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由于数字检波器的应用和多分量采集技术的进步，近年来多波多分量地震勘探在石油勘探中得到了广泛的研究。多波多分量采集的地震数据不仅包括纵波(P波)，而且包含转换波。转换波是横波(S波)的一种，对地下介质的各向异性比较敏感，因此需要研究针对各向异性介质的多波地震资料处理和深度偏移方法。 本文主要研究带有垂直对称轴的横向各向同性介质(VTI介质)和带有水平对称轴的横向各向同性介质(HTI介质)。首先研究了VTI介质的射线追踪正演方法。在研究各向异性基本理论的基础上，结合经典的射线追踪理论和地层模型的三角剖分法，编写了能够计算带有构造的VTI介质模型的射线追踪正演程序，可以用来计算VTI介质多波地震勘探的合成炮集。在此基础上，研究了VTI介质中多波地震数据的处理方法，对转换波提出了新的处理参数γiso和时差校正公式。与已有的时差校正公式相比，新的公式保持同样的计算精度而且需要的参数更少，从而降低了速度分析的不确定性。 本文进一步研究了VTI介质多波资料的深度偏移算法，将P波Kirchhoff叠前深度偏移算法推广到VTI介质中的转换波。Kirchhoff叠前深度偏移方法的关键在于地下介质时间场的计算，因此主要研究了利用射线追踪来计算VTI介质时间场的方法，推导了新的计算公式。利用推导的公式，可以有效的计算弱各向异性条件下VTI介质中P波和SV波的时间场。利用计算的时间场，可以进行VTI介质中P波和转换波的Kirchhoff叠前深度偏移。从偏移结果来看，利用新公式计算的时间场是正确的，完全满足计算的精度要求。对大庆的实际多波资料进行了叠前深度偏移计算，证实了算法对实际数据的有效性。 另外，研究了利用等效VTI介质来建立HTI介质深度速度模型的方法，也就是如何利用等效VTI介质来恢复HTI介质的各向异性参数。在弱各向异性条件下，HTI介质任意方位角的2D剖面可以用一个VTI介质来等效。2D剖面上的P波动力学特征可以利用等效介质的Thomsen参数来描述，同时证明了从两组互相正交的等效VTI介质中可以恢复HTI介质的各向异性参数。这种方法同时可以用来为3D的HTI叠前深度偏移建立初始的深度速度模型。