近十年来，多分量地震技术逐渐成为研究热点，但仍处于小规模试验阶段，转换波资料处理和解释技术瓶颈限制了多分量技术的广泛应用。本文依托四川盆地二维三分量地震勘探项目，以采集、处理、解释一体化的研究思路和工作方法，系统地开展二维三分量地震勘探技术方法研究和实践，努力提高多分量地震勘探技术的工业化应用水平。本文的研究内容涉及资料采集、处理和解释三部分。首先，针对勘探目标层的沉积、构造和储层特点，研究基于模型的多波勘探观测参数优化设计方法；针对野外工区实际地表情况和数字三分量检波器特性，开展激发、接收工艺和表层横波速度结构调查方法研究。其次，研究建立实用的多分量资料处理流程，重点包括转换波静校正、共转换点道集抽取和速度分析等技术。最后，基于转换波合成记录制作与层位标定，研究多波层位对比和反射剖面联合解释方法，并结合井资料总结含气储层模式；研究岩性参数反演方法并应用于储层预测；研究快、慢横波分裂和裂缝检测技术。通过本次研究，提高了二维三分量地震技术在四川盆地的应用水平，达到了工业化生产能力。在资料采集方面，形成了基于模型的多波采集参数优化设计方法，创造性地在丘陵、水网区采集了国内最好的陆上二维三分量地震资料。二维三分量资料处理技术基本成熟，进一步完善了基于CCP叠加的转换波处理技术流程，并能应用于实际生产。野外微VSP横波表层模型调查方法、构造趋势面拟合静校正相结合的横波静校正技术以及简单实用的转换波速度分析技术，大大提高了转换波成像质量，处理成果表明该区确实存在各向异性现象。多波资料解释取得了重要进展，以高质量的多波层位标定为基础，建立了实用的解释性层位对比方法，有利于多波联合解释，确定了研究区含气储层多波地震响应模式，采用多波独立反演方法提取了多种岩性参数剖面，在岩石物理理论指导下，预测岩性和流体，获得了明显的地质效果，建议的一口水平井已被采纳，正在实施。另外，初步对联合反演提出了一种改进方法以减小反演误差。本研究成果获得了中国石油集团公司和西南油气田公司的高度认可，并已在此基础上进一步资助开展三维三分量地震勘探试验。