geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2023-3-69geophystech-329Research ArticleСтатьиРазделение сигнала и гармоник в невзрывной сейсморазведке с амплитудно и нелинейно частотно-модулированными сигналамиSeparation of signal and harmonics in non-explosive seismic prospecting with amplitude and nonlinear frequency-modulated signalsДенисовМ. С.DenisovM. S.

Доктор физико-математических наук, директор по науке ООО «ГЕОЛАБ». Основные научные интересы: разработка алгоритмов обработки данных сейсморазведки.

denisovms@gmail.comЗыковА. А.ZykovA. A.

Геофизик ООО «ГЕОЛАБ», аспирант ИФЗ РАН. Основные научные интересы: обработка данных сейсморазведки, инженерная геофизика.

ООО «ГЕОЛАБ»<br> 119071, Москва, ул. Орджоникидзе, 12/4РоссияGEOLAB Ltd<br> Ordzhonikidze Str., 12/4, Moscow, 119071Russian Federation202322022024036984Copyright &#x00A9; Денисов М.С., Зыков А.А., 20242024Денисов М.С., Зыков А.А.Denisov M.S., Zykov A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/329

При возбуждении колебаний в вибрационной сейсморазведке наряду с основным сигналом порождаются гармоники, которые проходят в глубь среды и, как и основной сигнал, взаимодействуют с целевыми границами. Гармоники характеризуются более широким, чем у основного сигнала, частотным диапазоном, поэтому они могут быть использованы для повышения разрешенности сейсмической записи. Для этого следует предварительно отделить запись, связанную с сигналом, от записей, связанных с гармониками. Эту задачу успешно решает предложенный ранее алгоритм оптимизационной рекурсивной фильтрации, который, однако, был разработан только для линейно частотно-модулированных сигналов. В работе алгоритм обобщен на случай амплитудной модуляции и нелинейной частотной модуляции. Показаны примеры использования методики для повышения разрешенности реальных вибросейсмических волновых полей.

When vibroseis oscillations are excited, along with the main signal, harmonics are generated. They travel into the Earth and, like the main signal, interact with the target reflectors. Harmonics have a wider than that of the main signal frequency band, so they can be used to increase the resolution of the seismic data. To do this, the signal-related data should be separated from the harmonic-related data. This problem can be successfully solved by the previously proposed optimization recursive filtering algorithm, which, however, was developed only for linearly frequency-modulated signals. In this work, the algorithm is generalized to the case of amplitude modulation and nonlinear frequency modulation. Examples of application of the technique to increase the resolution of real vibroseis data are given.

