instrumentos de medição,também referidos como aparelhos de medição, são descritoscom relação às Figuras 2A a 2C.

Como descrito acima, a caixa pneumática 11 contémum sensor magnético 21, usado para medir o valor do campomagnético terrestre nas três direções ortogonais. O sensor21, ilustrado na Figura 2A, é preferencialmente um magnetô-metro de válvula de fluxo compreendendo três bobinas 22i,222 e 223 orientadas ao longo de três direções ortogonaisenergizadas com uma voltagem de doze volts. 0 magnetômetro21 habilita uma medição relativa do campo magnético por com-pensação direta do campo magnético total no sensor. Portan-to, tem uma sensibilidade aceitável e resposta dinâmica tor-nando possivel fazer uma medição satisfatória das variaçõesno campo magnético. Em adição, à medida que o campo magnéti-co total é medido pelo sensor, a orientação do sensor é as-sim precisamente obtida. Portanto, não é necessário forneceruma bússola para determinar a posição do sensor.

Além disso, o magnetômetro 21 é vantajosamentefirmemente conectado a um inclinômetro bidirecional 23 demodo a ser capaz de obter a inclinação do sensor precisamen-te. Dessa forma, nenhuma incerteza permanece na posição dosensor 21.

Os dispositivos formando um dispositivo de aquisi-ção e processamento de dados analógicos e/ou digitais 24, ousistema de aquisição e processamento de dados, e o disposi-tivo formando uma fonte de fornecimento de energia para osensor e para o sistema de aquisição e processamento de da-dos 25, também referido como baterias, são localizados nacaixa pneumática 11 nessa modalidade preferencial, como i-lustrado na Figura 2B. Para evitar interferência nas medi-ções, o sensor 21 foi montado longe das baterias 25.

De modo a impedir que o dispositivo de acordo coma invenção seja desestabilizado e virar-se em torno delemesmo quando elevando à superfície, os aparelhos de mediçãosão localizados na caixa pneumática 11, tal que o centro doempuxo 26 do dispositivo é posicionado acima de seu centrode gravidade 27.

Com referência à Figura 2C, o sistema de aquisiçãoe processamento de dados 24 compreende um relógio 28 parasincronizar a aquisição dos sinais a partir do magnetômetroe ambos os dipolos. 0 relógio 28 é preferencialmente sincro-nizado no tempo do Sistema de Posicionamento Global (GPS) 29.

Os eletrodos 210 de cada dipolo são conectadosdentro da caixa pneumática 11 a amplificadores 211 tendo umruido muito baixo na banda de freqüência utilizada, na faixade zero a mais de cem Hertz, conectados a conversores analó-gico-digital de 24 bits do tipo sigma-delta 212, para adap-tar à banda de freqüência utilizável.

O processo de aquisição de dados é controlado porum microprocessador 213. Tal microprocessador 213 dispara aaquisição de dados, interage com o relógio 28 para sincroni-zar as medições de acordo com a freqüência de amostragem, econtrola a placa de aquisição 214 usada para converter ossinais adquiridos em dados digitais. 0 microprocessador 213também controla a transferência de dados digitais para ummeio de armazenamento eletrônico, por exemplo, uma placa dememória 215 ou unidade rigida miniatura. Sem deixar o escopoda invenção, pode também ser abrangido para transmitir osdados digitais ao transponder acústico 116 ou qualquer outrodispositivo de transmissão ou terminal de relê se comunican-do com a superfície.

Uma ligação serial 216, produzida via um feixe co-nectado a uma passagem impermeável à água via a parede dacaixa pneumática 11 torna possivel restaurar os dados arma-zenados no meio sem abrir a caixa pneumática a um computador217, quando o dispositivo de acordo com a invenção eleva àsuperfície. Essa ligação serial 216 pode ser substituída porum dispositivo de comunicação sem fio, tal como uma mensagemde rádio, uma mensagem infravermelha ou qualquer outro dis-positivo usual.

