随着油气资源经过多年消耗和工业进程的加快,现在发现的油气资源已经不能很好的满足需要,油气勘探已经开始向着更加复杂的地质环境勘探和薄储层勘探的转向,常规的地震反演技术已经不能满足现在地震勘探的需要,拥有更高分辨率和能适应更加复杂地质条件的反演技术是现在的研究热点和未来的地震反演的发展方向。地震薄层反演方法谱反演技术作为目前打破传统地震勘探分辨率极限的非常关键的技术,为地震反演提供了新的思路。虽然在国外已经形成了谱反演的工业化软件,但是在国内将谱反演进行工程实践的次数依然相当稀少。本文将重点对准薄层反演,研究了谱反演的相关理论及其目标函数的解法流程,同时解决了谱反演模块并行化实现的相关问题并且提出设计方案,形成谱反演工业化模块。本文主要研究内容如下:(1)深入研究了谱反演方法的关键理论,包括:奇偶分解,偶分量提升地震资料分辨率,频域内反演等问题,给出了谱反演流程图,推导出了双层和多层反射系数情况下谱反演理论的目标函数。(2)研究了谱反演目标函数两种不同表现形式的非线性解法和流程。(3)在并行计算编程模型的基础上,综合OpenMP的编程模型,调度策略,性能影响因素,提出了一套谱反演方法的串行和并行设计方案。(4)在windows环境下,使用C++语言,基于QT平台和OpenMP完成了地震谱反演的并行计算。(5)对并行谱反演模块在理论模型和实际地震资料上进行了测试并进行了分析,同时对比了国外谱反演软件Thinman的结果,验证了本文提出了谱反演并行设计的方法的正确性和高效性。