地震层析成像是利用地震波穿过地层岩石介质时,时间、振幅、波形等物理量的变换,通过反演得到地层内部物性参数分布图的一种方法。由于此技术能以图像的方式直观清晰地显示地下物质结构的属性,因此在油气田勘探和开发中的应用日益广泛。VSP法是一种井中地震观测技术。与地面地震相比,VSP资料信噪比高,分辨率高,波的运动学和动力学特征明显。本文以中石油创新基金课题“三维VSP高斯束法多波联合偏移成像方法研究”为背景,利用VSP可以接收下行波的特点,研究一种VSP可变形地层层析成像方法(DLT)。本文主要完成了如下工作:1. VSP走时场正演地震波场的正演数值模拟可分为波动方程正演模拟和射线追踪正演模拟。相比较而言,射线追踪具有计算量小、形象直观、运算简便、适应强等优点。本文在对射线追踪方法进行评述和分析的基础上,用龙格-库塔法求解射线追踪常微分方程组,对采用三次样条插值函数描述的多种速度模型进行射线追踪,为VSP走时层析成像提供精度较高的走时。2. VSP可变形地层层析成像法反演地下速度场通过使VSP透射波理论走时与观测走时残差最小来反演地下速度分布。在查阅有关文献的基础上,对层析成像算法进行了对比研究,采用共轭梯度法求解反演方程组。本文首先对基于网格的速度深度模型进行反演,把速度看作位置的函数,反演的结果是任意复杂构造的网格结点速度;其次,本文将可变形地层层析成像方法用于VSP走时反演,即已知地层速度,把界面位置看作速度的函数,反演结果是地层界面的位置。模型试算表明此算法具有较高的精度。