Вибросейсгармоникиспектр импульсамодуляцияVibroseisharmonicswavelet spectrummodulationПолевые виброграммы, осложненные гармониками, которые использовались для тестирования алгоритмов, предоставлены ООО «НПП Спецгеофизика».ReferencesАрхипов А.А., Кобзарев Г.Ю., Хромова И.Ю. Теоретические основы и практика применения технологии расширения спектра сейсмической записи нового поколения «nSeis» // Геофизика. – 2021. – № 4. – С. 71–80.Arkhipov A.A., Kobzarev G.Y., Khromova I.Y. Theoretical basis and usage practice of a new generation seismic spectrum extension technology «nSeis» // Geofizika. – 2021. – Vol. 4. – P. 71–80.Василенко Г.И., Тараторин А.М. Восстановление изображений. – М.: Радио и связь, 1986. – 304 с.Denisov M.S., Egorov A.A. Constructing a model of vibroseis signal complicated by harmonics // Russian Journal of Geophysical Technologies. – 2019a. – Vol. 1. – P. 72–83, doi: 10.18303/2619-1563-2019-1-72.Ведерников Г.В., Максимов Л.А., Жарков А.В. Исследование кратных гармоник вибросигналов // Геофизика. Спецвыпуск к 30-летию «Сибнефтегеофизики». – 2001. – С. 33–38.Denisov M.S., Egorov A.A. Optimization-based recursive filtering for Vibroseis harmonic noise elimination // Russian Journal of Geophysical Technologies. – 2019b. – Vol. 2. – P. 23–53, doi: 10.18303/2619-1563-2019-2-23.Гольдин С. В. Линейные преобразования сейсмических сигналов. – М.: Недра, 1974. – 352 c.Denisov M.S., Egorov A.A., Shneerson M.B. Optimization-based recursive filtering for separation of signal from harmonics in Vibroseis // Geophysical Prospecting. – 2021. – Vol. 69 (4). – P. 779–798, doi: 10.1111/1365-2478.13084.Денисов М.С., Егоров А.А. Построение модели вибросейсмического сигнала, осложненного гармониками // Геофизические технологии. – 2019а. – № 1. – С. 72–83, doi: 10.18303/2619-1563-2019-1-72.Denisov M.S., Zykov A.A. Study of properties of real Vibroseis signals contaminated by harmonic noise // Russian Journal of Geophysical Technologies. – 2022. – Vol. 1. – P. 30–48, doi: 10.18303/2619-1563-2022-1-30.Денисов М.С., Егоров А.А. Оптимизационная рекурсивная фильтрация как способ подавления гармоник в методе вибросейс // Геофизические технологии. – 2019б. – № 2. – С. 23–53, doi: 10.18303/2619-1563-2019-2-23.Denisov M.S., Zykov A.A. Modeling of harmonics of amplitude and nonlinear frequency-modulated signals // Russian Journal of Geophysical Technologies. – 2023. – Vol. 3. – P. 58–68, doi: 10.18303/2619-1563-2023-3-58.Денисов М.С., Зыков А.А. Исследование особенностей реальных вибросейсмических сигналов, осложненных гармоническими помехами // Геофизические технологии. – 2022. – № 1. – С. 30–48, doi: 10.18303/2619-1563-2022-1-30.Fedoruk M.V. Method of pass. – Nauka, Moscow, 1977. – 368 p.Денисов М.С., Зыков А.А. Моделирование гармоник амплитудно и нелинейно частотно-модулированных сигналов // Геофизические технологии. – 2023. – № 3. – С. 58–68, doi: 10.18303/2619-1563-2023-3-58.Goldin S.V. Linear transformations of seismic signals. – Nedra, Moscow, 1974. – 352 p.Жуков А.П., Коротков И.П., Тищенко А.И. Адаптивные технологии вибрационной сейсморазведки. Часть I // Приборы и системы разведочной геофизики. – 2021. – № 1 (68). – С. 32–47.Güreli O. Use of vibrator harmonics as a sweep signal // Journal of seismic exploration. – 2021. – Vol. 30 (6). – P. 505–528.Попов М.М. Расширение спектра экстраполяцией: применение, проверка, особенности результатов и требования к данным // Геомодель 2023: Сб. материалов конференции. – Геленджик, 2023. – С. 161–164.Liu D., Li X., Wang W., Wang X., Shi Z., Chen W. Eliminating harmonic noise in vibroseis data through sparsity-promoted waveform modeling // Geophysics. – 2022. – Vol. 87 (3) – P. V183–V191, doi: 10.1190/geo2021-0448.1.Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. – М.: Мир, 1978. – 848 с.Popov M.M. Expanding the spectrum by extrapolation: application, verification, features of the results and data requirements // Geomodel 2023. Expanded abstracts. – Gelendzhik, 2023. – P. 161-164.Федорюк М.В. Метод перевала. – М.: Наука, 1977. – 368 с.Rabiner L., Gold B. Theory and application of digital signal processing. – Mir, Moscow, 1978. – 848 p.Ягудин И.Р., Гафаров Р.М., Сираев И.А., Ахтямов Р.А. Влияние нелинейных искажений на качество полевых данных в вибрационной сейсморазведке // Геофизика. – 2022. – № 4. – С. 58–63.Tellier N., Ollivrin G. Low-frequency Vibroseis: current achievements and the road ahead? // First Break. – 2019. – Vol. 37 (1). – P. 49–54, doi: 10.3997/1365-2397.n0011.Denisov M.S., Egorov A.A., Shneerson M.B. Optimization-based recursive filtering for separation of signal from harmonics in Vibroseis // Geophysical Prospecting. – 2021. – Vol. 69 (4). – P. 779–798, doi: 10.1111/1365-2478.13084.Vasilenko G.I., Taratorin А.М. Reconstruction of images. – Radio and Communication, Moscow, 1986. – 304 p.Güreli O. Use of vibrator harmonics as a sweep signal // Journal of seismic exploration. – 2021. – Vol. 30 (6). –P. 505–528.Vedanti N., Gupta L., Singh V., Vadapalli U., Naik R.T.B., Vasudevan G. Problems with the standard vibroseis deconvolution: some practical solutions // Exploration Geophysics. – 2021. – Vol. 52 (3). – P. 308–320, doi: 10.1080/08123985.2020.1825913.Liu D., Li X., Wang W., Wang X., Shi Z., Chen W. Eliminating harmonic noise in vibroseis data through sparsity-promoted waveform modeling // Geophysics. – 2022. – Vol. 87 (3) – P. V183–V191, doi: 10.1190/geo2021-0448.1.Vedernikov G.V., Maksimov L.A., Zharkov A.V. Study of multiple harmonics of vibroseis signals // Geofizika. –Special Issue to 30th Anniversary of “Sibneftegeofizika”. – 2001. – P. 33–38.Tellier N., Ollivrin G. Low-frequency Vibroseis: current achievements and the road ahead? // First Break. – 2019. – Vol. 37 (1). – P. 49–54, doi: 10.3997/1365-2397.n0011.Wang H., Chen X., Zhou Y., Chen J., Chen W. Harmonic noise suppression based on the classification of adaptive learning dictionary // CPS/SEG International Geophysical Conference. Expanded Abstracts. – 2018. – P. 449–452, doi: 10.1190/IGC2018-110.Vedanti N., Gupta L., Singh V., Vadapalli U., Naik R.T.B., Vasudevan G. Problems with the standard vibroseis deconvolution: some practical solutions // Exploration Geophysics. – 2021. – Vol. 52 (3). – P. 308–320, doi: 10.1080/08123985.2020.1825913.Yagudin I.R., Gafarov R.M., Siraev I.A., Akhtyamov R.A. Study of nonlinear transformations on the quality of field data in vibration seismic exploration // Geofizika. – 2022. – Vol. 4. – P. 58–63.Wang H., Chen X., Zhou Y., Chen J., Chen W. Harmonic noise suppression based on the classification of adaptive learning dictionary // CPS/SEG International Geophysical Conference. Expanded Abstracts. – 2018. – P. 449–452, doi: 10.1190/IGC2018-110.Zhang R., Castagna J. Seismic sparse-layer reflectivity inversion using basis pursuit decomposition // Geophysics. – 2011. – Vol. 76 (6) – P. R147–R158, doi: 10.1190/geo2011-0103.1.Zhang R., Castagna J. Seismic sparse-layer reflectivity inversion using basis pursuit decomposition // Geophysics. – 2011. – Vol. 76 (6) – P. R147–R158, doi: 10.1190/geo2011-0103.1.Zhukov A.P., Korotkov I.P., Tishchenko A.I. Adaptive technologies of vibration seismic exploration. Part I // Instruments and Systems of Exploration Geophysics. – 2021. – Vol. 1 (68). – P. 32–47.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.