geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2024-4-34geophystech-382Research ArticleСтатьиО возможности увеличения отношения сигнал/шум за счет использования гармоник в невзрывной сейсморазведкеOn the possibility of increasing the signal-to-noise ratio by using the harmonics in non-explosive seismic explorationhttps://orcid.org/0009-0006-1532-8457ДенисовМ. С.DenisovM. S.

Михаил Сергеевич Денисов – доктор физико-математических наук, директор по науке

119071, Москва, ул. Орджоникидзе, 12/4

Mikhail S. Denisov

Ordzhonikidze Str., 12/4, Moscow, 119071

denisovms@gmail.comООО «ГЕОЛАБ»РоссияGEOLAB LtdRussian Federation202406042025043449Copyright © Денисов М.С., 20252025Денисов М.С.Denisov M.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/382

В вибросейсмическом методе разведки наряду с основным сигналом в глубь земной коры проходят его гармоники, которые обычно рассматриваются как помеха. Естественной информацией, которую можно извлечь из гармоник, является высокочастотная компонента, отсутствующая в сигнале. Однако и в диапазоне частот возбуждения основного свипа можно привлекать энергию гармоник для лучшего выделения сигнала на фоне помех. В работе показано, что при попытке использования традиционной детерминистической деконволюции по форме сигнала энергия гармоник теряется. В то же время, оптимальный статистический фильтр фокусировки сигнала и выделения его на фоне помех использует энергию гармоник.

In the Vibroseis method, along with the main sweep signal, its harmonics, which are usually considered as noise, travel into the Earth's crust. The natural information that can be extracted from the harmonics is the high-frequency component that is absent in the signal. However, even within the frequency range of the main sweep, it is possible to utilize the energy of the harmonics to improve the signal-to-noise ratio. It is shown that the conventional signature deterministic deconvolution loses the energy of the harmonics. At the same time, the optimal statistical focusing filter that accounts for the additive noise factor, successfully utilizes the energy of the harmonics.

