BRPI1103241A2 - métodos para coletar dados geofìsicos marinhos - Google Patents
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Abstract
Patente de Invenção: "MéTODOS PARA COLETAR DADOS GEOFìSICOS MARINHOS". A presente invenção refere-se a um método para coletar os dados geofísicos, que inclui rebocar o equipamento de coleta de dados geofísicos atrás de uma embarcação de pesquisa em um corpo de água, o dito equipamento incluindo um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones que se estendem atrás da dita embarcação e determinar uma localização geodésica de um ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones em uma extremidade dianteira dos cabos sensores dotados de hidrofones e uma direção de referência. Pelo menos um cabo sensor dotado de hidrofones incluíndo no dit4o conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones é desviado de forma lateral em resposta à localização geodésia determinada do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones e a direção de referência determinada.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOS PARA COLETAR DADOS GEOFÍSICOS MARINHOS".
Referência Cruzada aos Pedidos Correlacionados Não aplicável.
Declaração com relação à Pesquisa ou ao Desenvolvimento patrocinado de forma Federal
Não aplicável. Antecedentes da Invenção Campo da Invenção
A presente invenção refere-se, em geral, ao campo de pesquisa geofísica marinha. Mais particularmente, a presente invenção refere-se aos métodos para controlar a distribuição espacial ou o equipamento de coleta de dados geofísicos rebocado atrás de uma embarcação de pesquisa. Antecedentes da Invenção Os sistemas de pesquisa geofísica marinha, como os sistemas de aquisição sísmica e os sistemas de pesquisa eletromagnética são usados para adquirir os dados geofísicos a partir de formações dispostas abaixo do fundo de um corpo de água, como um lago ou o oceano. Os sistemas de pesquisa sísmica marinha, por exemplo, tipicamente incluem uma embarca- ção de pesquisa sísmica que tem navegação a bordo, controle de fonte de energia sísmica e equipamento de gravação de dados geofísicos. A embar- cação de pesquisa sísmica é tipicamente configurada para rebocar um ou, mais tipicamente, uma pluralidade de cabos sensores dotados de hidrofones ("cabo sensor dotado de hidrofones") espaçados de forma lateral através da água. Em determinados momentos, o equipamento de controle de fonte de energia sísmica faz com que uma ou mais fontes de energia sísmica (que podem ser rebocadas na água pela embarcação sísmica ou por outra em- barcação) atue. Os sinais gerados por vários sensores em um ou mais ca- bos dotados de hidrofones em resposta à energia sísmica detectada são, por fim, conduzidos ao equipamento de gravação. Uma gravação com relação ao horário é feita no sistema de gravação dos sinais gerados por cada sen- sor (ou grupos de tais sensores). Os sinais gravados são mais tarde interpre- tados para inferir a estrutura e a composição das formações abaixo do fundo do corpo de água. Os componentes correspondentes para incluir os campos eletromagnéticos e para detectar o fenômeno eletromagnético que se origina abaixo da superfície em resposta aos tais campos conferidos podem ser u- sados em sistemas de pesquisa geofísica eletromagnética marinha.
O um ou mais cabos sensores dotados de hidrofones são, no sentido mais geral, cabos longos que têm sensores geofísicos dispostos em posições espaçadas ao longo do comprimento dos cabos. Um típico cabo dotado de hidrofones pode se estender atrás da embarcação de pesquisa geofísica por vários quilômetros.
Os múltiplos sistemas de cabo dotado de hidrofones são usados no que é conhecido como pesquisas geofísicas tridimensionais e quadridi- mensionais. Uma pesquisa sísmica quadridimensional é uma pesquisa tridi- mensional ao longo da mesma área abaixo da superfície da Terra, repetida em momentos selecionados.
A qualidade de imagens geofísicas abaixo superfície da Terra, produzidas a partir de pesquisas tridimensionais ou quadridimensionais é afetada pela maneira como as posições dos sensores individuais nos cabos dotados de hidrofones são controladas. Vários dispositivos são conhecidos na técnica para posicionar os cabos dotados de hidrofones de forma lateral e/ou em uma profundidade selecionada abaixo da superfície da água. A Pa- tente U.S. N0 5.443.027 concedida a Owsley et ai, por exemplo, descreve um dispositivo de força lateral para deslocar um cabo acústico submerso rebocado que fornece o deslocamento nas direções horizontal e vertical.
A Patente U.S. N0 6.011.752 concedida a Ambs et ai descreve um módulo de controle de posição do cabo dotado de hidrofones sísmico.
A Patente U.S. N0 6.144.342 concedida a Bertheas et al. descre- ve um método para controlar a navegação de um cabo dotado de hidrofones sísmico rebocado com o uso de "pássaros" anexados ao exterior do cabo dotado de hidrofones. Sumário da Invenção
Em uma primeira modalidade, a invenção compreende um mé- todo para coletar os dados geofísicos, que inclui rebocar o equipamento de coleta de dados geofísicos atrás de uma embarcação de pesquisa em um corpo de água, o dito equipamento incluindo um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones que se estendem atrás da dita embarcação e deter- minar uma localização geodésica de um ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones em uma extremidade dianteira dos ditos cabos sensores dotados de hidrofones e uma direção de referência. Pelo menos um cabo sensor dotado de hidrofones incluído no dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones é desviado de forma lateral em resposta à localização geodésica determinada do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones e a dita direção de referência determinada.
