反褶积处理是提高地震资料时间分辨率最行之有效的技术手段。该方法通过压缩地震子波使相互干涉的地层反射得以分离,从而有效识别潜在目的层。现有反褶积算法分为最小二乘反褶积与稀疏约束反褶积两种。最小二乘反褶积在地震记录有效频带内调整不同频率分量相对振幅,增强高频分量,以此增强资料刻画短波长信号的能力。但该方法不能恢复原始数据有效频带范围之外的频率成分。稀疏约束反褶积将稀疏约束项引入反褶积系统,使反褶积处理转化为非线性目标泛函求解过程。该技术能够显著恢复地震记录有效频带之外的高频成分,但在实际处理中,由于反褶积多解性问题,稀疏约束方法存在处理结果可靠性低、压制弱反射问题。为提高稀疏约束反褶积的工业适用性,论文在单道处理框架下发展了带控稀疏反褶积算法。尝试在稀疏约束反褶积系统中控制输出结果的有效带宽,以此减少解的多解性,增强其可靠性。模型与实际资料结果证实:相较于经典反褶积处理,带控稀疏反褶积结果具有更高分辨率同时稳定性得到保证。然而,单道反褶积算法无法考虑储层结构的空间相干性,无法保证处理结果的横向连续性。论文提出反射结构特征正则化,将其作为横向正则化引入反褶积系统,进一步发展了反射结构约束的多道非线性反褶积算法。利用反射结构特征估计,从原始记录中提取地下储层的空间关联性表征,用以约束多道反褶积处理结果。论文利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)实现了大型非线性目标泛函的数值求解。模型与实际资料结果表明:反射结构约束的多道非线性反褶积在保护弱反射信号及保证地层横向连续性方面明显优于现有稀疏约束反褶积。基于C/C++语言与LINUX开发平台,论文将反射结构约束的多道非线性反褶积算法集成在东方地球物理公司GEOEAST处理、解释系统中,移植为其独立处理模块RSCmulti-traceNonlinearDec。第三方系统性模型测试结果证明:模块运行结果正确,达到预期效果。依托中石油集团公司十三五课题,RSCmulti-traceNonlinearDec模块处理了多个区块的海上、陆上三维资料,均取得了较理想的处理效果,优于GEOEAST现有反褶积模块处理效果。