随着油气勘探的不断深入,勘探对象已是复杂非均匀介质。根据散射理论,在非均匀介质中,当地质体的尺度与地震波长可以相比拟时,地震波遇到非均匀体将发生散射。不同尺度和不同组成的非均匀性会引起不同形式的地震波散射,因此,可以从散射现象来推断非均匀性的分布和性质。而非均匀性往往意味着更多的地质构造运动、油气和矿产资源的存在,所以研究复杂非均匀介质中的地震波散射理论具有广泛的实用价值。论文主要研究内容及结论如下:1.利用统计学方法描述了复杂非均匀介质,构造了二维随机介质模型以及二维随机-均匀介质模型,模型的自相关长度a,b分别描述了随机介质在水平x方向及深度z方向上非均匀异常的平均尺度,通过速度变化程度及速度标准差研究了自相关长度和地质体尺度之间的对应关系。2.通过有限差分法求解二维声波方程,实现了随机介质模型的正演模拟,从地震剖面中可以明显看到随机扰动产生的散射波;随着横向自相关长度的增大,剖面中散射同相轴逐渐变成反射同相轴;随着震源主频的增大,剖面中的同相轴变得细且短;对于随机-均匀介质,由于上层的随机扰动使得剖面的下层也出现散射波。3.抽取单道地震记录,可以看到,散射波分布于整个地震记录。不同横向自相关长度下三种地震波(直达波、散射波和反射波)振幅谱总体形态相近,直达波能量最强,由于散射波的影响直达波振幅谱随着横向尺度增加谱峰出现分叉;散射波能量次之,峰值跳动剧烈;反射波能量最弱,振幅谱出现多个峰值。4.提取了三种地震波时间域和频率域的地震属性,得出非均匀地质体尺度与地震属性的对应关系:当非均匀地质体尺度与波长相比拟或更小(a/λ≤1)时,三种地震波在时间域和频率域的属性参数值随地质体尺度的增大而增大;当地质体尺度比波长大及很大(a/λ>1)时,随地质体尺度的增大,直达波和反射波的属性参数值都降低,散射波的参数值呈增大趋势。5.利用相干技术分析了散射波同向轴的连续性,得到非均匀地质体尺度与相干值的对应关系:小尺度模型(a<1m,b<1m,a/λ<0.05),随着地质体尺度的增大,相干值有增大的趋势,但增大幅度不明显;大尺度模型(a>1m,b>1m,a/λ>0.05),相干值随着地质体尺度的增大而增大,且增大的趋势非常明显。