碳酸盐岩在我国分布广泛,如今塔里木盆地、四川盆地以及珠江口盆地已成为我国碳酸盐岩油气勘探的重点地区。随着碳酸盐岩油气勘探技术的提高,已取得轮南、塔中、靖边、罗家寨、千米桥等地区的油气发现和突破。碳酸盐岩隐蔽油气藏勘探由于储层空间分布的非规则性、多尺度性及勘探技术分辨率的限制,在勘探过程中仍然存在诸多困难。鉴于问题的复杂性,目前对储层还难以进行有效识别和预测。针对勘探难点,本文用数值模拟方法研究储层在地震记录上的响应特征规律,研究成果对储层识别和预测具有很高的应用价值和实际意义。本次研究工作主要集中在以下几个方面:1.实现复杂模型的高精度数值模拟。本文首先对单程波数值模拟傅立叶有限差分法、频率-空间域法、相移插值法及广义屏法进行理论推导和分析,对传统相移插值法给予修正并提出频率-空间域自适应插值方法,并对傅立叶有限差分法的发展潜力给予分析。通过标准模型试算,证明文中所述算法对于复杂模型能得到高精度数值模拟结果但相互间存在差异,并就算法计算精度及计算效率问题给出定量分析,为成像算法的实际应用提供参考。2.对实际资料典型碳酸盐岩储层地震响应特征进行数值模拟研究。首先用数值方法模拟碳酸盐岩理论缝、洞、礁等储集体在不同激发频率、地质条件下的地震记录,总结其运动学、动力学地震响应特征规律,通过实际资料处理证明利用数值模拟技术研究碳酸盐岩储层的可行性和有效性,研究储层地震响应特征有利于对碳酸盐岩储层进行识别。3.实现三维环礁模型的数值模拟研究。目前对碳酸盐岩油气藏数值模拟及属性参数研究大多只在二维情况下开展,而实际地下地质体却是三维的。本文通过综合建模技术建立三维环礁模型,并利用适应速度空间变化的三维数值模拟方法研究环礁的地震响应特征,且开发的软件已在微机上实现,具有实际应用前景。4.通过数值模拟研究地震波经过含流体储层后的高频吸收衰减现象,并利用低频响应特征对储层进行识别和预测。通过频率-空间域吸收补偿模型分析,给出在特定地震地质条件下对地震波吸收衰减进行高频补偿所应具备的条件,并在塔里木盆地塔中地区实际资料应用中有效提高地震数据体的垂向分辨率。