Usando a medição simultânea das três componentesdo campo magnético pelo magnetômetro 21 e as componentes ho-rizontais do campo elétrico pelos eletrodos 210 do dipolopara várias freqüências, o microprocessador 213 pode execu-tar par cada uma das freqüências o cálculo dos tensores de-finindo a impedância magnetotelúrica, subseqüentemente refe-rida Z, e o vetor de indução, referido como T . O algoritmode cálculo compreende uma primeira etapa que consiste de de-terminar por meio de uma mudança de referência as componen-tes horizontais Bx e By, e a componente vertical Bz do campomagnético, com base nas componentes medidas, e as componen-tes horizontais Ex e Ey do campo elétrico, e uma segunda e-tapa de cálculo da impedância magnetotelúrica Z , e o vetorde indução T com base nas fórmulas:

<formula>formula see original document page 19</formula>

e Brv representando os vetores for-mados a partir das componentes horizontais dos campos elé-trico e magnético, respectivamente; eBz =TBxy .

A impedância magnetotelúrica Z, e os dados do ve-tor de indução T calculados, assim fornecem uma estimativano local da distribuição de condutividade elétrica do subsolo.

As baterias 25 são preferencialmente uma plurali-dade de baterias recarregáveis arranjadas em paralelo, porexemplo, do tipo ion de Litio, o que torna possivel recarre-gar os acumuladores da bateria 25 sem abrir a caixa pneumá-tica 11. Para esse fim, uma passagem impermeável à água 218conectada às baterias 25 via um cabo de conexão, representa-das na Figura 2B, é fornecida na parede da caixa pneumática 11.

Uma segunda modalidade da invenção é mostrada naFigura 3. Nessa modalidade, o dispositivo de acordo com ainvenção compreende uma única caixa pneumática flutuante 31.Essa solução técnica é adaptada a um conjunto de aparelhosde medição 32, representado como uma linha pontilhada na Fi-gura 3, onde o tamanho é reduzido e que pode estar contidoem uma caixa pneumática que é preferencialmente comercial-mente disponível e distribuido, por exemplo, pelas companhi-as NAUTILUS MARINE SERVICE GmbH, Bremen, Alemanha ouBENTHOS, North Falmouth, Massachusetts, Estados Unidos. Emadição, essa solução compacta facilita o armazenamento etransporte dos dispositivos de medição. Preferencialmente, ovolume interno da caixa pneumática 31 é igual ao volume dosaparelhos de medição 32.

Em uma modalidade alternativa da invenção ilustra-da na Figura 4A, os aparelhos de medição 41 são distribuídosentre duas caixas pneumáticas flutuantes 42 e 43. 0 sensormagnético 44 e o sistema de aquisição e processamento de da-dos 45 estão na caixa pneumática 42 e as baterias 46, quesão maiores em tamanho, estão contidas na segunda caixapneumática 43. Dessa forma, a influência de correntes marí-timas no dispositivo de acordo com a invenção é reduzida emcomparação a uma modalidade da invenção para a qual o mesmosistema de medição é localizado em uma única caixa pneumáti-ca 47, representada na Figura 4B, de um volume necessaria-mente maior do que o volume cumulativo das caixas pneumáti-cas 42 e 43.

Com relação à Figura 5, uma unidade de mapeamentoMT 51 de uma zona do leito do mar compreendendo um conjuntode dezesseis dispositivos 10 de acordo com a invenção é ar-ranjada em uma grade substancialmente regular no fundo doleito do mar. Naturalmente, o número de dispositivos 10 deuma unidade de mapeamento MT pode ser adaptado à superfíciee o alivio da zona do leito do mar explorada. Os dispositi-vos 10 de uma grade 52 podem ser conectados para esse propó-sito por cabos finos e flexíveis e foram imersos a partir deura navio 53.Um transmissor acústico 54 a bordo do navio 53torna possível comunicar com os transponders acústicos 116instalados na caixa pneumática 12 do dispositivo 10 paradisparar a elevação da unidade 51 à superfície. O transpon-der pode também transmitir os dados compilados pelos dispo-sitivos 10 ao navio remoto 53.