Em outra modalidade, a invenção compreende um método para coletar os dados geofísicos, que inclui rebocar o equipamento de coleta de dados geofísicos atrás de uma embarcação de pesquisa em um corpo de água, o dito equipamento que inclui um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones que compreende uma pluralidade de cabo sensor dotado de hidrofones que se estendem atrás da dita embarcação, determinar uma loca- lização geodésica de um ponto de referência de direção da embarcação em uma extremidade dianteira do dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones e direcionar a embarcação de pesquisa de modo que o ponto de referência de direção da embarcação segue uma trajetória de movimento presselecionado.
Em ainda outra modalidade, a invenção compreende um método para coletar os dados geofísicos, que inclui rebocar o equipamento de coleta de dados geofísicos atrás de uma embarcação de pesquisa em um corpo de água, o dito equipamento que inclui uma fonte geofísica e um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones que inclui uma pluralidade de cabo sensor dotado de hidrofones que se estendem atrás da embarcação, deter- minar uma localização geodésica de um ponto de referência de direção de fonte em uma extremidade dianteira do dito conjunto de cabos sensores do- tados de hidrofones, determinar uma posição lateral de fonte desejada com referência ao ponto de referência de direção de fonte e direcionar a dita fon- te geofísica de modo que a dita fonte geofísica segue a posição lateral de fonte desejada.
Outros aspectos e vantagens da invenção ficarão claros a partir da descrição a seguir e dos desenhos anexos.
Breve Descrição dos Desenhos
A figura 1 mostra um conjunto de cabos sísmicos dotados de hi- drofones, cada um incluindo dispositivos de controle de profundidade e de força lateral para ajustar a geometria dos respectivos cabo dotado de hidro- fones;
a figura 2 ilustra a modalidade de modo dianteiro do cabo dotado de hidrofones da invenção;
a figura 3 ilustra a direção da embarcação para manter a extre- midade do cabo dotado de hidrofones em uma modalidade da trajetória de- terminada da invenção;
a figura 4 ilustra a modalidade de modo dianteiro de fonte de e- nergia da invenção.
Descrição Detalhada
A figura 1 mostra um típico sistema de pesquisa geofísica mari- nha 2 que pode incluir uma pluralidade de cabos sensores geofísicos dota- dos de hidrofones 20. Cada um dos cabos sensores dotados de hidrofones pode ser guiado através da água por um ou mais dispositivos de controle ("LFD") de profundidade e de força lateral 26 engatados de forma cooperati- va com cada um dos cabos dotados de hidrofones 20. Conforme será expli- cado mais adiante, o uso de dispositivos LFD 26 que pode fornecer capaci- dade de controle de profundidade é uma questão de escolha para o criador do sistema. Somente é necessário, para propósitos da invenção, que os dis- positivos associados aos cabos sensores geofísicos dotados de hidrofones forneçam controle direcional para afetar a direção do cabo dotado de hidro- fones paralelo ao plano da superfície da água à medida que o cabo dotado de hidrofones se move através de um corpo de água.
O sistema de pesquisa geofísica 2 inclui uma embarcação de pesquisa 10 que se move ao longo de uma superfície de um corpo de água 11, como um lago ou o oceano. A embarcação de pesquisa 10 pode incluir nele o equipamento, mostrado em geral como 12 e, por conveniência, coleti- vamente mencionado como um "sistema de gravação". O sistema de grava- ção 12 tipicamente inclui os dispositivos (nenhum dos dispositivos descritos a seguir mostrados de forma separada) como uma unidade de gravação de dados para fazer uma gravação com relação ao momento dos sinais gera- dos por vários sensores no sistema de aquisição. O sistema de gravação 12, tipicamente, também inclui o equipamento de navegação para determinar e gravar, em momentos selecionados, a posição geodésica da embarcação 10 e com o uso de outros dispositivos a serem explicados abaixo, a posição geodésica de cada um de uma pluralidade de sensores geofísicos 22 dispos- tos em localizações espaçadas em cabos dotados de hidrofones 20 reboca- dos pela embarcação de pesquisa 10.
Em um exemplo, o dispositivo para determinar a posição geodé- sica pode ser um receptor de sinal de posição geodésica, como um receptor de Satélite de Posicionamento Global ("GPS"), mostrado de forma esquemá- tica como 12A. Outros dispositivos de determinação da posição geodésica são conhecidos na técnica. Os elementos supracitados do sistema de grava- ção 12 são familiares aos versados na técnica e com exceção do receptor de detecção da posição geodésica 12A não são mostrados de forma separada nas figuras aqui para objetividade da ilustração.
Os sensores geofísicos 22 podem ser qualquer tipo de sensor geofísico conhecido na técnica. Os exemplos não limitadores de tais senso- res podem incluir os sensores sísmicos responsivos à pressão movimento de partícula, como geofones e medidores de aceleração, sensores sísmicos responsivos à pressão, sensores sísmicos responsivos ao gradiente de tem- po e pressão, eletrodos, magnetômetros, sensores de temperatura ou com- binações dos supracitados. Os sensores geofísicos 22 podem medir, por exemplo, a energia no campo eletromagnético ou sísmico principalmente refletida ou refratada por várias estruturas abaixo da superfície da Terra, a- baixo do fundo da água 11 em resposta à energia conferida abaixo da super- fície por uma fonte de energia 17. A fonte de energia 17 pode ser, por exem- pio uma fonte de energia sísmica ou um conjunto de tais fontes. Os exem- plos não limitadores de fontes de energia sísmica incluem injetores de ar e injetores de água. A fonte de energia 17 também pode ser uma fonte eletro- magnética, por exemplo, uma laçada de fio ou par de eletrodos (não mostra- do para objetividade). A fonte de energia 17 pode ser rebocada na água 11 pela embarcação de pesquisa 10 conforme mostrado ou uma embarcação diferente (não mostrada). O sistema de gravação 12 também pode incluir o equipamento de controle de fonte de energia (não mostrado de forma sepa- rada) para operar de forma seletiva a fonte de energia 17.
