近年来,多波多分量勘探作为地震勘探的主要技术发展方向之一,在仪器研发制造、采集观测方式、处理方法研究、综合解释应用等方面均取得了较大进步和发展。因其在储层识别、流体检测、裂缝预测等方面的独特技术优势和多个成功应用案例报道,目前正吸引国内外越来越多油公司的关注与投入。尽管多波多分量地震勘探的研究和应用越来越深入,但多分量技术的发展和应用仍然还面临着一些新的问题和技术难题,尤其是在陆地山区的多波地震资料处理方面,因激发接收方式,地震地质条件等特殊性,在叠前矢量去噪、P-SV波静校正、纵横波联合处理、多波各向异性速度建模、叠前偏移成像等关键处理方法方面还存在一些新的困难和突出问题,部分关键技术方法甚至还是制约多波处理的关键因素,因此需进行进一步的完善和解决。论文首先针对陆地山区三维多分量地震资料因采集仪器、采集方式及多分量数据对各分量数据保真及保持相对振幅关系的需求难题,分析了当前叠前去噪处理面临的新困难和现状,并基于此开展了陆地山区三维多分量地震资料高保真矢量去噪方法与实现技术研究。在对比分析常规主流技术的基础之上,提出了基于时频域分贝判定准则的异常振幅压制方法和基于多属性联合的极化滤波矢量去噪方法,并对算法进行了模块研发,理论和实际数据处理效果证实了本文研究方法的正确性和先进性。论文其次针对陆地山区P-SV转换波静校正处理中所面临的“资料信噪比低、且静校正时移量大、横向差异变化大”等处理难点,分析了当前转换波主流静校正方法现状,并基于此开展了P-SV转换波基准面静校正方法研究。基本明确了转换横波分量资料中转换波折射初至的产生机理、可能的初至类型及其产生条件、识别判定准则与拾取方法,以此为理论基础,建立了一套基于纵横波联合初至折射时差的P-SV转换波基准面静校正方法,实际资料试验性处理证实了该方法的应用效果和应用前景。论文还针对三维转换波叠前成像处理中的射线路径不对称、速度模型多参数(纵波速度和横波速度耦合)、转换波资料大偏移距(X/Z大于1)、介质各向异性等问题和难题,开展了陆地三维转换波地震资料叠前成像方法系列与实现技术研究。基于现有先进理论成果,以VTI介质模型为基础,建立了一套多波道集抽取、多波交互速度参数分析、多波动校叠加、多波偏移速度建模、各向异性叠前时间偏移的速度建模和叠前成像方法及技术系列,全流程的配套处理软件测试和生产性处理证实了本文所研究方法技术的正确性,其效果和效率均能满足基本工业化处理要求。为使本文所研究方法得到应用转化,对上述系列关键处理方法进行了软件实现。同时为了验证本文方法对不同工区,不同类型数据的适应性,采用一个新的、完整的陆地(半山区)3D工区多波地震资料进行了适应性研究和应用研究。处理资料面积近100km~2,成像资料面积近70km~2。最终层位标定结果显示,资料处理效果可满足构造解释需要,进而也证实了本文研究技术成果和软件模块达到了工业化处理能力,能支撑多波资料的实际处理。总之,陆地山区三维多波地震资料处理中的叠前保幅去噪、转换波静校正,转换波叠前成像三大关键处理方法决定了多波资料处理的成败关键,直接影响了多波数据能否为油气勘探提供可靠的、有价值的数据成果。本论文所取得的研究成果是对陆地(山地)多波多分量地震勘探工业化应用的一种有力促进和发展完善,达到了论文预期研究目标。