Além disso, pode ser abrangido sem deixar o escopoda invenção para:

- conectar na estrutura de suporte o sistema deaquisição e processamento de dados e as baterias em confina-mentos impermeáveis à água, fora da caixa(s) pneumática(s)flutuante(s);

- inserir nas caixas pneumáticas uma luz ou gásinerte tal como, por exemplo, hélio, ou argônio, de modo amelhorar a flutuação do dispositivo;

- preencher as caixas pneumáticas com um gás pres-surizado de modo a impedir qualquer dano causado pela entra-da de água no sistema de medição no evento de uma falha naimpermeabilidade à água da caixa pneumática.

Claims (12)

1. Dispositivo de medição geofisica para a explo-ração dos recursos naturais do solo em um ambiente aquático,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:- uma estrutura de suporte pretendida a repousarde uma maneira estável no dito solo do dito ambiente aquáti-co;- pelo menos uma caixa pneumática flutuante repou-sando na estrutura de suporte; e- dispositivos formando instrumentos de mediçãocompreendendo:- pelo menos um sensor usado para medir localmentepelo menos uma das componentes do campo magnético;- dispositivos formando um dispositivo de aquisi-ção e processamento de dados digitais analógicos e/ou digi-tais; e- dispositivos formando uma fonte de fornecimentode energia para o sensor e para o dispositivo formando umdispositivo de aquisição e processamento de dados;onde pelo menos um sensor está contido dentro dacaixa pneumática flutuante.

2. Dispositivo de medição geofisica, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sensorcompreende dispositivos para medir as três componentes docampo magnético.

3. Dispositivo de medição geofisica, de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO pelofato de que compreende uma única caixa pneumática flutuante.

4. Dispositivo de medição geofisica, de acordo coma reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o disposi-tivo formando um dispositivo de aquisição e processamento dedados e o dispositivo formando uma fonte de fornecimento deenergia estão compreendidos na única caixa pneumática flutu-ante.

5. Dispositivo de medição geofisica, de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO pelofato de que compreende pelo menos duas caixas pneumáticasflutuantes, o sensor, o dispositivo formando um dispositivode aquisição e processamento de dados e o dispositivo for-mando uma fonte de fornecimento de energia estando compreen-didos em uma de pelo menos duas caixas pneumáticas.

6. Dispositivo de medição geofisica, de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO pelofato de que compreende pelo menos duas caixas pneumáticasflutuantes, o sensor, o dispositivo formando um dispositivode aquisição e processamento de dados e o dispositivo for-mando uma fonte de energia sendo distribuída em pelo menosduas das caixas pneumáticas.

7. Dispositivo de medição geofisica, de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelofato de que compreende um inclinômetro firmemente conectadoa pelo menos um sensor.

8. Dispositivo de medição geofisica, de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelofato de que a caixa pneumática é obtida a partir de pelo me-nos um material amorfo.

9. Dispositivo de medição geofisica, de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelofato de que os dispositivos formando um dispositivo de aqui-sição e processamento de dados analógicos e/ou digitais in-cluem dispositivos de determinação de componente de vetor deindução.

10. Dispositivo de medição geofisica, de acordocom a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que com-preende dispositivos de transmissão dos dados e as componen-tes do vetor de indução a um receptor remoto.

11. Dispositivo de medição geofisica, de acordocom qualquer uma das reivindicações 9 e 10, CARACTERIZADOpelo fato de que as componentes do vetor de indução são de-terminadas para pelo menos duas freqüências separadas.

12. Dispositivo de medição geofisica, de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADOpelo fato de que o volume interno da caixa pneumática con-tendo o dispositivo formando instrumentos de medição é subs-tancialmente igual ao volume do dispositivo formando instru-mentos de medição.