随着油气勘探开发力度不断加大,易于勘探、基于构造而存储的油气藏数量正在减少,勘探目标逐渐转移到寻找隐蔽性油气藏,尤其是薄储层油气藏,因此,薄储层的精细刻画与识别成为了当今勘探重要研究方向之一。本论文以匹配追踪方法为基础,主要研究了基于基追踪算法的反射系数反演及其在薄互储层中的应用。本文利用了压缩感知框架理论中的匹配追踪算法和基追踪算法。首先实现了基于单层(单极子)匹配追踪算法对地震信号进行反射系数反演,单极子匹配追踪算法得到的反射系数剖面横向连续性较差且对产生了调谐的地震信号反演能力较弱。针对该问题继续研究基于双层(双极子)匹配追踪,该方法在信号的分解精度上比单极子匹配追踪算法效果好,但是求得的反射系数剖面连续性亟待改善。究其原因是匹配追踪算法目标函数是范数优化问题,得到的解是局部最优解,而连续性是对整体的反射系数的要求。基于目标函数的非凸优化问题转化为凸优化问题的思路。其次,本文开展了基追踪在反射系数反演中的应用研究。基追踪方法针对的是范数优化问题,所得的解是全局最优解。在子波已知的情况下,基追踪的效果是极好的,但是由于在实际资料反演中,子波是未知的且是时变的,因此基追踪反演得到的反射系数剖面虽然连续性较匹配追踪算法得到了改善,但是准确度却相对下降。为此,本文提出改进的基追踪算法,改进的基追踪算法是在单极子匹配追踪的基础上获得时变子波来构建基追踪的原子库,这与实际地震波的传播特性和规律更为符合,该方法能够有效提高薄储层的反演和识别精度。最后,通过理论模型效果分析了单极子匹配追踪算法、双极子匹配追踪、基追踪和改进基追踪方法的反演精度和稳定性。同时,为了验证算法的正确性和适用性,对基于实际地震资料所得的反演系数参数进行道积分,验证是否与实际资料的井资料吻合。实际资料反演结果显示了改进基追踪算法反演结果与井资料吻合程度较好,同时运用得到的反射系数求解相对波阻抗,从而为薄互层识别和储层预测提供有效依据。