No sistema de pesquisa mostrado em uma figura 1, há quatro cabos sensores dotados de hidrofones 20 rebocados pela embarcação de pesquisa 10. Entretanto, o número de cabos sensores dotados de hidrofones mostrado em uma figura 1 é apenas para propósitos de explicação da inven- ção e não é uma limitação com relação ao número de cabos dotados de hi- drofones que podem ser usados em qualquer sistema de pesquisa geofísica em de acordo com a invenção. Em sistemas de aquisição geofísica marinha, como mostrado na figura 1 que incluem uma pluralidade de cabos dotados de hidrofones espaçados de forma lateral, os cabos dotados de hidrofones 20 são tipicamente acoplados ao equipamento de reboque que se destina a prender a extremidade dianteira de cada um dos cabos dotados de hidrofo- nes 20 em uma posição lateral selecionada com relação aos cabos dotados de hidrofones adjacentes e com relação à embarcação de pesquisa 10. Con- forme mostrado na figura 1, o equipamento de reboque pode incluir duas cordas de reboque de paravane 8, cada uma acoplada à embarcação 10 em uma extremidade através de um guincho 19 ou dispositivo de bobina similar que permite alterar o comprimento aplicado de cada corda de reboque de paravane 8. A extremidade distai de cada corda de reboque de paravane 8 é acoplada de forma funcional a um paravane 14. Os paravanes 14 são, cada um, desenvolvidos para fornecer um componente lateral de movimento aos vários componentes de reboque empregados na água 11 quando os parava- nes 14 são movidos através da água 11. "Lateral", no presente contexto, significa que os meios transversais para a direção de movimento da embar- 7/18
cação de pesquisa 10 na água 11. O componente de movimento lateral de cada paravane 14 é oposto àquele do outro paravane 14. O componente de movimento lateral combinado dos paravanes 14 separa os paravanes 14 um do outro até que apliquem tração a um ou mais cabos ou cordas de cunha 5 24, aplicados de forma funcional de extremidade a extremidade entre os pa- ravanes 14.
Os cabos sensores dotados de hidrofones 20 podem ser, cada um, acoplados na extremidade axial do mesmo o mais próximo possível da embarcação 10 (a "extremidade dianteira"), a uma respectiva terminação de 10 cabo de entrada 20A. As terminações de cabo de entrada 20A podem ser acopladas ou associadas aos cabos ou cordas de cunha 24 de modo a fixar de forma substancial as posições laterais dos cabos dotados de hidrofones 20 uma em relação à outra. As terminações de cabo de entrada 20A podem, cada uma, incluir um sensor de sinal de posição relativa (não mostrado de 15 forma separada e explicado mais adiante). A conexão óptica e/ou elétrica entre os componentes adequados no sistema de gravação 12 e, finalmente, os sensores geofísicos 22 (e/ou outro conjunto de circuitos) nos cabos dota- dos de hidrofones 20 pode ser feita com o uso de cabos de entrada 18, cada um dos quais terminam em uma respectiva terminação de cabo de entrada 20 20A. Cada uma das terminações de entrada 20A é disposta na extremidade dianteira de cada um dos cabos dotado de hidrofones 20. Cada um dos ca- bos de entrada 18 pode ser posicionado por um respectivo guincho 19 ou dispositivo de bobina similar, tal que o comprimento aplicado de cada cabo 18 pode ser alterado. O tipo de equipamento de reboque acoplado à extre- 25 midade dianteira de cada cabo dotado de hidrofones mostrado na figura 1 destina-se apenas a ilustrar um tipo de equipamento que pode rebocar um conjunto de cabos dotados de hidrofones espaçados de forma lateral na á- gua. Outras estruturas de reboque podem ser usadas em outros exemplos de sistema de aquisição geofísica de acordo com a invenção. 30 O sistema de captura mostrado em uma figura 1 também pode
incluir uma pluralidade de dispositivos de controle ("LFD") de profundidade e de força lateral 26 engatados de forma cooperativa com cada um dos cabos dotados de hidrofones 20 em posições selecionadas ao longo de cada cabo dotado de hidrofones 20. Cada dispositivo de controle LFD 26 pode incluir uma ou mais superfícies de controle giratório (não mostrado de forma sepa- rada) que quando movidas a uma orientação giratória selecionada com rela- ção à direção do movimento de tais superfícies através da água 11 cria uma elevação hidrodinâmico em uma direção selecionada para impulsionar o ca- bo dotado de hidrofones 20 em qualquer direção selecionada para cima ou para baixo na água 11 ou de forma lateral ao longo da superfície da água com relação à direção do movimento da embarcação 10. Assim, tais disposi- tivos de controle LFD 26 podem ser usados para manter os cabos dotados de hidrofones 20 em uma disposição geométrica selecionada. Um exemplo não limitador de dispositivo de controle LFD que pode ser usado em alguns exemplos é descrito na Publicação de Pedido de Patente U.S. N0 2009/0003129 depositado por Stokkeland et ai, o pedido de patente subja- cente para o qual é comumente concedido com a presente invenção. A con- figuração particular do dispositivo de