目前,辽河坳陷二次三维地震勘探已覆盖全区,但剩余资源量仍有13.2亿吨之多。辽河坳陷勘探面临深层潜山、火成岩油气藏等复杂地质目标。辽河坳陷的地表条件也很复杂,村镇、河流等多种障碍物交织在一起,给地震采集激发点、接收点布设和实施带来很大困难。地震资料品质差成为制约辽河油田千万吨持续稳产的瓶颈。在复杂区实施新的地震采集需要地震资料具有高信噪比、高分辨率、高保真度和高成像精度。论文针对辽河坳陷复杂区地震采集难点和资料品质差等问题,开展了地震采集观测系统、激发与接收优化研究。主要研究成果与创新点如下:(1)形成了1套基于地震处理和解释成果驱动的采集参数优化技术。应用正演照明分析技术,研究了接收全目的层反射信息和保证目的层照明能量均衡的方法;研究了基于单炮FK谱分析、偏移噪声分析等噪声压制观测系统优化设计方法,实现了三维地震采集观测系统从定性分析到定量评价,确保设计的复杂目标区地震采集观测系统满足叠前偏移处理的要求,为实现地震资料高保真和高精度成像奠定了基础。(2)发展了基于可控震源的单点激发和单点接收的地震采集方法。通过理论研究、科学试验、系统分析,将以往的组合接收和组合激发优化为单点接收、可控震源1台1次激发,克服了复杂地表条件对组合激发、组合接收的限制,避免了组合效应,更好地满足经济技术一体化的要求。(3)首次在国内东部探区进行了实际高密度地震采集资料退化处理分析,揭示了地震采集观测系统参数对地质特征敏感性的变化规律,并提出了单点接收、单点激发的观测系统优化方案。本文研究成果应用于辽河坳陷多个复杂区块地震资料采集工程,取得了显著的地震勘探效果。本文研究意义重大,具有很强的实用性,对辽河油田千万吨持续稳产提供了地震采集技术支撑,且可为渤海湾盆地等类似地区地震采集提供技术参考。