УДК 550.34.038.3, 550.34.038.8

PACS: 07.05.Hd, 07.07.Df, 91.30.−f

Особенности программной реализации

алгоритмов низкочастотной деконволюции

1 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, Россия

2 Геологический институт СО РАН, г. Улан-Удэ, Россия

3 Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия

Автор для переписки: П.А. Дергач, e-mail: dergachpa@ipgg.sbras.ru

Аннотация

Метод низкочастотной деконволюции позволяет преобразовывать цифровые записи электродинамических сейсмометров в записи виртуальных датчиков аналогичного типа, но имеющих более низкую собственную частоту. Для выполнения процедуры необходимо знать лишь параметры датчика, которые можно найти в его техническом описании или получить посредством калибровки. Реализация деконволюции во временной области требует внимания при выборе метода численного интегрирования, так как использование простейших методов приводит к искажению сигнала. Это особенно заметно, когда значение частоты дискретизации исходной записи близко к собственной частоте геофона. Представлен универсальный подход – реализация алгоритма низкочастотной деконволюции в частотной области. Тестирование показало хорошую точность как на синтетических тестах, так и на реальных сейсмологических записях, на которых было наглядно продемонстрировано восстановление низкочастотной составляющей сигнала сейсморазведочного геофона. Полученные результаты прежде всего актуальны для задач, в которых используется низкая частота дискретизации записи и предъявляются высокие требования к метрологическим характеристикам регистрирующей аппаратуры (например, мониторинг локальной и региональной сейсмичности).

Ключевые слова: низкочастотная деконволюция, коррекция частотных характеристик, частотная коррекция записи, снижение собственной частоты, собственная частота, геофон, электродинамический сейсмоприемник, велосиметр, сейсмический мониторинг, локальная сейсмология.

Цитируйте эту статью как: Дергач П.А., Тубанов Ц.А., Юшин В.И., Дучков А.А. Особенности программной реализации алгоритмов низкочастотной деконволюции // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 3. C. 22–34. DOI: 10.21455/si2018.3-2

Литература

Беседина А.Н., Кабыченко Н.В., Кочарян Г.Г., Павлов Д.В. Коррекция частотных характеристик сейсмических датчиков и шумы соответствующих измерительных каналов // Сейсмические приборы. 2011. Т. 47, № 2. С.11–20.

Дергач П.А., Юшин В.И. Теория и практика абсолютной калибровки сейсмических датчиков скачком смещения // Сейсмические приборы. 2014. Т. 50, № 2. С.51–65.

Дергач П.А., Юшин В.И. О “запредельных” возможностях электродинамических сейсмоприемников // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52, № 4. С.33–42.

Кабыченко Н.В., Беседина А.Н., Волосов С.Г., Королев С.А., Кочарян Г.Г. Короткопериодные сейсмометры в сейсмологии // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 1. С.44–65.

Ли П. Руководство по выбору малошумящего усилителя // Компоненты и технологии. 2010. № 1. С.46–51.

Плотницкий П.С., Яскевич С.В., Дучков А.А. Использование четырехкомпонентных сейсмоприемников – влияние на качество и надежность многокомпонентной сейсмической записи, анализ способов обработки // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 4. C.26–36.

Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989. 432 с.

Сердюков С.В., Азаров А.В., Дергач П.А., Дучков А.А. Аппаратные решения микросейсмического мониторинга геодинамических процессов при подземной разработке твердых полезных ископаемых // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2015. № 3. С.192–200.

Юшин В.И. Низкочастотная деконволюция цифровой записи короткопериодного сейсмометра // Геология и геофизика. 2001. Т. 42, № 5. С.852–863.

Юшин В.И. Теория и цифровая модель сейсмоприемника с точки зрения геофизика-инженера и программиста // Приборы и системы разведочной геофизики. 2002. № 2. С.5–10.

Яскевич С.В., Гречка В.Ю., Дучков А.А. Обработка данных микросейсмического мониторинга геодинамических событий с учетом сейсмической анизотропии массива горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014. № 6. С.41–52.

Brincker R., Lago T., Andersen P., Ventura C. Improving the classical geophone sensor element by digital correction // Proceedings: IMAC-XXIII Conference & Exposition on Structural Dynamics. 2001.

Clinton J.F., Heaton T.H. Potential Advantages of a Strong-motion Velocity Meter over a Strong-motion Accelerometer // Seismol. Res. Lett. 2002. V. 73. P.332–342.

Havskov J., Alguacil G. Instrumentation in earthquake seismology. Netherlands: Springer, 2016. 413 p.

