针对目前多波勘探技术中存在的多波信息识别难的问题，研究储层中地震波多波波场特征及传播规律则势在必行。本文在声波方程、粘声波方程、各向同性弹性波波动方程、粘弹性波波动方程和各向异性弹性波波动方程基础上，运用高阶交错网格差分技术来研究多种典型储层中多波波场特征，寻找同一地质目标与多波波场之间的对应关系以及不同地质目标与多波波场之间的变化规律，用于指导多波资料的解释，以达到在实际应用中识别储层的目的。鉴于多波波场响应的复杂性，文中采用数值模拟方法与AVO分析技术来研究储层在地震记录中的多波波场特征，研究成果对于储层岩性识别与预测具有一定的现实意义和应用价值，本次研究工作主要集中在以下几个方面： (1) 在声波方程和粘声波方程基础上，首先运用高阶交错网格有限差分技术来研究四类含气砂岩地质模型中声波波场特征、粘滞性声波波场特征和传播规律，分析纵波在四类含气砂岩中的波场响应，最后比较声波方程和粘滞性声波方程模拟时地震波在该类模型中波场响应差异，为后续的多波波场特征分析研究提供良好的研究基础。 (2) 在各向同性弹性波方程基础上，文中首先应用各向同性弹性波方程，采用常规网格有限差分法和伪谱法进行数值模拟，又建立了高阶交错网格差分公式，然后建立P-S波分离方程，重点应用高阶交错网格差分数值模拟方法并结合PML吸收边界技术对各种储层模型进行全波场数值模拟，研究表征多波波场动力学和运动学特征，同时结合AVO分析技术，通过正演模拟来研究多波波场的传播规律，进一步对多种储层进行识别分析，使得两种方法互为佐证，为识别多波波场信息提供可靠依据。 (3) 地震波在实际介质传播时受地下介质粘滞性影响，论文实现了开尔芬体粘弹性波方程高阶交错网格数值模拟，并通过不同理论储层组合模型来研究地震波在弹性介质和粘弹性介质中的传播特性，增强对粘弹性介质中地震波传播规律的认识，同时比较地震波在弹性介质与粘弹性介质传播时所得到的波场特征差异，这对认识地震波在实际介质中的传播机制有着重要意义。 (4)基于各向异性弹性波方程，采用数值模拟技术与AVO分析技术相结合，重点研究地震波在四类含气砂岩储层理论模型中的波场响应和传播规律，详细讨论了地震波在各类含气砂岩模型中的多波波场响应，并通过波场快照和正演地震记录来研究各向异性系数对弹性波多波波场特征的影响，用以分析该类各向异性储层中的多波波场信息，同时比较各向同性介质和各向异性介质中波的传播特点，可作为认识各向异性的重要途径之一。 (5) 以垦-71区块某井实测岩性参数资料为依托，采用高阶交错网格差分技术并设计观测系统模拟该区块多炮地震记录，经多波资料处理流程得到纵波和转换波叠加剖面，利用转换波层位匹配技术实现纵、横波联合对比解释，并与AVO分析技术相结合对比分析该区块的各类储层地震波场响应，并通过研究模型中各储层纵波、转换波垂直旅行时与叠加剖面对应关系，以达到识别每套储层的多波波场信息的目的，增强了对该区块储层的多波信息识别与解释，为下一步的勘探开发提供重要指导和参考意见。 本文通过正演模拟方法与AVO分析技术相结合来分析研究多种储层模型中地震波多波波场特征，所取得的研究成果可为研究该类储层提供参考依据，同时使多波多分量勘探技术更加完善，为全方位开展多波多分量地震勘探技术提供平台，更能满足复杂油气田勘探开发的实际需要。