天然气水合物高精度地震勘探需要多种探测方法相互协作,垂直缆地震勘探技术因其广角、宽频、易识别大倾角构造等优点,成为海洋立体化地震勘探中不可缺少的一部分。垂直缆地震观测系统最大的特点是其炮点在海面激发,其检波器在海水中垂直于海底排列,这种特殊的观测方式导致其接收到的波场传播路径并不对称,因此后续的数据处理技术也与常规地震数据处理技术有所差别。目前,该技术在国内尚处于起步阶段,其地震资料相关处理技术并不成熟,未能形成公认可行的工业化流程;又由于垂直缆造价昂贵,采集时投放数量较少,导致地下照明范围较窄。基于以上两个问题,本人采用多次波镜像偏移技术拓宽了垂直缆地震法有效波场的照明范围;同时研究了多种非常规地震处理技术,通过组合测试,最终确立了一套针对于垂直缆资料的处理流程,这一系列处理方法共同构成了海洋垂直缆数据多次波成像技术。本次研究从垂直缆及多次波的特点出发,应用现有的几种地震数据处理方法,具体解决了以下问题:通过时间切片法二次定位确定了垂直缆检波器在水中的真实位置;通过垂直缆远场子波反褶积法压制了鬼波及气泡效应;通过Kirchhoff积分法波场延拓技术,将炮点向下延拓至检波器所在平面,解决了垂直缆地震法中波场不对称传播的问题;通过初至波走时层析反演技术,得到了勘探地区浅层速度场;通过镜像偏移法,使多次波作为有效波成像,解决了地下照明范围不足的问题;将以上几种关键技术与常规地震处理技术组合测试,最终确立了可靠的垂直缆多次波成像技术流程。