Karimi S., Baturan D., Yenier E. Five key lessons gained from induced seismicity monitoring in Western Canada // The Leading Edge. 2018. V. 37, N 2. P.107a1–107a8.

Kerr R.A. Geophysical Exploration Linking Deep Earth and Backyard Geology // Science. 2013. V. 340, N 6138. P.1283–1285.

Maver K.G., Boivineau A.S., Rinck U., Barzaghi L., Ferulano F. Real time and continuous reservoir monitoring using microseismicity recorded in a live well // First Break. 2009. V. 27, N 7. P.57–61.

Сведения об авторах

ДЕРГАЧ Петр Александрович – научный сотрудник, Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. 630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, д. 3.

E-mail: DergachPA@ipgg.sbras.ru

ТУБАНОВ Цырен Алексеевич – кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией, Геологический институт СО РАН. 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, д. 6а. E-mail: ttsyren@gmail.com

ЮШИН Вячеслав Иванович – доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. 630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, д. 3. Тел.: +7(383) 330-39-52. E-mail: YushinVI@ipgg.sbras.ru

ДУЧКОВ Антон Альбертович – кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией, Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. 630090, Новосибирск, просп. Академика Коптюга, д. 3; доцент, Новосибирский государственный технический университет, 630090, г. Новосибирск, пр. Карла Маркса, д. 20. Тел.: +7(383) 330-90-16. E-mail: DuchkovAA@ipgg.sbras.ru

METADATA IN ENGLISH

About the journal

SEISMICHESKIE PRIBORY, ISSN: 0131-6230, eISSN: 2312-6965, DOI: 10.21455/si,

http://elibrary.ru/title_about.asp?id=25597

English Translation: Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online),

https://link.springer.com/journal/11990

Features in software implementation

of low-frequency deconvolution algorithms

P.A. Dergach1, Ts.A. Tubanov2, V.I. Yushin1, A.A. Duchkov1,3

1 Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of SB RAS, Novosibirsk, Russia

2 Geological Institute of SB RAS, Ulan-Ude, Russia

3 Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia

Corresponding author: P.A. Dergach, e-mail: dergachpa@ipgg.sbras.ru

Abstract. The low-frequency deconvolution method allows transforming digital records of electrodynamic seismometers into records of “virtual” sensors of a similar type, but having a lower natural frequency. To carry out the procedure it is necessary to know only the sensor parameters, which can be found in its technical description or obtained by calibration. The implementation of deconvolution in the time domain requires attention when choosing the method of numerical integration, since the use of the simplest methods leads to a distortion of the signal. This is especially noticeable when the sampling rate is close to the geophone's own frequency. A universal approach is presented – the implementation of the algorithm of low-frequency deconvolution in the frequency domain. The testing showed good accuracy both on synthetic tests and on real seismological observations, where the restoration of the low-frequency component of the earthquake record by a seismic geophone was visually demonstrated. The obtained results are primarily relevant for problems in which the low sampling rate of the record is used and high requirements are imposed on the metrological characteristics of the recording equipment (for example, monitoring of local and regional seismicity).

Keywords: low-frequency deconvolution, frequency characteristics correction, frequency correction of record, natural frequency, reduction of natural frequency, geophone, electrodynamic seismometer, velocimeter, seismic monitoring, local seismology.

About the authors

DERGACH Petr – Researcher, Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of SB RAS. 630090, Novosibirsk, Russia, Koptug ave. 3. E-mail: DergachPA@ipgg.sbras.ru

TUBANOV Tsyren – Candidate of geological and mineralogical sciences, head of laboratory, Geological Institute of SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova street, 6а. E-mail: ttsyren@gmail.com

YUSHIN Vyacheslav – Doctor of Technical Sciences, senior lecturer, leading researcher, Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of SB RAS. 630090, Novosibirsk, Russia, Koptug ave. 3. E-mail: YushinVI@ipgg.sbras.ru

DUCHKOV Anton – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Head of Laboratory, Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of SB RAS. 630090, Novosibirsk, Russia, Koptug ave. 3. E-mail; senior lecturer, Novosibirsk State Technical University, 630090, Novosibirsk, Prospekt K. Marksa, 20. E-mail: DuchkovAA@ipgg.sbras.ru

Cite this article as: Dergach P.A., Tubanov Ts.A., Yushin V.I., Duchkov A.A. Features in software implementation of low-frequency deconvolution algorithms. Seismicheskie Pribory, 2018, Vol. 54, no 3, pp. 22-34. (in Russian). DOI: 10.21455/si2018.3-2

English translation of the article will be published in Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online), https://link.springer.com/journal/11990), 2019, Volume 55, Issue 3.