反射地震以研究地下地质构造、反演地下岩石物性参数为主要目标。地震偏 移是反射地震的核心技术之一。以先进的波动理论为基础的波动方程叠前深度偏 移是当前复杂介质中最精确的成像手段，它给复杂地区的地质结构研究、石油与 天然气勘探带来了新的希望。 作为一项发展中的高新技术，波动方程叠前深度偏移方法还需要解决以下一 些重要问题：(1)、提高波场传播算子在复杂介质中的精度与稳定性；(2)、增 强偏移算法在三维成像与速度估计中的实用性；(3)、提高振幅的保真度。前两 个问题是当前复杂地区地震波成像急需解决的难题，后一个问题是波动方程偏移 理论研究的前沿性课题，对岩性参数反演与储层预测具有重要意义。针对这些问 题，作者以波动方程叠前深度偏移精确成像方法作为论文选题，主要开展了下面 三个方面的研究： (1)单程波动方程偏移保真成像理论与方法研究 单程波动方程是地震波传播模拟与偏移的重要工具。虽然传统波动方程偏 移所采用的单程波动方程在运动学上是准确的，但它不能象全声波方程那样得到 正确的振幅信息(除非在均匀介质中)。本文通过再现声波方程分裂与解耦过程， 讨论了适合光滑非均匀介质的上、下行波方程及其地面边值条件。这些由传播项 和散射项构成的单程波动方程在走时与首阶振幅上满足全声波方程对应的程函 方程与输运方程，因此，它们可以用作真振幅偏移的波场传播算子。 传统单程波动方程叠前深度偏移通常采用简单的相关成像条件(UD*)，但 受下行波照明强度的影响，弱照明区的弱成像振幅增加了成像剖面解释的难度。 按本文照明加权成像方法，用传统偏移差不多的计算代价可明显改善复杂介质中 的成像效果。对真振幅偏移而言，动力学成像条件(U/D)更准确。不过，传统 单程波动方程偏移的延拓波场并不是全波场的上、下行声压分量，即使采用常规 的动力学成像条件，得到的成像振幅与声压反射系数之间也没有直接联系。因此， 本文讨论了以动力学成像条件为基础的声压反射系数成像条件，它为单程波动方 程真振幅偏移提供了有力支持。 本文在方向分裂误差补偿中引入倏逝能量滤波处理，提高了有限差分传播 算子在强横向变速介质中的稳定性。基于合理的上、下行波方程与声压反射系数 成像条件(Pu/Pd)，作者提出了一种以裂步傅立叶传播算子为基础的真振幅偏 移方法及其直接延拓声压波场的等价形式。理论分析表明，在v(z)介质条件下， 文中的真振幅偏移方法与声波方程的WKBJ近似、Kirchhoff真振幅偏移是一致 的。数值试验基本验证了本文有限差分传播算子、照明加权成像技术以及真振幅 偏移方法的有效性。 (2)双平方根方程叠前深度偏移实用性方法研究 双平方根(DSR)方程偏移是波动方程偏移的一个重要组成部分。在前人 研究的基础上，本文首先参照摄动理论和局部Born近似方法，系统地推导了基 于双域传播算子的DSR全偏移方法。它可直接对三维地震数据进行偏移成像， 但计算上的过高代价以及对窄方位三维地震数据的不适用性限制了它的应用范 围。因此，从实用性考虑，本文重点探讨了几种降维的DSR偏移方法。其中共 炮检距矢量偏移以稳相近似和“时移分解+剥层”方法为基础，可以处理v(z)介 质或弱横向变速介质中的成像问题。面向大量存在的窄方位三维地震数据的窄方 位角偏移是共方位角偏移的一种扩展，但其实用算法还处于探索之中。本文用精 确投影方法取代传统的倾斜叠加技术，提出了一种快速的角度域成像方法，有助 于提高基于DSR方程叠前深度偏移的速度估计的效率。另外，本文还探讨了DSR 方程偏移波场延拓与成像过程中的振幅失真问题，并初步给出了基于 Bom-WKBJ近似的真振幅角度域成像公式。 在SEG/EAGE盐丘模型等理论合成数据体上的偏移试验，检验了几种DSR 偏移方法对复杂构造、强横向变速介质的成像能力。尤其是基于双域传播算子的 共方位角偏移角度域成像方法对胜利油田CB30地区实际三维地震资料的叠前 深度偏移试验，充分展示了它在成像精度、运行效率以及在速度估计方面的优势， 体现了波动方程叠前深度偏移在古潜山等复杂地区的应用潜力与推广价值。 (3)地震成像分辨率问题定量分析 成像分辨率是地震偏移成像效果的重要指标之一。本文基于广义空间分辨率 理论，探讨了地震成像分辨率的定量估算问题。通过理论分析与数值试验，考察 了炮检距、成像孔径等因素对各个方向空间分辨率的影响。基于对地震成像分辨 率一些规律的认识，本文初步讨论了地震波精确成像对数据采集与处理(尤其是 偏移)等环节的一些基本要求。 本文部分研究成果已用于实际三维地震资料叠前深度偏移处理，在复杂地区 取得了良好的应用效果。