VSP作为一种井中地震勘探方法,在油气田勘探开发研究中,发挥着连接地面地震、钻井、地质资料的桥梁作用。利用VSP资料获取精确的参数,可以为之后地震地质层位的标定,成果解释及油气预测奠定基础,同时也可为叠前反演提供可靠的约束。利用波动方程参数反演,可以克服常规仅利用旅行时解释VSP资料的不足。为了克服传统波动方程反演中采用局部优化算法导致结果易陷入局部极值等问题,同时考虑到VSP资料数据量较小,本论文利用具有全局优化性能的快速分段模拟退火(SFSA)法进行反演,可以建立精确的参数模型,实现高效高精度需求。快速分段模拟退火法采用一种在不同阶段对应不同的扰动模型和退火方式的分段策略,同常规非常快速模拟退火算法相比,有效地提高反演的效率,快速收敛到最优解,可以提高参数估计精度和效率。在地震勘探中,描述复杂介质中的正演和反演问题通常包含许多反映介质不同特性的参数。但直接对纵﹑横波速度﹑密度和品质因子(Qp和Qs)五个参数同时反演效果并不好。针对这个问题,本文对频率域粘弹性波动方程VSP多参数反演进行了可行性分析,明确五个参数对目标函数的敏感程度及参数之间的耦合情况,本文提出了一种基于旅行时约束的分频分步VSP波动方程多参数的反演策略。首先利用VSP资料构建先验信息,然后再进行分频分步反演,也就是“三个参数反演+五个参数反演”的过程,以提高反演的稳健性。利用此方法可同时得到地震频带尺度下井口附近精确的弹性波速度﹑密度和品质因子,为精确的时-深关系和含油气的解释和预测奠定了基础,同时也可以为地面地震叠前反演提供可靠的约束,增强地面地震反演的可靠性。