Gli scienziati hanno un quadro più preciso più della superficie di Marte piuttosto che del fondale marino terrestre. È necessario conoscere accuratamente la conformazione e lo stato del fondale sottomarino per una serie di motivi, tra cui la sicurezza del traffico navale, scopi di ricerca (archeologia, oceanografia) e scopi di esplorazione. Rientra tra quest’ultimi anche lo studio dei giacimenti petroliferi giacenti sotto il fondale marino.
Per identificare possibili giacimenti di petrolio sotto gli oceani bisogna analizzare la conformazione geologica del fondale marino. Dal momento che solitamente si tratta di zone molto profonde difficili da raggiungere, si cartografa il fondale con l’aiuto di onde sonore. Questo metodo è chiamato sismica a riflessione.
Prospezione petrolifera con il metodo sismico a riflessione
Con la sismica a riflessione si studiano le onde sismiche generate artificialmente. Queste onde si propagano sott’acqua e vengono in parte rifratte e riflesse, come un raggio di luce ai bordi ottici,non appena colpiscono i bordi di un materiale. La quantità di luce dell’onda riflessa sulla superficie dello strato colpito dipende dalla velocità e dalla differenza di densità tra gli strati contigui. Queste onde riflesse ritornano verso la superficie dell’acqua. Sia l’energia che il tempo impiegato dal moto ondoso vengono registrati da geofoni. Una volta elaborati i dati si vede a quale profondità si trovano i rispettivi bordi dello strato colpito.
La tecnica più utilizzata della sismica a riflessione è il metodo CMP (dall’inglese Common-Midpoint). Con questo metodo si ottiene una serie di tracce che riflettano dallo stesso punto centrale. Queste tracce vengono poi sovrapposte. Prima però bisogna effettuare una correzione dei tempi di percorrenza, definita Normal Move Out (NMO). Durante questo passaggio si correggono i diversi punti di riflessione delle tracce in modo che compaiano nella sezione finale al momento giusto e nella posizione corretta.
Con il metodo CMP è necessaria una misurazione accurata della pressione
Nella prassi della prospezione petrolifera si utilizza una nave adeguatamente attrezzata che trascini parecchi cavi di misura, chiamati streamer. Gli streamer possono essere lunghi diversi chilometri. Su questi cavi si trovano, ad intervalli regolari, degli idrofoni per la registrazione delle onde riflesse. Per generare le onde all’inizio dello streamer viene posizionato una sorgente di onde sonore. Per ottenere risultati il più corretti possibile è essenziale conoscere l’esatta posizione (profondità) dell’idrofono, pertanto ogni idrofono viene dotato di una cella di misura della pressione.
Per la prospezione petrolifera sotto il fondale marino la determinazione della posizione degli idrofoni viene spesso effettuata dalle celle di misura piezoresistive della STS. Poiché questo metodo complesso e ad elevata intensità di calcolo richiede una precisione assoluta, la tecnica di misura impiegata deve soddisfare requisiti elevati. Dato che gli streamer si trovano solo pochi metri sotto il livello dell’acqua, le celle di misura devono poter rappresentare pressioni da 0 a 15 bar. Per via della vicinanza con la superficie dell’acqua il campo di misura effettivo è fino a 2 bar (assoluto). Qui la precisione richiesta è inferiore allo 0,3 percento di errore totale.
Immagine 1: esempio di cella di misura della pressione per applicazioni di sismica a riflessione
Altre richieste che la STS ha soddisfatto sviluppando celle di misura secondo le esigenze dei clienti sono state le dimensioni ridotte: 12 mm x 13,8 mm. Inoltre, quando la nave si ferma l’idrofono affonda. Per poter reggere alle pressioni che si verificano ad alte profondità e continuare a funzionare, le celle di misura devono sopportare una pressione di sovraccarico di 100 bar. Per realizzare il corpo delle celle di misura della pressione, dato che il loro impiego è nell’acqua salata, è stato utilizzato il titanio.