controle LFDs 26, entretanto, não é limitadora do escopo da presente invenção. Conforme explicado anterior- mente, para os propósitos da presente invenção é apenas necessário que quaisquer dispositivos usados como os dispositivos de controle LFD 26 se- jam capazes de aplicar uma força lateral selecionável aos cabos dotados de hidrofones 20 associados. O controle de profundidade dos cabos dotados de hidrofones 20 pode ser fornecido de forma passiva, como mediante o forne- cimento de cabos dotados de hidrofones 20 com uma gravidade específica geral selecionada ou mediante os dispositivos de controle de profundidade separados (não mostrados). Portanto, qualquer referência ao controle de "profundidade", conforme fornecido pelo dispositivo de controle LFDs 26, destina-se apenas a cobrir a implementação do presente exemplo, como com o uso do dispositivo mostrado na publicação de pedido de patente Ί29 por Stokkeland et al., chamado acima. Qualquer referência ao controle de profundidade ativo dos cabos dotados de hidrofones 20 não é um limite no escopo da presente invenção. Para propósitos de definir o escopo da inven- ção, portanto, os dispositivos LFD 26 precisam apenas realizar a função dos "dispositivos de controle de "força lateral" e a inclusão do controle de profun- didade como uma parte da função dos dispositivos de controle LFD 26 expli- cado aqui se destina a garantir que os versados na técnica entendam que o uso dos dispositivos de controle LFD 26 do exemplo apresentado aqui e quaisquer outros exemplos similares estão dentro do escopo da presente invenção.
No presente exemplo, cada dispositivo de controle LFD 26 pode incluir um dispositivo de determinação de posição relativa associado. Em um exemplo, o dispositivo de determinação de posição pode ser um dispositivo de detecção de faixa acústica ("ARD") 26A. Tais ARDs tipicamente incluem um transceptor ultrassônico ou transmissor e conjunto de circuitos eletrônico configurado para fazer com que o transceptor emita os pulsos de energia acústica. O tempo de deslocamento da energia acústica entre um transmis- sor e um receptor disposto em uma posição espaçada, como ao longo do mesmo cabo dotado de hidrofones e/ou em um cabo dotado de hidrofones diferente, é relacionado à distância entre o transmissor e um receptor, e a velocidade acústica da água. Pode-se presumir que a velocidade acústica pode ser não altere de forma substancial durante uma pesquisa, ou ela pode ser medida por um dispositivo como uma célula de teste de velocidade da água. Alternativa ou adicionalmente, os dispositivos de detecção de faixa acústica ("ARDs") podem ser dispostos em posições selecionadas ao longo de cada um dos cabos dotados de hidrofones não localizado junto aos dis- positivos de controle LFD 26. Tais ARDs adicionais são mostrados como 23 na figura 1. Cada um dos ARDs 26A, 23 pode estar em comunicação de si- nal com o sistema de gravação 12, de modo que a qualquer momento a dis- tância entre qualquer um dos dois ARDs 26A, 23 em qualquer um dos cabos dotados de hidrofones 20 é determinável. Um ou mais ARDs pode ser posi- cionado em posições selecionadas adjacentes à extremidade posterior da embarcação 10, de modo que as distâncias relativas entre as posições sele- cionadas da embarcação 10 e qualquer um dos ARDs nos cabos dotados de hidrofones também podem ser determinados. Um exemplo não limitador de um ARD e um sistema usado com tais ARDs é descrito na Patente U.S. N0 7.376.045 concedida a Falkenberg et al. e atribuída ao cessionário da pre- sente invenção e incorporada aqui a título de referência.
Os cabos dotados de hidrofones 20 também podem, adicional ou alternativamente, incluir uma pluralidade de sensores de direcionamento 29 dispostos em posições espadas ao longo de cada cabo dotado de hidrofones 20. Os sensores de direcionamento 29 podem ser sensores de direção geo- magnéticos, como dispositivos de bússola magnética anexados ao exterior do cabo dotado de hidrofones 20. Um tipo de dispositivo de bússola é descri- to na Patente U.S. N0 4.481.611 concedida a Burrage e incorporada aqui a título de referência. Os sensores de direcionamento 29 fornecem um indica- tivo de sinal do direcionamento (direção com relação ao norte magnético) do cabo dotado de hidrofones 20 na posição axial do sensor de direcionamento 29 ao longo do respectivo cabo dotado de hidrofones. As medições de tal direcionamento em localizações espaçadas ao longo de cada cabo dotado de hidrofones podem ser usadas para interpolar a geometria (distribuição espacial) de cada cabo dotado de hidrofones.
Cada cabo dotado de hidrofones 20 pode incluir na extremidade distai do mesmo uma boia tipo cauda 25. A boia tipo cauda 25 pode incluir, entre outros dispositivos de detecção, um receptor de posição geodésica 25A, como um receptor de GPS que pode determinar a posição geodésica de cada boia tipo cauda 25. O receptor de posição geodésica 25A em cada boia tipo cauda 25 pode estar em comunicação de sinal com o sistema de gravação 12.
