鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区的天然气勘探现已取得历史性突破，大15、大16井日产都超过20万方，展现了该区勘探开发的良好前景。但是，塔巴庙地区为岩性圈闭，勘探目标主要是上古生界的非均质性河道砂体，难度很大，目前主要依靠地震资料与地质、测井资料的综合研究来识别这些砂体的横向变化。 由于塔巴庙地区表层主要为沙漠，低降速带横向变化很大，对地震资料的质量影响极大。目前，在地震施工中应用小折射、微测井等方法，进行低降速带调查。但是，小折射方法受地表的地形起伏因素影响比较大，且观测密度也不够，每公里只有一个点，所以在该区只能较准确地给出基岩的速度信息，而无法准确地获得基岩的形态起伏数据。微测井由于受到沙漠区成井技术的限制以及横向展布点稀疏等缺陷的影响，使得其难于取得相应的作用。因此，以上两种方法的精度难以满足高保真地震勘探的需要。 此外，沙漠层对地震波衰减作用较大，目前在地面接收到的地震记录信噪比较低，目的层反射波主频只有25Hz左右，难以满足储层横向预测的要求。 本文旨在研究鄂尔多斯盆地沙漠区地表变化比较大的情况下，在表层结构调查中通过应用一些地球物理新方法，以获取高精度的表层结构数据，为资料采集和数据处理提供更科学的依据；研究在沙漠区地表检波器最佳耦合的方式与数字实现技术，研究通过近地表的吸收衰减规律进行高频补偿的方法，采用数据处理校正技术，解决高频吸收及检波器耦合，消除沙漠区表层横向剧烈变化对地震资料的影响，提高地震剖面的保真度和信噪比，从而使更多的地质信息能够从地震剖面中反映出来，提高储层横向预测的精度。 本文通过对地质雷达、多道面波分析、瞬变电磁测深等方法技术理论研究和试验，对12km多道面波测量资料、20km地质雷达测量资料和20km瞬变电磁测量资料进行处理和分析对比，并与常用的微测井和小折射资料进行对比研究，认为利用多道面波分析(MASW)技术反演所得二维横波速度剖面进行低降速带划分，得到的数值与小折射和微测井的结果相比有较好的符合度，而且不受近地表地形环境的影响，最大勘探测度可以达60m，完全可以满足实际工作需要，但获得的速度为横波速度，可以通过与小折射进行对比求取横波速度和纵波速度的转换关系，从而得到纵波速度，以弥补小折射和微测井调查受地表影响而密度不够的问题。瞬变电磁方法(TEM)在沙漠地区的探测深度较大(大于100米)，能够探测到基底表面的变化情况，通过反演可以得到地下地质体视电阻率的数值，得到的趋势与多道面波方法结果相似；但是TEM野外操作较为复杂，若探测深度较大时(线圈边长就大)则受地表地形影响变化较大。地质雷达(GPR)在沙漠地区的探测深度较浅(小于15米)，可以得到地下低速带界面电性的细致变化情况；GPR野外观测操作简单，不受地表地形变化的影响，结果与小折射和多道面波分析技术所得到的结果类似。通过综合分析认为采用多道面波分析技术进行表层调查，能够获得精确的表层结构数据，在地表复杂地区可以与小折射、微测井联合应用，互为补充，从而获得高精度的表层结构数据；瞬变电磁方法由于受地表影响变化较大和地质雷达方法由于受探测深度的局限，不适合在鄂尔多斯盆地复杂的地表条件下采用。 通过对比分析特殊耦合检波器和常规耦合检波器的响应曲线，认为特殊耦合检波器采集的地震信号能量较强，频带较宽，相位一致性较好，分辨率较高，适应于野外地表地质耦合条件的地震数据采集是高分辨地震勘探发展的一个趋势。但是由于特殊耦合检波器造价较高，而且埋置不便，降低了野外施工的效率，故广泛使用难度较大。为解决沙漠地区地震数据的低分辨率、低信噪比问题，本文利用特殊耦合检波器和常规耦合检波器在可比条件下采集的单道地震数据，采用最佳维纳滤波方法，设计出数字耦合补偿反滤波器。并使用数字耦合补偿反滤波器处理常规耦合检波器采集的二维单炮数据，通过有无耦合处理的地震数据的对比，表明数字耦合补偿反滤波器的使用，提高了地震信号的分辨率和信噪比，基本达到特殊耦合检波器采集的地震数据的要求，并且克服了特殊耦合检波器埋置不便，野外施工效率不高的缺点，大大提高了工作效率。 通过分析微测井数据，表明低降速带地层对地震信号高频成分吸收较大，尤其是沙漠地区，厚厚的低降速带沙层严重衰减了地震信号的高频成分，使得沙漠地区地震数据的分辨率下降。本文利用微测井采集的直达波资料，通过求取不同厚度沙层的吸收补偿反滤波器，对常规叠加数据进行吸收补偿反滤波处理来恢复地震数据的高频成分，通过对比表明，较补偿前的叠加数据而言，补偿后的叠加剖面信息量增加，高频成分的相对能量增强，很大程度上增加了其分辨率，提高了叠加剖面分辨薄层的能力。同时，优势信噪比带宽在很大程度上被拓宽，高频成分的信噪比明显改善；而且，低频成分相对能量保持不变，保护了低频成分。同测井曲线的对比情况来看，高频补偿后提高分辨率的剖面刻画了薄层的细节信息。