地震波逆时深度偏移技术是现阶段地震偏移技术领域内比较精确的偏移成像方法。但是,逆时偏移技术对深度域层速度模型依赖性很强。逆时偏移能否达到预期成像效果取决于深度域层速度模型的精确程度,深度域层速度模型的精确与否决定了逆时偏移的精度。本文主要对地震波逆时偏移及深度域层速度建模方法中的关键技术进行研究。本文主要内容包括三个部分：详细介绍和系统研究了逆时偏移的基本理论、原理及逆时偏移成像过程中的关键技术。分别详细推导了适用于二维和三维的交错网格一阶速度-应力声波方程正演和逆时延拓的高阶精度有限差分解法。研究适用于二维和三维逆时偏移的边界条件,包括最佳匹配层法(PML)吸收边界及随机边界条件,有效压制伪反射噪声,而后根据零延迟归一化互相关成像条件进行偏移成像。分析逆时偏移中产生低频噪声的原因,运用Laplace滤波算子消除对逆时偏移成像产生恶化效果的低频噪声。并以两个不同的模型数据来实际验证逆时偏移成像技术的效果。系统的研究了构建深度域层速度初始模型及后续修正的方法。在初始层速度模型的构建方面：对共炮点道集抽取CMP道集,进行叠加速度分析,将叠加速度转变为均方根速度,再根据DIX公式转为时间域层速度。对时间域层速度进行时-深转换,得到深度域初始层速度模型。在深度域层速度初始模型的修正更新方面：使用波前矢量的方法计算地震波的入射角,同时运用基于希尔伯特变换的方法求取地层倾角,而后应用经过高斯采样定理修改后的归一化互相关成像条件提取角度域共成像点道集。详细推导角道集剩余曲率的求取公式并给出剩余曲率、走时残差、地层倾角、入射角的定量关系式。给出了求取灵敏度矩阵所需的速度模型网格中的旅行时路径的计算公式,由角道集的走时残差与射线路径并加入正则化条件构建层析速度反演方程组。详细推导了求解层析速度反演方程组时所用的最小二乘正交分解法(LSQR)公式,用以求取速度更新量。根据求解层析反演方程组得到的速度更新量自上而下逐层修正初始速度模型。当逆时偏移角道集的同向轴水平时,即得到了适合于逆时偏移的深度域层速度模型。本文采用一个模型数据来验证速度建模方法的正确性。对三个不同地区的实测数据进行深度域层速度建模和逆时偏移,包括两个二维数据和一个三维数据,用以验证本论文研究的逆时偏移深度域层速度建模方法的正确性以及在实际工业生产中的实用性。