Mediante a determinação da distância entre os ARDs 26A, 23, incluindo os um ou mais ARDs na embarcação 10, e/ou mediante a interpo- lação da distribuição espacial dos cabos dotados de hidrofones 20 a partir das medições do sensor de direcionamento 29, uma estimativa da geometria de cada cabo dotado de hidrofones 20 pode ser feita. Coletivamente, a geo- metria dos cabos dotados de hidrofones 20 pode ser chamada de "geometria de conjunto". Para propósitos de definição do escopo da presente invenção, os vários componentes de medição de posição descritos acima, incluindo aqueles sensores de direcionamento 29, os ARDs 26A, 23 e, caso usados, os receptores de posição geodésica adicional 25A nas boias tipo cauda 25, podem ser usados individualmente ou em qualquer combinação. É necessá- rio apenas para propósitos da presente invenção ser capaz de estimar de forma razoável a posição relativa de cada ponto ao longo de cada cabo do- tado de hidrofones 20 com referência a uma medição da posição geodésica em um ou mais pontos no sistema de pesquisa. Tal ponto pode estar na em- barcação de pesquisa 10, conforme medido pelo receptor de posição geodé- sica do GPS 12A, e/ou pelos receptores de posição geodésica do GPS 25A na boia tipo caudas 25.
Mediante a seleção adequada das posições ao longo de cada cabo dotado de hidrofones, nas quais os vários dispositivos de medição de posição relativa descritos acima são dispostos, é possível determinar a ge- ometria de conjunto sem precisar medir, estimar ou de outro modo determi- nar a posição geodésica absoluta em grandes número de posições ao longo de cada cabo dotado de hidrofones, como mediante o uso de um grande número de receptores de GPS. Os ARDs 26A, 23 e os sensores de direcio- namento 29 podem ser chamados, para a conveniência na definição da in- venção, de sensores de "determinação de posição relativa". Mediante a de- terminação das posições relativas em cada ponto ao longo de cada cabo dotado de hidrofones com referência a um ponto selecionado na embarca- ção de pesquisa, a boia tipo cauda 25 e/ou a fonte de energia 17 do cabo dotado de hidrofones, (a posição geodésica do qual é medida pelo respecti- vo sensor nele) é possível determinar a posição geodésica de cada ponto do cabo dotado de hidrofones. Um exemplo particular de um sistema para de- terminar as posições relativas dos cabos dotados de hidrofones com o uso de sinais acústicos é descrito na Patente de Falkenberg et al. referida acima.
No presente exemplo, a fonte de energia 17 pode incluir um dis- positivo de direção 17B para permitir o controle separado da trajetória da fonte 17. O dispositivo de direção da fonte de energia 17B pode ser contro- lado mediante sinais de controle adequados do sistema de gravação 12.
Durante a operação do sistema de aquisição geofísica mostrado na figura 1, pode ser desejável ajustar a geometria do conjunto do cabo do- tado de hidrofones de modo a alcançar ou manter uma geometria de conjun- to siliconada durante a pesquisa geofísica. O sistema de gravação 12 pode ser configurado para enviar os sinais de controle adequados para cada um dos dispositivos LFD 26 para mover as partes associada de cada cabo dota- do de hidrofones 20 de forma lateral.
Durante as operações de pesquisa geofísica, muitas vezes é de- sejável que os cabos dotados de hidrofones 20 se espalhem atrás da em- barcação 10 em uma geometria selecionada. Em uma implementação da invenção, pode ser desejável que os dotados de hidrofones se espalhem de forma igual atrás da embarcação para evitar os "buracos" na cobertura das medições abaixo da superfície. Entretanto, outras geometrias selecionada também podem ser escolhidas. "De forma igual", no presente contexto, signi- fica que o espaçamento lateral entre os cabos dotados de hidrofones 20 ad- jacentes é o mesmo ao longo do comprimento dos cabos dotados de hidro- fones 20, ou que o espaçamento lateral é relacionado, por exemplo, propor- cional à distância ao longo dos cabos dotados de hidrofones a partir das ex- tremidades dianteiras do mesmo. As derivações do espalhamento igual po- dem resultar de, por exemplo, corrente turbulentas na água 11 e de rajadas de vento produzidas pelas hélices da embarcação 10.
1. Modo de Seguir a Extremidade Inicial do Cabo dotado de hi- drofones.
A primeira modalidade da invenção pode ser chamada de um "modo de seguir a extremidade inicial do cabo dotado de hidrofones". Com referência à figura 2, equipamento de coleta de dados geofísicos 2, que in- clui um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones 20, é rebocado atrás de uma embarcação de pesquisa 10 em um corpo de água 11. Nesta modalidade, a posição geodésica de um ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42 na extremidade dianteira dos cabos sensores dotados de hidrofones 20 é determinada e uma direção de referência 48 do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42 é de- terminada. Em seguida, os cabos sensores dotados de hidrofones 20 são controlados por meio dos dispositivos LFD 26 em resposta aos sinais do sis- tema de gravação (12 em uma figura 1), de modo que os cabos sensores dotados de hidrofones 20 busquem como seguir uma geometria definida em relação ao dito ponto de referência e direção de referência. Pelo menos um cabo sensor dotado de hidrofones incluído no dito conjunto de cabos senso- res dotados de hidrofones 20 é desviado de forma lateral em resposta à dita localização geodésica determinada do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42 e da direção de referência determinada 48.
