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复杂地质构造波动方程反射地震信息建模研究，对勘探复杂储层中油气藏具有重要的意义。为了能更加准确真实地描述复杂地质构造的地震响应特性，一方面人们不断努力寻求精度高、稳定性好、对地层倾角无限制、能适应纵、横向速度任意变化的波动方程正演和成像方法；另一方面，准确的地质构造模型也是精确正演和偏移成像所要求的，因此，准确地建立地质模型是复杂地质构造波动方程精确正演和成像的关键问题之一。本文针对这两方面的问题展开研究，主要工作如下：
(1)实现了“射线追踪与波动方程联合成像”算法。利用初始速度模型的成像结果拾取深度误差，并根据误差利用射线法反向修正速度，以修正后的速度模型再偏移成像。如此反复，通过多次迭代，逐步使预置的速度模型趋于正确的速度模型，从而使反演结果逐步逼近精确的地质构造。该方法有效解决了“偏移时使用了一个预置的速度模型导致结果不准确”的问题。
(2)设计并实现了针对复杂地质构造剖面图的边缘检测法。该方法基于窗口范围灰度差异分析，能有效根据地质剖面图中不同储层的灰度分布特性，准确提取地质剖面图中不同储层的边界，得到地质构造的边界框架。
(3)设计并实现了一种新的地质模型建模方法。该方法用窗口灰度边缘检测方法，通过对地质剖面图进行边缘和灰度分析，提取波动方程波场延拓的两个重要参数：反射系数矩阵和地质体的速度场。该方法简单、实用。
(4)构造了四个具有典型复杂地质构造特征的地质构造模型，并分别用检波点下延记录原理和射线追踪与波动方程联合成像原理，对这四个模型进行了正演和偏移成像的数值仿真，取得了较好结果，得到了复杂地质构造的一般地震响应特征。