随着油气勘探不断深入,所面临的勘探目标体也越发复杂。一般情况下,复杂地质构造具有速度横纵向变化剧烈的特点,叠前时间偏移难以获取准确的地下构造信息,针对复杂构造的叠前深度偏移成像就显得尤为重要。随着叠前深度偏移技术的不断发展,对于深度域偏移速度建模精度的要求也越来越高。近年来,全波形反演方法逐渐成为研究热点,其利用地震波的全波场信息对复杂地质构造进行高精度速度建模。由于偏移距有限,传统全波形反演在初始阶段利用的透射波无法达到深层,导致深层反演效果较差。本文研究反射波全波形反演,利用反射波构造透射路径补充深层信息,通过反射波全波形反演来提升传统全波形反演在深层的反演精度。本文针对反射波全波形反演中吸收衰减边界、反射率模型计算、目标函数梯度构建、计算效率等问题进行了深入的研究,主要取得以下研究进展:(1)研究实现了声波方程有限差分高精度正演模拟,通过测试选择最优的正演参数,避免频散的同时保证计算效率。分析不同吸收层厚度地震波衰减情况,保证地震波场模拟精度,研究提升计算效率的方法。(2)研究实现了最小二乘逆时偏移成像,推导了最小二乘逆时偏移梯度与解析步长。最小二乘逆时偏移成像结果能够满足反偏移对反射率模型的要求。(3)研究实现了时域全波形反演,分析不同迭代次数下深层反演效果,并测试低频缺失对反演结果的影响。(4)研究实现了反射波全波形反演方法,根据Born扰动定理,运用格林函数法与拉格朗日乘子法推导反演梯度,采用GPU加速技术提升反射波全波形反演计算效率,模型测试结果表明,反射波全波形反演能够提升速度建模精度。本文研究对推动全波形反演方法发展有重要意义。同时,可为叠前深度偏移提供高精度速度模型,改善偏移成像质量,推动地震勘探的发展进程。