重力勘探方法主要用于解决区域地质问题、划分构造单元和断裂、研究沉积基底起伏和岩性分布等,为油气勘探提供重力场信息。众所周知,断层封闭、古潜山、盐丘、地层尖灭等地质体有利于储存油气,是石油勘探研究的重点。然而,地震勘探在反演这些特殊地质体,特别是其包含有陡峭边界和侵入构造盐体时会有一定的困难,这可能会导致地质体错误的成像以及不准确的地质构造解释。重力勘探可以帮助重建这些地质体的分布。本文通过模拟三维盐丘地质体的重力异常并进行约束反演,为重力方法在油气勘探中的应用研究提供借鉴。首先,在研究规则地质体重力异常正演的基础上,重点研究了塔尔瓦尼提出的重力异常水平面元计算方法,查阅实际资料,设计了合理的盐丘模型,编写水平面元程序实现了盐丘模型的重力异常正演计算。其次,将地下空间剖分为规则分布的矩形或长方体单元,通过分析等效格架,即研究剖分模型的相对关系,编写程序实现了三维剖分模型重力异常正演快速算法,并用剖分模型的组合体验证了程序的正确性。为反演中核矩阵的快速创建打下了基础。再次,反演上构建目标函数Φ( m ) =φd +μφm,目标函数既包含了数据拟合函数φd ,也包含了模型函数φm。详细推导了粗糙度函数,并将粗糙度函数加入到模型函数中去,实现了模型的光滑约束;用一维数据验证了深度加权函数的有效性,并将深度加权函数加入到模型函数中来克服核函数随深度的衰减。采用共轭梯度算法进行目标函数最小化求解。在计算过程中,还应用绝对约束条件,即当反演出来的密度参数值超过先验的信息范围时,强迫它接受约束的极限值。这种强制性的约束方法简单易行,通常能获得好的效果。最后,通过编写程序实现了二维模型和三维模型的重力异常约束反演。分别对直立长方体、倾斜板状体组合体、被切断的倾斜板状体组合模型的模拟数据加入粗糙度函数,深度加权函数,正定约束等约束条件,采用共轭梯度法进行反演求解,并对各种结果进行了分析与对比。最后,对三维盐丘模型进行了反演,得出了初步的认识。