随着我国油气田勘探技术的不断发展,地质复杂地区成为勘探开发的重点区域,勘探目标也逐渐转向非常规油气藏以及岩性油气藏。但是在复杂地质构造地区,复杂的近地表条件、地下构造使得采集到的地震数据信噪比普遍较低,建立满足地震成像的速度模型一直是个技术难题。因此,在采集到地震数据质量较低的情况下,研究出精度高、反演稳定可靠、效率较高的速度建模方法,对复杂地质构造的地震资料处理特别重要。本文研究了基于波场运动学参数的立体层析速度建模方法。作为目前已知的最佳零偏移距叠加成像方法,共反射面元(Common Reflection Surface,即CRS)叠加方法不仅得到高质量的叠加剖面,还得到参与叠加的波场运动学参数,包括法向波(Normal wave,即N波)前曲率和法向入射点波(Normal Incidence Point wave,即NIP波)波前曲率,含有地下反射层构造形态的信息比如倾角、曲率等,这就给利用波场运动学参数进行立体层析提供了可能。由于N波曲率半径通常较大,并且对射线旅行时的影响很小,容易造成反演的不稳定。因此,采用NIP波参数做立体层析反演是较为可行的方法。该方法流程如下,首先拾取在地面的NIP波参数作为标准参数。在实际资料处理中,通过CRS叠加处理,得到高质量的波场运动学参数剖面,利用人机交互来拾取数据。在每一步的迭代中,基于当前速度模型,利用标准参数做反向聚焦,得到更新后的地下起始点位置和法向出射角,从地下起始点进行射线追踪正演计算波前曲率半径和出射角。利用正演计算得到的NIP波参数和拾取的NIP波参数之间的差异,不断减小二者之间的误差来更新当前速度模型,计算Frechet导数,构建线性方程,求解速度更新量,经过多次迭代,直至得到较为准确的速度模型。深层速度反演的困难很大程度上是由于叠前数据质量差、信噪比低导致参数拾取非常困难,尤其是弱信号情况下的盐下速度建模。利用NIP波运动学参数进行速度建模抗噪性好,可以快速稳健地得到较合理的速度模型,为精细的波动方程速度建模和全波形反演提供可靠的初始模型。通过模型试算分析验证了基于波场运动学参数的立体层析理论方法的正确性和实现流程的可行性。利用CRS波场运动学参数做三维立体层析速度建模属于方法理论方面的创新和尝试,该方法有望为低信噪比情况下深层速度建模的难题提供一种新的解决思路和技术储备。