偏移速度分析是地震勘探中最重要的处理过程,而偏移所需要的速度信息更是其核心内容,在三维海底地震中也是如此。三维海底地震勘探具有检波器布设灵活、能够实现宽方位采集等优势,能够通过海上激发,海底接收的形式采集到含有地下地层信息的地震资料,在接收地震纵波的同时可以接收转换横波的数据,为海上油气勘探中的含流体性及裂缝检测提供必要的资料。为了获得基于海底地震观测资料的偏移成像剖面,需要进行高精度偏移速度分析,通过偏移速度分析得到准确的地下速度场信息。论文针对海底地震勘探开展三维叠前深度偏移速度分析方法研究。首先,在解决三维海底地震中特殊观测系统的问题方面,主要介绍了三维海底观测系统下,波动方程基准面校正、镜像延拓法的校正算法,研究了平海底情况时将炮点下延至检波点基准面（海底）的基准面校正方式,将三维海底地震记录校正到常规的三维观测系统中,即炮检点相对位置位于同一基准面的状态。其次,针对三维地震勘探中叠前深度偏移速度分析的原理进行研究,介绍了叠前深度偏移方法,分别推演了三维观测系统下波动方程辛几何算法和双平方根方程偏移方法的波场延拓算子,总结了在三维地震数据中双平方根偏移方法以及道集拉平速度分析的判别准则对于偏移速度分析的优势和特点。然后,从偏移速度和偏移距域共成像点道集（ODCIG）的关系出发,在ODCIG的提取方法的基础上,找到偏移速度和入射角度之间的关系,通过在中点-半偏移距坐标系下入射角度与半偏移距的波数和成像深度的波数之间的对应关系从偏移剖面中成功提取出各个成像点处的角度域共成像点道集（ADCIG）,进而将其运用至速度分析中,以便获取偏移速度的校正参照;同时,分析了速度分析的初始速度模型策略和逐层建模策略的优缺点,指出初始模型对速度分析的约束作用,以及逐层建模策略在偏移速度分析中的优势。最后,使用逐层建模策略对三维区域内的速度场进行建模,并且通过对三维地震模型数据进行叠前深度偏移速度分析,以此通过对处理结果和模型数据的对比分析,来验证该方法的可行性和准确性。