海上地震勘探时，由于海水与空气的高阻抗分界面以及海水鸣震等因素导致海上地震资料存在大量的多次波，其在时间上可分为短周期多次波，长周期多次波，从其产生原理可分为自由表面多次波以及层间多次波。这些多次波与有效波相互干扰，影响速度的准确分析以及成像精度，甚至误导地质解释。本文首先从多次波的特点进行分析，明确多次波识别原理。其次，从不同多次波压制方法的基本原理出发，深入分析了不同方法对于压制不同类型多次波的限制条件以及优缺点。在方法原理研究基础上，针对某海上工区实际三维深海地震资料进行了处理试验研究，分析了原始地震资料中噪声类型及特征，对非规则干扰波涌浪噪声进行压制并重点针对深海地震资料多次波进行深入分析与处理试验。由于x-t域预测反褶积对于长周期多次波的压制效果不明显，在此基础上试验了在τ-p域进行预测反褶积方法，获得理想效果，实现了长周期多次波的有效压制。研究应用二维SRME(Surface-RelatedMultipleElimination)方法进行自由表面多次波预测及自适应衰减，使得速度能量团趋势更明显；基于CDP道集多次波与一次波的动校时差大这一特点，研究应用Radon变换衰减剩余多次波。研究建立的串联多次压制流程实现了海上地震资料多次波的有效压制，提高了地震资料信噪比。在现有常规多次波压制方法试验基础上，针对反褶积方法压制多次波的有效性，本文在基于滤波器反褶积原理的基础上实现了直接反褶积压制多次波的方法，即用Levinson迭代算法直接计算衰减多次波后的预测误差。模拟资料处理试验表明，直接反褶积能有效实现多次波压制，并减少了计算量，提高了工作效率。