中文摘要：

地下悬垂结构和陡倾角结构是油气勘探中的重要勘探目标。盐丘边界、逆冲断层等多属此类结构。悬垂结构和陡倾角结构的精确成像，影响着复杂地区油气勘探的采收率，因而成为地震成像研究中的热点之一。另一方面，作为常用的成像算子，单程波传播算子由于无法模拟回转波，因此在悬垂结构成像中无所作为。近年来，针对单程波传播算子的这一缺陷，我们提出了超广角单程波传播算子，并证明了它在悬垂结构成像中的优异表现。本项目将在已有工作的基础上，重点研究1.如何精确计算地震波场的传播角度，以进一步提高超广角算子的精度？2.超广角算子可以对任何单程波算子进行广角改进。在对局部角度域单程波算子进行改进时，如何进一步提高算法的效率？3.初步建立三维超广角算子的理论框架；4.通过对合成资料和实际数据的应用，对比研究超广角单程波偏移算子和逆时偏移算子的算子特征，为实际应用中偏移算子的选择提供参考。

结论摘要：

地下陡倾角结构是油气勘探中的重要勘探目标，其精确成像影响着复杂地区油气勘探的采收率，因而成为地震成像研究中的热点之一。常用的单程波传播算子由于无法模拟回转波，因此在陡倾角结构成像中无所作为。针对这一缺陷，我们提出了超广角单程波传播算子。本项目在已有工作的基础上重点研究1.如何精确计算地震波场的传播角度，以进一步提高超广角算子的精度？2.超广角算子可以对任何单程波算子进行广角改进。在对局部角度域单程波算子进行改进时，如何进一步提高算法的效率？3.初步建立三维超广角算子的理论框架；4.通过对合成资料和实际数据的应用，对比研究超广角单程波偏移算子和逆时偏移算子的算子特征。在波场传播角度计算方面，我们提出了频率域可变网格数值算法。该算法的重点是网格大小与频率的对应关系。通过考察输出波场快照的数值频散程度，我们发现当网格间距与频率呈连续的反比例变化关系时，数值频散最为微弱。该算法改善了低频波场传播角度及高频波场的精度，在波场模拟的成本和精度两方面找到了平衡。在提升超广角算子的实用性方面，1）超广角偏移算法虽然能够对超大角度结构进行成像，但成像结果的噪音水平较高。针对这一问题，我们尝试了传播过程角度域去噪方法，得到了信噪比更高的成像结果。2）提出了一种新的超广角加权办法，并将波场加权从经典的空间域改为波数域。相比经典的超广角算子，改进后的新算子在计算复杂波场和回转波时都能做到更准确的加权修正。3）将超广角算子推广到了更多的单程波传播算子中，证明了超广角算子能够成功用于这些常规单程波算子，使之精确模拟回转波并对大角度结构成像。在对比研究超广角偏移和逆时偏移方面，1）提出了染色算法，通过染色标定目标区域，使得所有经过该区域的地震波能量都被标定跟踪。利用该算法对盐下结构进行成像，可极大程度降低盐丘对盐下目标的影响，得到高质量的成像结果。2）高效率无单元逆时偏移研究。本工作摒弃了常规无单元法中大型系数矩阵的计算格式，较大程度上提高了无单元逆时偏移的运算效率。3）多炮encoding的VSP与地面地震联合逆时偏移研究。本工作对盐下结构的成像得到了很好的效果，许多因地表地震照明不足导致成像模糊的结构都获得了高质量的成像。