вибросейссвип-сигналгармоникидеконволюцияVibroseissweep signalharmonicsdeconvolutionReferencesБоганик Г.Н., Гурвич И.И. Сейсморазведка. Тверь: АИС, 2006. 744 с.Akhondi-Asl H., Vermeer P.L. Vibrator harmonics-noise or signal? // 77th EAGE Annual Conference and Exhibition. Expanded Abstracts. 2015. P. 1–5. doi:10.3997/2214-4609.201413436.Ведерников Г.В., Максимов Л.А., Жарков А.В. Исследование кратных гармоник вибросигналов // Геофизика. Спецвыпуск к 30-летию «Сибнефтегеофизики». 2001. С. 33–38.Alnasser H., Shaiban A., El Yadari N., Almarzooq M. Fundamentals and higher order harmonics separation and integration from vertical seismic profiling (VSP) data // 82nd EAGE Annual Conference and Exhibition. Expanded Abstracts. 2021. P. 1–5. doi:10.3997/2214-4609.202113038.Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. 512 с.Boganik G.N., Gurvich I.I. Seismic exploration (In Russ.). AIS, Tver, 2006. 744 p.Денисов М.С. Особенности сигнатурной деконволюции со сложной формой сигнала // Геофизические технологии. 2024. № 3. С. 21–32. doi:10.18303/2619-1563-2024-3-21.Caporal M., Tsingas C., Almubarak M.S., Alnasser H. Automated, inversion-based fundamental and higher order harmonics separation // 83rd EAGE Annual Conference and Exhibition. Expanded Abstracts. 2022. P. 1–5. doi:10.3997/2214-4609.202210032.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. Signature deconvolution for composite signals // Russian Journal of Geophysical Technologies. 2024. No. 3. P. 21–32. (In Russ.). doi:10.18303/2619-1563-2024-3-21.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., Egorov A.A. Constructing a model of Vibroseis signal complicated by harmonics // Russian Journal of Geophysical Technologies. 2019a. No. 1. P. 71–82. (In Russ.). doi:10.18303/2619-1563-2019-1-72.Денисов М.С., Зыков А.А. Моделирование гармоник амплитудно и нелинейно частотно-модулированных сигналов // Геофизические технологии. 2023а. № 3. С. 58–68. doi:10.18303/2619-1563-2023-3-58.Denisov M.S., Egorov A.A. Optimization-based recursive filtering for Vibroseis harmonic noise elimination // Russian Journal of Geophysical Technologies. 2019b. No. 2. P. 25–53. (In Russ.). doi:10.18303/2619-1563-2019-2-23.Денисов М.С., Зыков А.А. Разделение сигнала и гармоник в невзрывной сейсморазведке с амплитудно и нелинейно частотно-модулированными сигналами // Геофизические технологии. 2023б. № 3. С. 69–84. doi:10.18303/2619-1563-2023-3-69.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.Козлов Е.А., Гогоненков Г.Н., Лернер Б.Л., Мушин И.А., Мешбей В.И., Климович Н.И., Янковский И.И. Цифровая обработка сейсмических данных. М.: Недра, 1973. 309 с.Denisov M.S., Zykov A.A. Modeling of harmonics of amplitude and nonlinear frequency-modulated signals // Russian Journal of Geophysical Technologies. 2023a. No. 3. P. 58–68. (In Russ.). doi:10.18303/2619-1563-2023-3-58.Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1974. 832 с.Denisov M.S., Zykov A.A. Separation of signal and harmonics in non-explosive seismic prospecting with amplitude and nonlinear frequency-modulated signals // Russian Journal of Geophysical Technologies. 2023b. No. 3. P. 69–84. (In Russ.). doi:10.18303/2619-1563-2023-3-69.Никитин А.А. Теоретические основы обработки геофизической информации. М.: Недра, 1986. 342 с.Gonorovsky I.S. Radio engineering circuits and signals (In Russ.). Radio and Сommunication, Moscow, 1986. 512 p.Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. М.: Техносфера, 2012. 1048 с.Hatton L., Worthington M., Makin J. Seismic data processing. Theory and practice (In Russ.). Mir, Moscow, 1989. 216 p.Рапопорт М.Б. Вычислительная техника в полевой геофизике. М.: Недра, 1993. 352 с.Korn G., Korn T. Mathematics handbook (In Russ.). Nauka, Moscow, 1974. 832 p.Хаттон Л., Уэрдингтон М., Мейкин Дж. Обработка сейсмических данных. Теория и практика. М.: Мир, 1989. 216 с.Kozlov E.A., Gogonenkov G.N., Lerner B.L., Mushin I.A., Meshbey V.I., Klimovich N.I., Yankovkij I.I. Digital processing of seismic data (In Russ.). Nedra, Moscow, 1973. 309 p.Ягудин И.Р., Гафаров Р.М., Жужель А.С. Нелинейные искажения как дополнительный источник сейсмической информации в вибрационной сейсморазведке // Геомодель 2024: 26-я научно-практическая конференция по вопросам геологоразведки и разработки месторождений нефти и газа: Сб. тезисов. М.: ООО «Геомодель Развитие», 2024. С. 110–113.Liu D., Li X., Wang W., Wang X., Shi Z., Chen W. Eliminating harmonic noise in vibrator data through sparsity-promoted waveform modeling // Geophysics. 2022. Vol. 87 (3). P. V183–V191. doi:10.1190/geo2021-0448.1.Akhondi-Asl H., Vermeer P.L. Vibrator harmonics-noise or signal? // 77th EAGE Annual Conference and Exhibition. Expanded Abstracts. 2015. P. 1–5. doi:10.3997/2214-4609.201413436.Nikitin A.A. Theoretical fundamentals of geophysical information processing (In Russ.). Nedra, Moscow, 1986. 342 p.Alnasser H., Shaiban A., El Yadari N., Almarzooq M. Fundamentals and higher order harmonics separation and integration from vertical seismic profiling (VSP) data // 82nd EAGE Annual Conference and Exhibition. Expanded Abstracts. 2021. P. 1–5. doi:10.3997/2214-4609.202113038.Oppenheim A., Schafer R. Digital signal processing (In Russ.). Technosphera, Moscow, 2012. 1048 p.Caporal M., Tsingas C., Almubarak M.S., Alnasser H. Automated, inversion-based fundamental and higher order harmonics separation // 83rd EAGE Annual Conference and Exhibition. Expanded Abstracts. 2022. P. 1–5. doi:10.3997/2214-4609.202210032.Rapoport M.B. Computing technologies in field geophysics (In Russ.). Moscow, Nedra, 1993. 352 p.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.Rozemond H.J. Slip-sweep acquisition // 66th SEG Annual Meeting and Exposition. Expanded Abstracts. 1996. P. 64–67. doi:10.1190/1.1826730.Liu D., Li X., Wang W., Wang X., Shi Z., Chen W. Eliminating harmonic noise in vibrator 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 harmonics of the Vibroseis signals // Geofizika. Special Issue to 30th Anniversary of Sibneftegeofizika. 2001. P. 33–38. (In Russ.)Rozemond H.J. Slip-sweep acquisition // 66th SEG Annual Meeting and Exposition. Expanded Abstracts. 1996. P. 64–67. doi:10.1190/1.1826730.Wang T., JafarGandomi A., Aune H. Extending seismic bandwidth using the harmonic energy of a marine vibrator source // 3rd International Meeting for Applied Geoscience and Energy, Expanded Abstracts. SEG, 2023. P. 177–181. doi:10.1190/image2023-3909863.1.Wang T., JafarGandomi A., Aune H. Extending seismic bandwidth using the harmonic energy of a marine vibrator source // 3rd International Meeting for Applied Geoscience and Energy. Expanded Abstracts. SEG, 2023. P. 177–181. doi:10.1190/image2023-3909863.1.Yagudin I.R., Gafarov R.M., Zhuzhel A.S. Nonlinear distortions as an additional source of seismic information in vibration seismic exploration // Geomodel 2024: 26th Scientific and Practical Conference on Geological Exploration and Development of Oil and Gas Deposits. Expanded Abstracts. Gemodel Razvitie, Moscow, 2024. P. 110–113. (In Russ.)Yilmaz Ö. Seismic data analysis. SEG, Tulsa, 2001. Vol. 1. 1809 p.Yilmaz Ö. Seismic data analysis. SEG, Tulsa, 2001. Vol. 1. 1809 p.

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