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散射波地震勘探方法是针对复杂地质条件下反射波勘探方法遇到的挑战和暴露的问题提出来的。散射波是一种广义的地震波，用散射波可以描述任意形式的地震波，而且产生地震散射波的条件是普遍存在的，因此利用散射波研究地质问题具有重要的现实意义和应用前景，其理论研究和应用技术研究是目前地震勘探领域的前沿课题。本文总结和研究了地震散射波理论和应用的发展现状，以基于等效偏移距概念的共散射点（CSP）道集为切入点，系统研究了散射波成像技术。1）基于等效偏移距概念的共散射点道集是一种新的道集，这种道集聚积了所有记录道上可能来自同一散射点的能量，它具有更高的覆盖次数和更大的偏移距范围，它的形成对速度的依赖程度较低，其本身具有自然抗假频的作用和较强的抗噪能力，适合于低信噪比和散射能量发育的地震资料成像。本论文系统研究了基于等效偏移距的CSP道集的形成原理，详细的推导并给出了与CSP道集映射相关的公式，尤其是推导了起伏地形和垂直接收阵列（如VSP，井间地震等）的等效偏移距定义公式；较详细的给出了几种情况下CSP道集的快速映射算法；通过几种典型模型分析对比了CMP道集和CSP道集的特征；详细分析了影响CSP道集的因素。2）CSP道集和CMP道集都是满足双曲线规律的多次覆盖地震道集，论文将CMP道集的速度分析方法应用到CSP道集中，并总结了CSP道集速度分析的流程，最后以典型模型为依托对比分析了两种道集的速度谱和速度场特征，分析证明，CSP道集的速度分析方法不受地层倾角的影响，其得到的速度模型能够反映地质体的真实速度结构。3）本论文研究了三种基于CSP道集的散射波成像方法，并建立了散射波成像处理流程。三种成像方法都是建立在Kirchhoff积分原理之上，其中等效偏移距偏移方法是一种适应性较强的成像方法，它适合于水平地形，起伏地形，地面阵列和垂直接收阵列形成的CSP道集，其抗干扰能力较强。共等效点叠加和叠后偏移的成像方法只适合水平地形地面阵列的CSP道集成像，其成像效果理论上要优于等效偏移距偏移方法，但抗噪能力差一些。基于CSP道集的叠前偏移方法是本文提出的一种新的散射波成像方法，它也只适合于水平地形的地面阵列，理论上这种方法结合了前两者的优点，避免了其缺点。最后，论文以模型资料和实际资料对相关成像方法进行了测试，取得一些比常规反射波成像方法更满意的成果，也揭示了一些有待进一步研究的问题。