Uma posição geodésica da extremidade dianteira de um ou mais dos cabos sensores dotados de hidrofones 20 pode ser determinada medi- ante o uso do sensor de posição relativa (não mostrado de forma separada) nas terminações de extremidade dianteira 20A dos cabos sensores dotados de hidrofones e mediante o cálculo da posição geodésica das extremidades dianteiras dos cabos sensores dotados de hidrofones a partir da posição re- lativa medida entre a terminação de extremidade dianteira 20A e uma ou mais das medições do sensor de posição geodésica (por exemplo, como 12A em uma figura 1, 17A em uma figura 1 ou 25A em uma figura 1). As po- sições geodésicas calculadas dessa forma na terminação de extremidade inicial 20A podem ser usadas para definir um ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42. O ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42, por exemplo, pode ser no centro lateral das termi- nações de extremidade inicial 20A. O ponto de referência 42 pode ser de- terminado, por exemplo, mediante o cálculo de uma média das posições ge- odésicas de todas as terminações de extremidade inicial 20A. O ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones também poderia ter co- mo base um ou um número limitado de terminações de extremidade inicial do cabo dotado de hidrofones 20A apenas, mais a possibilidade de um des- locamento lateral. Por exemplo, o ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones pode ter como base duas das terminações de extremi- dade inicial dos cabos sensores dotados de hidrofones 20A.
Além do ponto de referência da direção do cabo dotado de hidro- fones, uma "direção de referência" 48 é determinada. Em uma implementa- ção da invenção, a direção de referência 48 pode ser a direção de movimen- to do ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42 à me- dida que os cabos sensores dotados de hidrofones 20 são rebocados atrás da embarcação de pesquisa 10. Para determinar esta direção de referência, a posição geodésica do ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42 pode ser determinada de forma repetida em intervalos de tempo selecionados (por exemplo, a cada segundo) para calcular uma dire- ção de movimento do ponto de referência da direção do cabo dotado de hi- drofones 42. O ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones pode ser submetido a um a filtro de suavização (por exemplo, no sistema de gravação 12 em uma figura 1) para remover qualquer ruído ou vibração de curto prazo. Em uma outra implementação da invenção, a direção de refe- rência 48 pode ser a direção entre a localização geodésica do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42 e uma localização 50 na dita embarcação de pesquisa 10 ou outra localização no dito equipamen- to geofísico 2. Uma versão filtrada de tempo da direção de referência 48 de- rivada mediante a determinação da direção entre a localização geodésica do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42 e uma localização 50 no dito equipamento geofísico 2 também pode ser usado. Também pode haver outras maneira adequadas de definir a direção de refe- rência. A direção de referência também pode ser uma direção selecionada previamente. O ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42 e a direção de referência 48 podem, então, ser utilizados para determinar uma localização desejada para os ditos cabos sensores dotados de hidrofo- nes 20. Uma trajetória de movimento desejada é para cada um dos cabos sensores dotados de hidrofones 20 seguir o ponto de referência e a direção de referência 48, mas deslocar a partir do ponto de referência por um deslo- camento selecionado para cada cabo dotado de hidrofones ou partes sele- cionadas de cada cabo dotado de hidrofones. No presente exemplo, um des- locamento lateral perpendicular para a direção de referência 48 pode ser definida para cada dispositivo LFD 26 em cada cabo dotado de hidrofones 20, e uma posição preferencial final para cada dispositivo LFD 20 pode ser definida pelo ponto de referência 42, mais o deslocamento lateral. O deslo- camento lateral pode ser calculado individualmente para cada dispositivo LFD e é, tipicamente, mas não necessariamente, dependente da distância de cada dispositivo a partir da embarcação 10, bem como o deslocamento lateral nominal do respectivo cabo dotado de hidrofones a partir da linha cen- trai da embarcação. Outros fatores para definir o descolamento poderiam ser a corrente lateral. Em casos com fortes correntes laterais, pode não ser de- sejável tentar corrigir totalmente a inclinação da disposição de reboque, mas sim adicionar algum deslocamento em todos os cabos dotados de hidrofones na direção da corrente para compensar pela inclinação. A geometria de sen- sor selecionada pode ser uma linha reta que é paralela a ou a um ângulo para a direção de referência 48, mas pode não ser uma linha reta.
Em uma implementação desta modalidade da invenção, o ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones é a extremidade dian- teira de um dos ditos cabos sensores dotados de hidrofones incluídos no dito matriz de cabos sensores dotados de hidrofones. Em uma implementação adicional da invenção, uma localização geodésica de um segundo ponto de referência do cabo dotado de hidrofones de uma extremidade dianteira de um segundo dos cabos sensores dotados de hidrofones é determinado, e o dito segundo cabo dotado de hidrofones é desviado de forma lateral em res- posta à localização geodésica determinada do segundo ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones para o dito segundo ponto de refe- rência da direção do cabo dotado de hidrofones.
Uma posição desejada para cada dispositivo LFD 26 pode ser definida de acordo com as técnicas descritas acima e os dispositivos LFD 26 podem ser operados de modo que os cabos dotados de hidrofones 20 se movam, substancialmente, para seguir tal posição desejada.
2. Direção da Embarcação para manter as extremidades diantei- ras do cabo dotado de hidrofones em uma trajetória determinada.
