随着石油勘探难度的提高以及地震勘探技术的不断发展,对复杂构造地区处的成像精度的要求也在不断提高在。最小二乘逆时偏移具有精度高,保幅性强,信噪比高等优点,满足复杂构造地区的成像要求,因而在地震勘探的应用越来越广。在最小二乘逆时偏移中,层间多次波的存在会导致偏移结果中出现偏移假象。在复杂构造中,波场速度变化较大,层间多次波强度较高,成像结果中包含较多较强的偏移假象。同时,层间多次波也包含有丰富的地下构造信息,在成像中对一次波有补充作用,所以在成像时,如果能够分离出层间多次波信息并有效利用起来,可以显著提高地下构造的成像质量。逆散射级数方法（Inversion Scatter Seriers,ISS）是一种常用的层间多次波预测方法,可以在复杂构造地区一次性求取所有反射界面产生的层间多次波,然而其计算成本高,耗时长。因此,改进层间多次波预测算法,在最小二乘偏移成像时有效利用层间多次波,对于提高计算效率和提高成像精度都有重要意义。本文首先介绍了最小二乘逆时偏移的基本理论,逆散射级数方法以及层间多次波偏移假象的成因理论,根据最小二乘逆时偏移和逆散射级数方法所使用的逆散射级数的原理,提出了使用高阶Born近似模型正演来预测层间多次波的方法。为了应用于最小二乘偏移中,介绍了数据加权最小二乘逆时偏移方法的原理,之后通过设计目标函数和梯度,从而在数据加权最小二乘逆时偏移中,使用高阶Born近似模型正演预测的层间多次波,最终实现层间多次波压制的数据加权最小二乘逆时偏移以及层间多次波成像的数据加权最小二乘逆时偏移,并从理论和模型实验的角度验证了这种新方法的有效性。研究工作和成果如下:（1）基于逆散射级数方法的理论,将预测层间多次波的过程转换到时间域中进行,从而得到层间多次波在时间域中的正演形式,该形式需要满足层间多次波预测的深度条件。通过上下行波分离,引入归零矩阵并设定适当的阈值,从而实现层间多次波预测的深度条件。该在时间域中正演计算层间多次波的方法,即为高阶Born近似模型正演来预测层间多次波的方法。该方法使用最小二乘逆时偏移的成像结果作为输入的散射率模型,输出了层间多次波。通过数值测试,验证了引入归零矩阵以及归零矩阵设计的有效性,并测试了归零矩阵中各项阈值参数对结果的影响,给定了这些阈值的最佳数值选择。经过模型预测对比,该方法可以有效预测层间多次波。同时,该方法相对于逆散射级数方法虽然在相位与振幅信息上有偏差,但是计算速度更快,因而对于如何在最小二乘逆时偏移中的应用有着特殊的要求。（2）通过引入加权矩阵,建立新的目标函数与梯度公式,得到数据加权最小二乘偏移,可以有效消除层间多次波的影响。加权矩阵由高阶Born模型计算出的层间多次波的地震道集与地震数据的地震道集计算而来,可以实现对数据残差中层间多次波的压制与去除。由于数据残差与高阶Born模型预测层间多次波道集在振幅与相位信息上都与地震道集有偏差,本文在计算加权矩阵中需要做归一化并使用Hilbert变换计算包络。在加权矩阵的计算中使用归一化,因而避免了高阶Born模型预测层间多次波的振幅偏差对结果造成的影响。为了避免新方法的相位偏差对结果造成影响,在计算加权矩阵中使用Hilbert变换计算波场的包络。在模型测试中,验证了引入Hilbert变换的必要性,同时基于高阶Born模型正演的的数据加权最小二乘偏移在使用新的加权矩阵后,可以有效去除层间多次波,减少层间多次波造成的偏移假象,但与此同时,高速层下方构造也同层间多次波偏移假象一起被去除。（3）针对只做层间多次波压制时,最小二乘逆时偏移结果中高速层下方构造同层间多次波偏移假象一起被去除的问题,本文在数据加权最小二乘逆时偏移方法以及层间多次波偏移假象的成因理论基础上,建立新的目标函数与梯度公式,将分离出的层间多次波应用于成像之中,从而能够对一次波覆盖不足的区域进行弥补,提高成像精度。该方法使用高阶Born模型正演计算正传波场中的层间多次波,并计算出一次波加权矩阵以及层间多次波加权矩阵,从而分离出数据残差中的一次波和层间多次波,进而获得一次波和层间多次波的反传波场。通过模型测试,给定了阈值参数适当的数值选择。由模型测试的结果可以看出,新的目标函数可以有效利用层间多次波信息,去除了层间多次波造成的假象,因层间多次波压制而同时被压制的高速层下方构造也得到了补偿,改善了成像质量,提高了高速层下方构造偏移成像的准确度。