目前国内各大油田在经过长期中层和浅层油气的勘探与开发后,大多数开始或已经进入勘探开发的后期,并且面临对油气资源日益增长的需求,未来油气勘探向深层甚至超深层领域推进已经成为必然趋势。深部储层往往具有低孔低渗的特性,地下定向排列的裂缝是低渗透率油气藏储集运移的通道,因此裂缝对储层的改善作用是不容忽视的。这些因素使得裂缝性油气藏正在逐步成为当今油气勘探的重点,探索裂缝介质中地震波传播规律是利用地震检测裂缝的基础。裂缝储集层的地震响应表现为各向异性,因此基于各向异性介质理论,可将地下高角度定向排列的裂缝等效为HTI介质。地震波正演模拟是用来研究地震波的传播规律与地下介质参数的关系,并模拟地震波在地下介质中的传播过程的一种技术手段。开展地震波正演模拟研究工作,对于人们正确认识地震波在地下介质的传播规律,进行实际生产中地震资料的解释与储层预测和流体识别等工作的开展均具有重要的理论意义和实际应用价值。论文首先以声波方程为例详细介绍了基于反射率法的正演模拟方法的基本原理,并针对反射率法正演模拟存在的一些问题给出了解决方案并取得较好的效果,然后推导出了笛卡尔坐标系下弹性波方程的二维反射率正演公式。为研究裂缝介质方位各向异性特征,需要进行三维各向异性正演模拟,因此,进一步推导了笛卡尔坐标系下的三维弹性波反射率正演公式。基于二维弹性波反射率正演模拟理论,研究了深部储层在各向同性假设下的反射波能量特征,并分别研究了目的层埋深,强反射界面等因素对AVO的影响。针对裂缝性储层,文章建立了基于岩石物理的裂缝模型,并在此基础上进行三维反射率法正演模拟,讨论并分析了深部裂缝性储层的方位反射特征。最后,基于改进的遗传算法,采用反射率法作为正演算子,再进行深部储层叠前地震反演。测试结果表明,改进的遗传算法具有较好全局搜索能力和反演精度,反演结果良好,并具有一定的抗噪性。