Outra modalidade da invenção pode ser chamada de direção da embarcação para manter as extremidades dianteiras do cabo dotado de hi- drofones em uma trajetória determinada 49. Com referência à figura 3, o e- quipamento de coleta de dados geofísico 2, que inclui um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones 20, é rebocado atrás de uma embarcação de pesquisa 10 em um corpo de água 11. Nesta modalidade da invenção, o direcionamento da embarcação 41 pode ser ajustado para fazer com que um ponto de referência de direção da embarcação 43 em uma extremidade di- anteira do dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones 20 siga uma trajetória geodésica determinada 49, por exemplo, ao longo de uma trajetória percorrida pela extremidade dianteira de um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones em uma pesquisa geofísica conduzida ante- riormente. Uma localização geodésica de um ponto de referência de direção da embarcação 43 em uma extremidade dianteira do conjunto de cabos sen- sores dotados de hidrofones 20 é determinada. Em uma implementação da invenção, o ponto de referência de direção da embarcação 43 pode ser o mesmo que o ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42. A embarcação de pesquisa 10 é direcionada de modo que o ponto de referência de direção da embarcação 43 segue a trajetória 49 selecionada previamente. A direção da embarcação tipicamente irá considerar as medi- ções de corrente de ar e água para aprimorar a precisão da direção da em- barcação, para melhor alcançar a direção da extremidade inicial do cabo dotado de hidrofone desejada. A direção de um conjunto de sensor geofísi- co, conforme explicado acima, pode fornecer certas vantagens. Mediante a seleção de um direcionamento da embarcação 41, de modo que o ponto de referência 43 segue uma trajetória selecionada, a quantidade de força de desvio exigida adjacente à extremidade dianteira de cada um dos cabos do- tados de hidrofones, fornecida pelos dispositivos LFD 26, para manter o con- junto de cabos sensores dotados de hidrofones 20 em uma geometria sele- cionada pode ser substancialmente reduzida.
3. Modo de Seguir a Fonte de Energia.
Outra modalidade da invenção pode ser chamada de um modo de seguir a fonte de energia. Com referência à figura 4, o equipamento de coleta de dados geofísico 2, que inclui um conjunto de cabos sensores dota- dos de hidrofones 20, é rebocado atrás de uma embarcação de pesquisa 10 em um corpo de água 11. Nesta modalidade da invenção, o dispositivo de direção de fonte de energia 17B pode ser operado para fazer com que a fon- te de energia 17 se mova em direção a uma posição lateral, que pode ser em uma linha 47 projetada a partir de uma extremidade dianteira do dito con- junto de cabos sensores dotados de hidrofones 20. Em uma implementação em particular da invenção, o ponto de referência de direção de fonte 44 é o mesmo ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones 42. Uma posição lateral de fonte desejada pode ser definida estendendo-se uma linha 47 adiante a partir de um ponto de referência de direção de fonte 44. A linha 47 pode ser determinada da mesma maneira que a direção de referên- cia 48 é determinada, conforme descrito acima na discussão do Modo de Seguir a Extremidade Inicial do Cabo dotado de hidrofones, mediante a de- terminação de uma direção de movimento do ponto de referência de direção de fonte 44 ou da direção a partir do ponto de referência de direção de fonte 44 a uma localização na dita embarcação de pesquisa 10 ou outra Iocaliza- ção no dito equipamento geofísico 2. A linha 47 também pode ser determi- nada a partir de uma direção de referência selecionada previamente. Em uma implementação particular da invenção, a linha 47 é igual ao ponto de referência e à direção de referência definidos com referência ao modo de seguir a extremidade inicial do cabo dotado de hidrofones descrito com refe- rência à figura 2. Tipicamente, uma fonte sísmica irá incluir um conjunto de elementos de fonte individual ou subconjuntos e uma posição central da fon- te é direcionada para seguir a posição lateral determinada definida pela linha 47. A posição central de fonte desejada pode ser usada para definir uma posição de deslocamento para cada elemento de fonte individual ou subcon- junto com relação à linha de fonte projetada 47.
Os métodos para operar os dispositivos de controle LFD e para controlar a geometria de um conjunto de sensor de acordo com os vários aspectos da invenção podem fornecer ainda mais área de alcance na análi- se da geofísica marinha, podem fornecer o posicionamento mais preciso dos sensores geofísicos e podem aperfeiçoar a segurança do conjunto em ambi- entes hostis. Qualquer um dos métodos acima (o Modo de Seguir a Extremi- dade Inicial do Cabo dotado de hidrofones, a Direção da Embarcação para manter as extremidades dianteiras do cabo dotado de hidrofones em uma trajetória determinada e o Modo de Seguir a Fonte de Energia) podem ser usados sozinhos ou em qualquer combinação de dois ou três desses modos.
Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um núme- ro limitado de modalidades, os versados na técnica, tendo o benefício desta apresentação, entenderão que outras modalidades podem ser desenvolvidas sem se afastar do escopo da invenção, conforme apresentado aqui. Conse- quentemente, o escopo da invenção deve ser limitado apenas às reivindica- ções anexas.
Claims (19)
1. Método para coletar os dados geofísicos, que compreende: rebocar o equipamento de coleta de dados geofísicos atrás de uma embarcação de pesquisa em um corpo de água, o dito equipamento que inclui um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones que se es- tendem atrás da dita embarcação; determinar uma localização geodésica de um ponto de referên- cia da direção do cabo dotado de hidrofones em uma extremidade dianteira dos ditos cabos sensores dotados de hidrofones; determinar uma direção de referência; e desviar de forma lateral pelo menos um cabo sensor dotado de hidrofones incluído no dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofo- nes em resposta à localização geodésica determinada do dito ponto de refe- rência da direção do cabo dotado de hidrofones e a dita direção de referên- cia determinada.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, que ainda compre- ende rebocar uma fonte geofísica atrás da dita embarcação e determinar uma localização geodésica de um ponto de referência de direção de fonte em uma extremidade dianteira do dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones, determinar uma posição lateral de fonte desejada com refe- rência ao dito ponto de referência de direção de fonte e direcionar a dita fon- te geofísica, de modo que a dita fonte geofísica segue a dita posição lateral de fonte desejada.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que o dito ponto de referência de direção de fonte é igual ao ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, que ainda compre- ende determinar uma localização geodésica de um ponto de referência de direção da embarcação em uma extremidade dianteira do dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones e direcionar a dita embarcação de pesquisa, de modo que o dito ponto de referência de direção da embarcação segue uma trajetória de movimento presselecionado.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o dito ponto de referência de direção de fonte é igual ao ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones.
6. Método, de acordo com a reivindicação 4, que ainda compre- ende rebocar uma fonte geofísica atrás da dita embarcação e determinar uma localização geodésica de um ponto de referência de direção de fonte em uma extremidade dianteira do dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones, determinar uma posição lateral de fonte desejada com refe- rência ao dito ponto de referência de direção de fonte e direcionar a dita fon- te geofísica, de modo que a dita fonte geofísica segue a dita posição lateral de fonte desejada.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que o dito ponto de referência de direção de fonte é igual ao ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, .3, 4, 5, 6 ou 7, em que o dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones é a extremidade dianteira de um dos ditos cabos sensores dotados de hidrofones incluídos no dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, .3, 4, 5, 6 ou 7, em que o dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones é a extremidade dianteira de um dos ditos cabos sensores dotados de hidrofones incluídos no dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones e que ainda compreende determinar uma localização geodési- ca de um segundo ponto de referência do cabo dotado de hidrofones de uma extremidade dianteira de um segundo dos ditos cabos sensores dotados de hidrofones incluídos no dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofo- nes e que desvia de forma lateral o dito segundo cabo dotado de hidrofones em resposta à localização geodésica determinada do dito segundo ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones e a dita direção de refe- rência determinada.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, .2, 3, 4, 5, 6 ou 7, em que determinar a posição geodésica do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones compreende determinar uma posição geodésica de uma extremidade dianteira de pelo menos dois cabos sensores dotados de hidrofones incluídos no dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones e determinar o ponto de referência da dire- ção do cabo dotado de hidrofones com relação às ditas posições geodésicas determinadas.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, .2, 3, 4, 5, 6 ou 7, em que determinar uma direção de referência compreende determinar de forma sucessiva a posição geodésica do dito ponto de refe- rência da direção do cabo dotado de hidrofones e determinar a direção de referência a partir das ditas determinações sucessivas da posição geodésica do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, .2, 3, 4, 5, 6 ou 7, em que determinar úma direção de referência compreende determinar de forma sucessiva a posição geodésica do dito ponto de refe- rência da direção do cabo dotado de hidrofones e determinar a direção de referência a partir das ditas determinações sucessivas da posição geodésica do dito ponto de referência da direção do cabo dotado de hidrofones e que ainda compreende filtrar o tempo da dita direção determinada de movimento.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, .2, 3, 4, 5, 6 ou 7, em que determinar uma direção de referência compreende utilizar uma direção presselecionada.
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, .2, 3, 4, 5, 6 ou 7, em que determinar uma direção de referência compreende medir uma direção entre o dito ponto de referência da direção do cabo dota- do de hidrofones e uma localização selecionada na dita embarcação de re- boque.
15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, .2, 3, 4, 5, 6 ou 7, em que determinar uma direção de referência compreende medir uma direção entre o dito ponto de referência da direção do cabo dota- do de hidrofones e uma localização selecionada no dito equipamento de co- leta de dados geofísicos.
16. Método para coletar os dados geofísicos, que compreende: rebocar o equipamento de coleta de dados geofísicos atrás de uma embarcação de pesquisa em um corpo de água, o dito equipamento que inclui um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones que se es- tendem atrás da dita embarcação; determinar uma localização geodésica de um ponto de referên- cia de direção da embarcação em uma extremidade dianteira do dito conjun- to de cabos sensores dotados de hidrofones; e direcionar a dita embarcação de pesquisa, de modo que o dito ponto de referência de direção da embarcação segue uma trajetória de mo- vimento presselecionado.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, que ainda com- preende rebocar uma fonte geofísica atrás da dita embarcação e determinar uma localização geodésica de um ponto de referência de direção de fonte em uma extremidade dianteira do dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones, determinar uma posição lateral de fonte desejada com refe- rência ao dito ponto de referência de direção de fonte e direcionar a dita fon- te geofísica, de modo que a dita fonte geofísica segue a dita posição lateral de fonte desejada.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, em que o dito ponto de referência de direção de fonte é igual ao ponto de referência da direção da embarcação.
19. Método para coletar os dados geofísicos, que compreende: rebocar o equipamento de coleta de dados geofísicos atrás de uma embarcação de pesquisa em um corpo de água, o dito equipamento que inclui uma fonte geofísica e um conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones que se estendem atrás da dita embarcação; determinar uma localização geodésica de um ponto de referên- cia de direção de fonte em uma extremidade dianteira do dito conjunto de cabos sensores dotados de hidrofones; e determinar uma posição lateral de fonte desejada com referência ao dito ponto de referência de direção de fonte; e direcionar a dita fonte geofísica, de modo que a dita fonte geofí- sica segue a dita posição lateral de fonte desejada.
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